بخشی از مقاله
چکیده
پدیده چتر از جمله معضلات کلیدي و مهم موجود در صنعت نورد است. چتر یا ارتعاشات ناخواسته قفسه نورد هم روي کیفیت محصول اثر سوء دارد و هم باعث کاهش قابل ملاحظهاي در بازده خطوط نورد میشود. در مقاله حاضر تلاش شده است تا با شبیه سازي پدیده چتر و تشخیص آن جهت افزایش سرعت خطوط نورد با قید اجتناب از چتر اقدام گردد. پارامترهاي دخیل در چتر که میتواند بسته به شرایط خطوط نورد تغییر کند، مشخص گردیده و مقادیر واقعی آرشیو شده این پارامترها در 210 مورد چتر واقعی گردآوري شده است.
همچنین جهت افزایش دقت شبیهسازي چتر مورد نظر تعداد 213 مورد از این اطلاعات در مواقعی که چتر اتفاق نیفتاده است نیز اضافه شده است. این آزمایشها به یک شبکه عصبی دستهبندي آموزش داده شده است، این شبکه که ساختاري با دو لایه ورودي و خروجی و یک لایه پنهان دارد به روش پسانتشار خطا سیگنال چتر را پیشبینی مینماید.
با شرایط مذکور این مدل قادر است سرعت آستانه چتر را بسته به شرایط ورق، فرآیند نورد دوقفسهاي و همچنین مشخصات روغن روانکاري با دقت کمتر از 6 درصد پیشبینی نماید. لذا میتواند در خطوط نورد با هوشمندسازي سیستم تشخیص چتر جهت جلوگیري از شرایط بوجود آورنده محدوده فرکانس چتر مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
کاهش ﺿﺨﺎﻣﺖ ورق در ﻧﻮرد سرد به وسیله یک یا چند قفسه نورد1 رفت و برگشتی2 و یا چند قفسه نورد تاندم3 - سلسلهاي - صورت میگیرد. هر قفسه نورد شامل یک چارچوب فولادي است که یاتاقانهاي غلتکها در آن جاي گرفته است و نیروي وارد شده به یاتاقانها و حاصل از نیروي نورد را تحمل میکند. به منظور کاهش نیرو و توان، افزایش دقت و یکنواختی ضخامت ورقهاي نازك از قفسههاي ﭼﻬﺎر غلتکه - چهارطبقه - 4 استفاده میشود.
این قفسهها شامل غلتکهاي کاري5 و غلتکهاي پشتیبان6 است. غلتکهاي کاري با قطر کمتر به صورت مستقیم با ورق در تماس هستند و غلتکهاي پشتیبان با قطر بزرگتر به منظور جلوگیري از انحراف غلتکهاي کاري و خمش آنها استفاده میشوند. افزایش سرعت در این فرآ یند در پارهاي اوقات باعث ارتعاشات میشود، این ارتعاشات به سه دسته تقسیم میشود.
اول ارتعاشات آزاد، دوم ارتعاشات اجباري ناشی از نیروهاي تحریککننده و سوم ارتعاشات خود تحریک یا چتر. در ارتعاشات آزاد فرکانس ارتعاشات برابر فرکانس طبیعی سیستم بوده و در اثر تحریکهاي ناگهانی، تصادفی، نیروهاي غیرمتناوب و یا شرایط نورد و غیره به وجود میآیند و میرا میشوند. ارتعاشات اجباري ارتعاشاتی هستند که در قفسههاي نورد مانند هر سیستم دینامیکی دیگري، در اثر وارد آمدن نیروهاي دینامیکی به وجود میآیند.
ارتعاشات خود تحریک یا چتر ارتعاشاتی است که در غیاب هرگونه تحریک اجباري در اثر کوچکترین عامل اغتشاشی ممکن است شروع شده و به شدت افزایش یابد. استعداد بروز این ارتعاشات در شرایط خاصی از پارامترهاي فرآیند نورد وجود دارد و در سرعتهاي بخصوصی از برهم کنش رفتار دینامیکی سازه قفسه و رفتار نیروي پروسه نورد به وجود میآید.
