熱鍍鋅機組活套張力控制研究與改進分析

尹寧

（重慶新聯(lián)鋼鐵設(shè)備技術(shù)有限公司，重慶 400000）

熱鍍鋅機組是一套連續(xù)性運行的機組系統(tǒng)，因此，必須確保機組系統(tǒng)運行的連續(xù)性與穩(wěn)定性。一般情況下，需要在機組運行的入口處與出口處設(shè)置活套裝置，由此對鋼帶起到存儲作用的同時，確保工藝運行速度的連續(xù)性。鍍鋅機組的活套裝置一般可分為2種形式，即水平活套和立式活套。以下我們將主要對立式活套控制進行相關(guān)分析與研究。

1 立式活套張力控制工藝

在熱鍍鋅機組中，立式活套的主要結(jié)構(gòu)組成不僅包括電動機與固定梁，同時，還包括被稱為活套車的動梁，還有滑輪組、配重與糾偏輥等。我們選取某系統(tǒng)進行具體分析，活套控制系統(tǒng)所選擇的為西門子S7-400PLC，變頻器選擇是西門子S120系列的，電動機功率為110 kW的，自動化控制系統(tǒng)主要通過變頻器控制電動機實現(xiàn)動梁的運行以及鋼帶的張力控制。一般情況下，入口活套會在生產(chǎn)運行狀態(tài)下呈現(xiàn)出滿套狀態(tài)，在開卷機進行換卷操作的過程中帶鋼以工藝速度運行，這一運行過程也就是放套過程，再由入口段以超過工藝速度30%～40%的速度運行至入口活套，此為充套過程，再以工藝速度運行至入口處達(dá)到滿套狀態(tài)。同樣，出口活套的運行過程與之相同，通過活套的充套、放套進行交替運行工作，由此確保鍍鋅機組連續(xù)、穩(wěn)定運行，從而達(dá)到生產(chǎn)工藝的相關(guān)要求。同時，還通過在立式活套系統(tǒng)中加設(shè)了配重裝置與鏈條連接，并在桁架內(nèi)側(cè)設(shè)置了配重裝置的上下運行導(dǎo)軌，起到了平衡動梁自重、有效降低活套電動機起動扭矩的作用。一般情況下，入口活套與出口活套在配重設(shè)置的過程中，會根據(jù)實際情況設(shè)置配重，一般設(shè)置為4個7.2 t的配重，共計28.8 t。

