[发明专利]利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及沉没辊检测领域，具体地，涉及一种沉没辊在线检测和预警异常状态的装置和方法。

背景技术

自从我国加入WTO后，我国的钢铁行业面临着更为严峻的挑战，为了应对挑战，调整产业结构、发展深加工、高附加值、提高产品竞争力势在必行，其中开发镀锌板等涂镀产品便是方向之一，由于经镀锌以后的钢材，大大地延长了使用寿命，受到用户的广泛欢迎。热镀锌板在汽车、建筑和家电行业的应用愈来愈广，应用范围和数量不断扩大，日益增加的需求量也促进镀锌线的增加。目前，国际上镀锌板的竞争达到白热化程度，集中表现在镀锌板成本、质量和品种方面，新建的镀锌线以规模大、技术新为主要特征。

众所周知，沉没辊是在连续热镀锌生产线上熔融锌基合金槽中的工作辊；从退火炉出来的带钢经过沉没辊实现热镀锌工艺，因此，沉没辊是实现钢板获得良好镀层的重要部件。作为热镀锌机组关键部件的沉没辊和稳定辊的质量和使用寿命，决定了热镀锌机组的生产效率和镀锌板的生产成本。然而，熔融镀锌生产线中的沉没辊轴套，轴瓦，沉浸于450-550℃的锌液中，处于非常恶劣的环境下，经受着非常严重的锌液腐蚀和磨损，工作寿命一般都较短，常常发生断裂的故障，导致生产线非计划停机，造成重大事故和损失。

虽然如上所述，沉没辊的状态十分重要，但正是由于其处于恶劣的环境中，很难对其进行监控，往往是根据经验来判断是否需要换辊，难以准确得到沉没辊的状态信息。

发明内容

本发明旨在解决无法对沉没辊在线检测的问题，提供一种利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态装置及其方法，从而能对沉默辊状态得到监控，准确预告异常状态发生前兆。

本发明是这样实现的：一种利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态装置及其方法，它包括一对安装在沉默辊轴邻近的框架上的振动传感器，两个振动传感器都连接到一个数据采集模块，数据采集模块的输出端连接信号存储器，信号存储器输出连接到计算控制模块，计算控制模块还连接有一个报警器。

所述的利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态的方法包括下述步骤：

步骤一，从振动传感器读取振动信号时间序列{Yi}获得状态向量Y，构建振动波形集合A＝{a|a＝(Xi，Yi)，i＝1，2，……，N}，其中Xi为采样时间，Yi为振动幅值，N为采样数据点数；

步骤二，计算Y的平均值Ave(Y)和峰峰值PP(Y)，作拓扑映射A→M，M＝{m|m＝(Xi^*，Yi^*)，i＝1，2，……，N}为单位平面的子集：

Xi^*，＝Xi^*/XN，Yi^*＝(Yi-Ave(Y))/PP(Y)

式中Ave(Y)为振动采样数据的均值Ave(Y)＝(Y1+Y2+……+Yi)/N；

PP(Y)为振动采样数据的峰-峰值PP(Y)＝max(Yi)-min(Yi)；

步骤三，信号重构，M＝{m|m＝(Xi^*，Yi^*)，i＝1，2，……，N}；

步骤四，计算M的长度分形维数d；

步骤五，设置沉没辊分形维数的报警值Alarm1(d)、Alarm2(d)；

步骤六，采用滑动窗前移的方法监测振动波形的长度分形维数，Alarm2(d)≤d≤Alarm1(d)表明沉没辊状态正常，当d＜Alarm2(d)或者当d＞Alarm1(d)时连续出现5次及以上表明沉没辊状态出现异常，系统报警。

所述步骤六中报警值Alarm1(d)、Alarm2(d)是根据数理统计SPC原理，当K≥6时，可求d的平均值Ave(d)和方差σ(d)，即可设定d的注意值Alarm(d)：

Alarm1(d)＝Ave(d)+3×σ(d)    (4)

Alarm2(d)＝Ave(d)-3×σ(d)    (5)

其中：