[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于深度學(xué)習(xí)算法的連退機(jī)組故障診斷方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110436732.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113325819B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祁鵬;羅克炎;楊玉林;楊利坡;單天仁;劉英馳;薛世旭;張亞明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海孟伯智能物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 上海海鈞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31330
• 代理人: 許蘭

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于深度學(xué)習(xí)算法的連退機(jī)組故障診斷方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、故障機(jī)理數(shù)學(xué)模型模塊、深度學(xué)習(xí)模塊和機(jī)組故障診斷控制模塊，本申請(qǐng)利用實(shí)時(shí)在線參數(shù)、關(guān)鍵離線數(shù)據(jù)和以往存儲(chǔ)的典型案例數(shù)據(jù)，協(xié)同故障機(jī)理數(shù)學(xué)模型模塊，利用棧式自編碼深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)連退機(jī)組故障診斷的智能深度學(xué)習(xí)和關(guān)鍵參數(shù)的智能訓(xùn)練，最大限度降低或弱化連退機(jī)組的各個(gè)調(diào)控參數(shù)之間的矛盾耦合關(guān)系，有利于實(shí)現(xiàn)連退機(jī)組加熱爐內(nèi)帶鋼打滑、帶鋼跑偏、帶鋼熱瓢曲等故障信息的在線協(xié)同診斷控制，保證連退機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，以獲得滿足要求的、具有良好組織形態(tài)和機(jī)械性能的高等級(jí)帶材產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及帶鋼連續(xù)退火故障智能測(cè)控領(lǐng)域，尤其適用于連續(xù)退火(連退)機(jī)組工藝的智能化故障檢測(cè)診斷及智能處理過(guò)程。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域高速發(fā)展以及人工智能、深度學(xué)習(xí)等重要大數(shù)據(jù)分析手段在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用化，對(duì)冷軋連退機(jī)組的故障診斷技術(shù)的要求也越來(lái)越趨于自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化。冷軋帶鋼連退機(jī)組的主要工藝作用是：通過(guò)高溫加熱的方式改變帶鋼的金屬微觀組織，從而改變金屬的韌性、塑性、抗拉性、強(qiáng)度等宏觀性能，以此來(lái)得到高質(zhì)量極薄帶材工業(yè)原材料。

目前，對(duì)于連退機(jī)組的工藝故障主要集中在加熱過(guò)程中出現(xiàn)的帶鋼打滑、帶鋼跑偏，帶鋼熱瓢曲等故障缺陷，相關(guān)的研究人員對(duì)此進(jìn)行了大量的理論研究及實(shí)驗(yàn)測(cè)試。研究表明，鋼帶在加熱爐內(nèi)出現(xiàn)的打滑、跑偏、熱瓢曲等缺陷之間存在著極強(qiáng)的耦合關(guān)系，這是由于退火過(guò)程中各個(gè)工藝參數(shù)如溫度、張力、摩擦系數(shù)之間存在著強(qiáng)耦合關(guān)系。在生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)大或過(guò)小的電機(jī)速率可改變爐輥的實(shí)際前后張力，張力的改變可影響帶材的實(shí)際摩擦力從而使帶材出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，甚至偏離爐輥中心線出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。同時(shí)加熱爐的實(shí)際溫度對(duì)帶鋼的橫向張應(yīng)力分布有著極其重要的影響，過(guò)大的橫向溫差會(huì)導(dǎo)致過(guò)大的橫向載荷偏差，非對(duì)稱(chēng)的載荷會(huì)導(dǎo)致帶鋼向邊部產(chǎn)生牽引力從而出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，當(dāng)橫向載荷差值超出帶鋼的屈服強(qiáng)度時(shí)更會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的帶鋼熱瓢曲缺陷從而生產(chǎn)出具有板形缺陷的不合格帶材。因此嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，連退機(jī)組故障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步協(xié)同控制才是解決某類(lèi)單一故障問(wèn)題或幾種復(fù)合故障缺陷的最佳途徑，否則非常容易顧此失彼，單純追求實(shí)現(xiàn)某一項(xiàng)故障的單一控制而忽略各個(gè)故障之間的協(xié)同控制，長(zhǎng)此以往，不僅會(huì)導(dǎo)致機(jī)組故障綜合控制效果不佳、生產(chǎn)成品效果不佳、控制效率低下等問(wèn)題，還會(huì)產(chǎn)生重要故障信息未能從根本解決而長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率并引起較高的帶材殘次率。

現(xiàn)如今，連退機(jī)組故障自動(dòng)控制處理系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于大多數(shù)工廠，如加熱爐內(nèi)出現(xiàn)的帶鋼打滑問(wèn)題，機(jī)組可通電機(jī)的功率換算來(lái)實(shí)現(xiàn)判斷電機(jī)是否發(fā)生打滑現(xiàn)象的功能，同時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的負(fù)載功率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)打滑故障的預(yù)防。對(duì)于連退機(jī)組加熱爐內(nèi)出現(xiàn)的帶鋼跑偏故障，現(xiàn)有調(diào)控手段多為機(jī)組利用CPC對(duì)中裝置實(shí)現(xiàn)帶鋼的自動(dòng)糾偏功能，原理是利用鋼帶上下布置的特殊的激光打出的線路來(lái)判斷帶鋼是否出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，出現(xiàn)跑偏時(shí)，可利用調(diào)節(jié)特定參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)帶鋼的自動(dòng)糾偏功能。對(duì)于連退機(jī)組加熱爐內(nèi)出現(xiàn)的帶鋼熱瓢曲缺陷，目前并未具有特定的控制手段，多數(shù)是利用理論研究結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，以此對(duì)瓢曲缺陷進(jìn)行防治措施，且防治效果有待提升。

此外，從介觀、微觀角度來(lái)講，連退機(jī)組的本質(zhì)特點(diǎn)是利用高溫使金屬的金相組織發(fā)生奧氏體相變，并利用高溫快速淬火等手段使金屬金相組織發(fā)生馬氏體相變得到具有高強(qiáng)度、高塑性、高韌性等諸多良好品質(zhì)的成品帶鋼。事實(shí)上，要想得到具有良好金屬性能的成品帶鋼，各個(gè)加熱段的溫度控制需要嚴(yán)格把控，這樣才能達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程中最佳淬火溫度的目的。然而，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，即便加熱爐內(nèi)布置有現(xiàn)成的溫度測(cè)控點(diǎn)，但是測(cè)得的溫度為爐膛內(nèi)實(shí)際溫度，并不能準(zhǔn)確得到高速運(yùn)行下的通板的實(shí)際溫度及溫度分布。因此對(duì)于帶鋼實(shí)際溫度及溫度分布的預(yù)測(cè)仍有很多的工作需要完善。