روش تحقیق
با بررسی پارامترهاي مؤثر بر چتر میتوان این پارامترها را به 2 دسته تقسیم کرد: دستهاي از این پارامترها از جمله تنش تسلیم و مدول یانگ ورق تابع سفارش مشتري بوده، ولی در اکثر مواقع این موارد ثابت هستند، پارامترهاي دیگري نیز از قبیل فاصله بین قفسهها و فرکانس طبیعی سیستم نیز ثابت میباشند لذا این دسته از پارامترها در شبیهسازي روي این واحد نورد بکار گرفته نمیشوند. دسته قفسه، شعاع غلتک پشتیبان، ضخامت ورق ورودي و عرض ورق در شرایط مختلف قابل تغییرند و این پارامترها لازم است که در شبیهسازي یک فرآیند نورد مورد استفاده قرار گیرند.
اطلاعات فرآ یند با دقت 10 میلی ثانیه در این سیستم Data logger آرشیو میشود، لذا با استفاده از سیگنال چتر که جزئی از داده هاي آرشیو شده بود اقدام به جمعآوري بقیه پارامترها در مواقعی که واقعاً چتر اتفاق افتاده بود، شد. سپس جهت جمعآوري اطلاعات مربوط به غلتکهاي پشتیبان در تاریخهاي منتخب به دادههاي آرشیوي سیستم لول 2 مراجعه و همچنین براي دادهبرداري از روغن امولشن با توجه به اینکه هر روز روغن جهت آزمون به آزمایشگاه فرستاده شده و نتایج آزمایش در سیستم MIS ثبت میشود به سیستم MIS مراجعه و اطلاعات مربوط به روغن استخراج گردید.
دادههاي بدست آمده همانطور که قبلاً شرح داده شد شامل 22 ویژگی است که با توجه به اینکه هدف، پیشبینی چتر است این ویژگی بعنوان خروجی تابع شبیهساز و مابقی ویژگیها بعنوان ورودي تابع در نظر گرفته شدند. با استفاده از روش بالا 423 آزمایش از این 22 ویژگی بدست آمد که در210 مورد چتر اتفاق افتاده بود که هدف براي این دادها یک و در بقیه موارد صفر قرار داده شد در ادامه نحوه استفاده از این دادهها بررسی خواهد شد.
جهت بازشناسی روابط1 بین وروديها و خروجیهاي ذکر شده در ﺑﺨﺶ قبل و دستهبندي آنها مطلب 2012 جعبه ابزاري ﺗﻬﯿﻪ دیده است که با استفاده از یک رابط کاربري2، بوسیله جعبه ابزار nprtool میتواند شبکه مناسبی براي دادههاي مورد نظر این پروژه طراحی نماید. ابزار مذکور از الگوریتم پس انتشار خطا3 استفاده مینماید و داراي ساختار دو لایه است، که تعداد نرونهاي لایه پنهان قابل تنظیم و داراي تابع سیگموئید میباشد.
لایه خروجی نیز داراي یک نرون و با همان تابع کار میکند. براي استفاده از این دستور لازم است، دادههاي ورودي و خروجی را بصورت ستونی و یا ردیفی مرتب نموده و به برنامه وارد کرد. سپس اقدام به تعیین تعداد نرونهاي لایه پنهان نمود و در پایان درصد جداسازي دادهها جهت آزمایش و اعتبارسنجی تعیین میشود. بعد از آموزش شبکه رابط کاربري نمودارهایی را به همراه خطاي شبکه بعنوان خروجی ثبت خواهد نمود. داده ها بطور پیش فرض به 70 درصد داده یادگیري، 15 درصد داده جهت آزمون و 15 درصد جهت ارزیابی شبکه تقسیمبندي میشوند. تعداد لایههاي میانی برابر 8 در نظر گرفته میشود.