2 活套張力波動的優(yōu)化與改進措施

除了對活套張力的工藝進行提升外，還應(yīng)對入口區(qū)域張力、爐區(qū)張力加以優(yōu)化改進。按照相關(guān)設(shè)備與具體生產(chǎn)要求，在對整個活套張力進行參數(shù)分析的同時，在過程控制系統(tǒng)中還需要對機組張力的設(shè)定值加以確定，其計算公式為：張力設(shè)定值=單位張力×原料寬度×原料厚度，其中，原料的鋼型種類、寬度、厚度決定著其相應(yīng)的單位張力，可通過查表加以確定，進而通過生產(chǎn)實踐分析，對不同鋼種進行大量的項目參數(shù)記錄對比和計算分析，由此選擇出最合適的鍍鋅機組張力設(shè)定值，同時，將其優(yōu)化設(shè)置于二級系統(tǒng)中，可按以下步驟進行全面的項目優(yōu)化與改進：①通過對開卷機的張力系數(shù)進行適當(dāng)擴大來降低活套張力波動。②在合理降低活套張力系數(shù)的情況下，有效控制動梁出現(xiàn)的搖擺，從而有效避免發(fā)生停車事故。③在降低卷取機張力的同時，可以有效避免出現(xiàn)張力輥電機過載，也由此有效控制了鋼卷內(nèi)圈可能出現(xiàn)的劃傷問題。④對于跳動輥的控制系統(tǒng)而言，也進行了徹底的優(yōu)化與改造。比如，對跳動輥的張力控制程序進行改進，不僅需要將原來由跳動輥控制的清洗段和退火爐區(qū)間內(nèi)的張力控制更換為張緊輥控制，且在張力反饋的同時，可實現(xiàn)張緊輥的張力閉環(huán)控制，也就是在爐口設(shè)置張力控制，由此確保退火爐區(qū)域的預(yù)熱段張力。張緊輥一般情況下由3個主動輥所組成，不僅具有跟隨機好的優(yōu)勢，而且速度與穩(wěn)定性都比較高，在確保退火爐周圍張力的同時，有效降低了退火爐內(nèi)帶鋼的延伸率，也通過跳動輥控制對帶鋼起到了有效的緩沖作用。需要增加設(shè)置跳動輥的張力控制程序，添加設(shè)置跳動輥位置控制的邏輯，設(shè)置跳動輥實施停止張力控制，只對跳動輥實施純位置控制，如果爐區(qū)中已經(jīng)建立好張力時，則需把跳動輥放置于中心處的位置；如果爐區(qū)沒有張力，則跳動輥將會自動的控制在－15%的位置，確保爐區(qū)在降溫的時候可以進行帶鋼收縮，防止設(shè)備的不必要損壞與斷帶的情況出現(xiàn)。添加設(shè)置跳動處的設(shè)定上斜坡、發(fā)生器的參數(shù)，PI的控制器參數(shù)。參照設(shè)計之后的相應(yīng)參數(shù)，在PI的控制器內(nèi)實施有效設(shè)定，設(shè)置位置的上、下限幅，設(shè)置數(shù)值在－15～15，設(shè)定位置的Kp系數(shù)為一個適當(dāng)?shù)闹?，設(shè)置的TN參數(shù)值為一個適當(dāng)?shù)闹?，設(shè)置復(fù)位與使能的參數(shù)值，設(shè)置張力確定與否定的信號。編制跳動輥的電機使能控制邏輯，因為跳動輥只進行位置控制，因此，跳動輥的電機位置要求對實施邏輯進行重新編寫。當(dāng)爐區(qū)的張力不確定以后，比如跳動輥的具體位置為大等于－14時，便會讓使能的跳動輥電機在小于－14時才能消除使能。添加設(shè)置跳動輥的速度微調(diào)選擇程序，跳動輥的位置因變化而形成的附加速度不需要疊加到張緊輥與清洗段的全部電機當(dāng)中，即跳動輥的位置發(fā)生變化后形成的速度分量加至自身的控制當(dāng)中。通過對張緊輥的PI參數(shù)值進行優(yōu)化、調(diào)整，張緊輥位于爐區(qū)與清洗段之間。為了確保相鄰的張緊輥的調(diào)節(jié)清洗段的張力及與爐輥的調(diào)節(jié)爐區(qū)張力的穩(wěn)定性、連續(xù)性、跟隨性，以及實現(xiàn)良好的合格曲線，對張緊輥的PI參數(shù)值進行有效調(diào)節(jié)是非常有必要的。對各種標(biāo)準(zhǔn)的帶鋼實施張力的PI參數(shù)值調(diào)節(jié)，可以獲得一套能適應(yīng)各類型號帶鋼張力的PI參數(shù)值。參照調(diào)試后的PI參數(shù)值，最終可明確重要的參數(shù)是Kp比例系數(shù)，其值設(shè)置為一個適當(dāng)?shù)闹?，積分的時間設(shè)置為一個適當(dāng)?shù)闹?，修正的時間設(shè)置為一個適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

3 結(jié)束語

綜上所述，在熱鍍鋅機組中，對于活套張力控制系統(tǒng)還在不斷地進行著技術(shù)改進與優(yōu)化的實踐探索。我們一方面通過增加配重、對動梁與帶鋼量進行補償計算，并對活套入口的張力輥電動機實施速度與力矩優(yōu)化，使活套張力控制系統(tǒng)不僅具有動態(tài)的良好使用性能，還具有一定的穩(wěn)定性，也有效地減少了活套區(qū)域張力波動，由此減少了對后序設(shè)備可能產(chǎn)生的張力控制影響，滿足了生產(chǎn)工藝的技術(shù)要求。

［1］徐鈞，管春衛(wèi).鍍鋅機組立式活套設(shè)計與控制［J］.裝備機械，2013（02）：49-52.

［2］馮貴斌，張海濤.連續(xù)熱鍍鋅線入口活套張力控制［J］.包鋼科技，2012，38（05）：57-59.

［3］楊曉東.熱鍍鋅機組活套張力控制研究與改進［J］.冶金自動化，2013，37（01）：62-65.

［4］王凱軍，賀龍軍，曹有生.鍍鋅機組張力控制系統(tǒng)的優(yōu)化與創(chuàng)新［J］.硅谷，2012（24）：191-192.