連續(xù)退火線中糾偏輥電液伺服控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

宋晶

(武漢城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院,湖北武漢 430060)

連續(xù)退火線中糾偏輥電液伺服控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

宋晶

(武漢城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院,湖北武漢 430060)

為了解決連續(xù)退火線硅鋼帶鋼生產(chǎn)中的帶材跑偏問題。簡(jiǎn)述了帶材自動(dòng)糾偏系統(tǒng)控制必須滿足要求,詳細(xì)分析糾偏控制系統(tǒng)整體方案。對(duì)影響糾偏控制因素,提出了解決方案。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐要求,在液壓回路方面,分析設(shè)計(jì)采用自動(dòng)和手動(dòng)相結(jié)合的液壓傳動(dòng)方案,可滿足自動(dòng)糾偏和手動(dòng)調(diào)試以及故障的處理。

糾偏輥 電液伺服

硅鋼連續(xù)退火線中帶鋼中主要用糾偏輥裝置來糾正帶鋼在運(yùn)行過程中的跑偏。糾偏輥裝置控制實(shí)際上就是靠調(diào)節(jié)糾偏輥的擺動(dòng)角度來達(dá)到糾偏的目的，控制糾偏輥的擺動(dòng)擬采用液壓伺服控制。

1 糾偏輥電液伺服系統(tǒng)方案

硅鋼連續(xù)退火線中帶鋼的糾偏控制，可以通過液壓缸的移動(dòng)控制糾偏輥裝置的擺動(dòng)達(dá)到糾偏的目的，其輸出量是位移，故采用電液位置伺服系統(tǒng)。根據(jù)硅鋼連退機(jī)組的特點(diǎn)，跑偏的因素具有不確定性。因此帶鋼的糾偏控制中，必須滿足系統(tǒng)工作時(shí)最高壓力不小于10MPa；響應(yīng)時(shí)間不大于一秒；糾偏時(shí)精度要求不大于5mm；并且系統(tǒng)抵御外界干擾，運(yùn)行時(shí)安全可靠，使用方便，成本要求不能過高等要求。

圖1 糾偏電液伺服系統(tǒng)方框圖

1.1 擬糾偏控制電液伺服系統(tǒng)整體分析

圖2 糾偏系統(tǒng)液壓系統(tǒng)原理圖

根據(jù)以上控制要求結(jié)合糾偏裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定連續(xù)退火線中糾偏電液伺服系統(tǒng)方框圖如圖1，帶鋼糾偏電液伺服系統(tǒng)由以下一些基本元件組成。

影響帶鋼跑偏的因素多且具有不確定性，因此必須連續(xù)檢測(cè)帶鋼的跑偏位移，基本控制思路是采用位置閉環(huán)控制[1]。帶鋼跑偏的位移是通過位置檢測(cè)器檢測(cè)出來，將此位移信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)傳輸給控制器，再由控制器把信號(hào)進(jìn)行放大，通過電液伺服閥把偏差的電流信號(hào)放大后變成流量和壓力信號(hào)，提供壓力油給液壓缸推動(dòng)糾偏裝置運(yùn)動(dòng)，從而起到糾偏的作用。

1.2 影響糾偏控制因素

(1)傳感器的精度及安裝位置。傳感器的精度對(duì)糾偏精度的影響較大，對(duì)于精度要求高的糾偏裝置應(yīng)使用高精度的線性傳感器[2]。傳感器的安裝位置應(yīng)盡量靠近糾偏輥出口處，以減少時(shí)間滯后。在選擇傳感器時(shí)，也不能一味追求高精度，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性，在滿足機(jī)組要求的前提下，盡量選擇精度較低的傳感器[3]。

(2)電液伺服系統(tǒng)系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是選擇性能較好的伺服閥，首先考慮到糾偏系統(tǒng)的張力和設(shè)備自動(dòng)和動(dòng)負(fù)荷的大小，計(jì)算出糾偏阻力，由此得出液壓缸的工作壓力，可以推算出活塞面積。然后依據(jù)糾偏量大小選擇適合的液壓缸行程及其他參數(shù)。還需要考慮糾偏時(shí)速度確定流量。綜合系統(tǒng)有關(guān)性能參數(shù)，最終選擇合適的伺服閥。以上的選擇方法可以保證糾偏系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)過多的故障，另外伺服閥需要有抗污能力。系統(tǒng)中固有頻率不高，所以在此電液伺服系統(tǒng)中常選用動(dòng)圈式伺服閥。

2 帶鋼糾偏液壓系統(tǒng)原理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐要求，在液壓回路方面，本系統(tǒng)采用自動(dòng)和手動(dòng)相結(jié)合的液壓傳動(dòng)方案，可滿足自動(dòng)糾偏和手動(dòng)調(diào)試以及故障的處理。

糾偏系統(tǒng)對(duì)液壓缸的擺動(dòng)要求很高，而其中換向是最核心的問題。系統(tǒng)擬采用伺服閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在壓油和回油油路中用單向閥作背壓閥，增加運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和避免外負(fù)載的突然變化對(duì)系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)在壓油回路中設(shè)置安全閥。系統(tǒng)擬采用由恒壓式變量泵組成的容積調(diào)速回路，這樣能夠滿足糾偏速度跟隨生產(chǎn)線的速度變化而相應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)保證流量不隨外載的變化而變化。由于糾偏系統(tǒng)是實(shí)時(shí)工作的，油缸不停的需要運(yùn)動(dòng)，造成系統(tǒng)油溫較高，故對(duì)油液增設(shè)自動(dòng)循環(huán)水冷卻裝置，此外在控制油路中安裝了帶壓差繼電器的過濾裝置對(duì)油進(jìn)行精過濾處理[4]。根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)糾偏系統(tǒng)液壓系統(tǒng)原理如圖2。

3 結(jié)語

確定電液伺服糾偏控制系統(tǒng)方案，就可以根據(jù)系統(tǒng)的本身特點(diǎn)，選取各分系統(tǒng)的組成元器件，最終確保系統(tǒng)的控制精度和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。為后期的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試提供了有力的理論依據(jù)。

[1]李素娥.酸洗連軋生產(chǎn)線帶鋼的跑偏控制及仿真分析[D].中南大學(xué)碩士論文,2008.

[2]凌振寶.傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)[M].長(zhǎng)春:吉林大學(xué)出版社,2003:68-89.

[3]G Y Tian,Z X Zhao,R W Baines．Computational algorithms for linear variable ifferential transformers(LVDTs)．IEE Proc-Sci Meas．Technol,1997(4).

[4]陳奎生.液壓閥與液壓控制系統(tǒng)[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1997:31-32.

In order to solve the problem of strip deviation of silicon steel strip production. Theautomatic correction system of strip control must meet the requirements, introduces the overallscheme of control system. The effect of deviation control factors, proposed the solution. And according to the practical production requirements, in the hydraulic circuit, the design adopts hydraulic transmission scheme combining automatic and manual, can meet the automatic correction and manual debugging and troubleshooting.

Correcting roller Electro-hydraulic servo

宋晶(1981.7—),女,漢族,湖北武漢,講師,碩士,研究方向:機(jī)械工程及自動(dòng)化。