帶鋼糾偏控制系統(tǒng)（CPC）故障分析

袁曉東 梅靜

【摘 要】介紹了冷軋帶鋼連續(xù)酸洗機組中CPC糾偏系統(tǒng)的組成，分析了CPC系統(tǒng)故障產(chǎn)生的主要原因，提出了改進措施。

【關(guān)鍵詞】酸洗；CPC；糾偏

酸洗是冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝流程中第一道工序，攀鋼冷軋廠引進HITACHI公司八十年代初生產(chǎn)的連續(xù)酸洗機組，雖然在使用過程中經(jīng)過了與DEMAG公司和ABB公司等進行了多次局部改進，但在投入生產(chǎn)以來，CPC系統(tǒng)還是暴露出了在機械和液壓方面的先天缺陷，嚴重制約產(chǎn)量及質(zhì)量的進一步提高。

1.CPC糾偏系統(tǒng)的組成

CPC糾偏系統(tǒng)是一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由平行光發(fā)射器、平行光接收器PLS（Parallel Light Sensor）、控制單元、液壓伺服系統(tǒng)、糾偏機構(gòu)等部分組成，如圖1所示。

為確保糾偏的準確性，糾偏機構(gòu)安裝找正基準為機組中心線。糾偏裝置的中心位置或控制的原始位置由中心位置傳感器檢測。糾偏系統(tǒng)工作過程中，帶鋼穿行在平行光發(fā)射源和平行光接收器（PLS）之間（左右各一個PLS，沿機組中心線對稱布置），帶鋼遮擋兩側(cè)光源的量由PLS檢測出來，并轉(zhuǎn)化為電信號傳送給控制器?？刂破鲗山邮諉卧狿LS傳送來的電信號之絕對差值ΔI進行PD運算和功率放大，輸出糾偏信號到伺服閥，控制伺服閥液壓缸的動作方向和動作量。伺服液壓缸驅(qū)動浮動機架擺動和平動，使帶鋼兩側(cè)受到的張力和摩擦力發(fā)生變化導致帶鋼位置的變化，同時也改變帶鋼遮擋光源的量和ΔI的變化。

2.CPC系統(tǒng)液壓故障分析及改進措施

本套酸洗機組共有七套獨立的CPC液壓系統(tǒng)，每套系統(tǒng)獨立控制一個帶鋼糾偏裝置，其功能是：不管引起帶鋼跑偏的各種擾動因素如何變化，糾偏裝置都能自動調(diào)節(jié)，防止帶鋼跑偏。此CPC液壓控制系統(tǒng)全部使用EMG公司的HR100V25液壓控制裝置，系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

CPC液壓控制系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，原設(shè)計中考慮的糾偏能力略小，未考慮來料板形差而導致糾偏增大的狀況，致使目前CPC液壓系統(tǒng)溫度高，同時伴隨著故障的突發(fā)性，具體缺陷如下：①系統(tǒng)采用風冷冷卻器，由于生產(chǎn)現(xiàn)場鐵粉、灰塵多，容易堆積在冷卻器散熱片上，大大降低了冷卻效果，致使油溫較高；②泵安裝在油箱內(nèi)，造成液壓泵有些日檢查項目無法開展，而且當泵、聯(lián)軸器出現(xiàn)故障更換時，會造成人為的油液污染，縮短伺服閥的使用壽命，同時增加故障停機時間；③此七套CPC系統(tǒng)均沒有備用泵，任何一臺泵站故障均會造成機組停機，已不能滿足連續(xù)機組的生產(chǎn)要求。

CPC液壓系統(tǒng)的改進方案：將此七套獨立CPC液壓系統(tǒng)合并為一個液壓系統(tǒng)，新制油箱一個，在油箱外面安裝兩臺恒壓變量泵，其中一臺為備用泵，系統(tǒng)安裝進油、回油過濾器、水冷卻器，閥組不變，如圖3所示。

3.CPC系統(tǒng)機械故障分析及改進措施

本系統(tǒng)在實際使用過程中，當來料帶鋼板形良好和入口活套保持適中的充套量時，CPC系統(tǒng)可以基本實現(xiàn)其糾偏功能；當來料帶鋼板形不良、活套托輥不均磨損嚴重或入口活套充套量超過80%時，大多數(shù)情況下帶鋼將向傳動側(cè)偏離機組中心線0.2m-0.3m，CPC系統(tǒng)的伺服液壓缸已到全行程，跑偏的帶鋼因無法糾回，而拉傷糾偏裝置固定框架，掛壞帶鋼邊部和酸槽，影響矯直質(zhì)量，嚴重時還會造成斷帶停機。生產(chǎn)中，常采用降速或停機消除帶鋼張力后，手動糾偏的辦法來維持生產(chǎn)。

CPC采用伺服液壓缸驅(qū)動的四連桿搖擺機構(gòu)，其糾偏能力不足是導致CPC系統(tǒng)故障的原因之一。如圖4所示，其糾偏運動可分解為繞基準點O點的轉(zhuǎn)動和垂直于HOG方向的平動。其糾偏能力大小主要取決于：①平動距離Smax；②帶鋼與糾偏輥母線方向的摩擦系數(shù)f（因工藝要求糾偏輥外襯硬聚氨酯層，其最大厚度hmax=0.017m）；③∠ADS和∠COCˊ的大小。

來料帶鋼板形差和活套內(nèi)托輥的不均勻磨損是帶鋼跑偏的另一原因。對于來料帶鋼板形差方面，由于屬外部原因所致，無法進行改善。為減少輥子的磨損，首先對輥子表明襯硬聚氨酯層，以增加抗磨強度；其次加強對輥子表面磨損的監(jiān)護，制定輥子使用周期，以保證輥子在未出現(xiàn)嚴重磨損時及時地更換。

4.結(jié)論

通過對酸洗CPC液壓系統(tǒng)改造，增大了系統(tǒng)糾偏能力，改善了系統(tǒng)糾偏效果；方便了設(shè)備正常點檢，有利于消除隱患，使設(shè)備長期低故障運行，減少維護工作量；同時，因為有備用泵，大大減少了因酸洗CPC故障而停機的時間，為提高產(chǎn)量打下了基礎(chǔ)；另外，提高了系統(tǒng)元件使用壽命，降低了備件消耗費用，節(jié)約成本。

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[4]聞邦椿.《機械設(shè)計手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：

袁曉東（1969—），男，漢族，四川瀘州市人，副教授，碩士，主要從事液壓技術(shù)方面的科研和教學工作。