金屬帶材壓力加工中張力控制系統(tǒng)探究

摘 要： 在進行金屬帶材壓力的加工時，張力控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分重要，但是其系統(tǒng)有著一定的復(fù)雜性。因此，在實際應(yīng)用時，需要全面考慮到各環(huán)節(jié)，不斷的探索金屬帶材的壓力加工過程，以應(yīng)用張力控制系統(tǒng)的方法，實現(xiàn)對產(chǎn)品的質(zhì)量、效率的全面提升。

關(guān)鍵詞： 金屬;帶材;壓力加工;張力控制系統(tǒng)

一、 張力控制概述

張力控制包括了直接張力控制與間接張力控制。直接控制系統(tǒng)就是對張力傳感器的高效利用，張力傳感器當中測量得到的張力就是加工系統(tǒng)的實際張力，將所得的這個實際張力與系統(tǒng)給定的張力進行對比研究，然后從中得到一個偏差值，再根據(jù)這個偏差值對系統(tǒng)進行有效的控制，使實際張力與給定的張力無限的接近，直到達到一致。由于這是一個測量—對比—調(diào)節(jié)的過程，所以直接控制也被稱為反饋控制，具有良好的精確性與實時性，一般用于對精度和速度要求比較高的張力控制場合。間接張力控制系統(tǒng)不必使用任何檢測器來對實際張力進行測量，而是只給定一個張力設(shè)定值，工作人員通過對各種影響張力的因素的參數(shù)進行綜合的分析，然后再根據(jù)分析的結(jié)果對其進行一定的調(diào)節(jié)，以達到保持張力穩(wěn)定的目的。由于間接張力控制不用形成相對閉環(huán)的控制，而是通過對電流的有效調(diào)節(jié)來保持張力的恒定，所以間接張力控制也叫作補償張力控制。

二、 軋機工作的工藝要求以及系統(tǒng)設(shè)計思想分析

（一）軋機工作的工藝要求

冷軋精軋機的具體工作流程如下：開卷機工作將帶材送入開卷夾送輥中，然后再將帶材送入軋機進行軋制工作;軋制完成后，帶材從軋機中被送到卷取夾送輥，然后由收卷機將帶材卷取并脹緊。另外，軋機還要滿足一系列的參數(shù)要求：

1. 尺寸要求：冷軋精軋機開卷機的卷筒直徑為0.5m，最大可開卷直徑為1.4m的帶材。開、收卷卷筒寬度為550mm，卷筒最大漲縮直徑為510mm。

2. 速度要求：冷軋精軋機的卷取速度要保持在0～10m/s之間，軋制速度控制在0～8m/s之間，同時電動機的轉(zhuǎn)速要控制在0～1560r/min之間。

3. 其他要求：軋制過程中的張力控制在300～4000N之間可調(diào)，同時軋制電機的輸出功率要穩(wěn)定為145kW;卷取機需設(shè)置大小電機，根據(jù)帶材厚度自由選取。另外，帶材厚度、帶材寬度等都有一定的技術(shù)要求。

（二）張力控制系統(tǒng)的設(shè)計思想分析

1. 軋機在開始工作的加速階段或者結(jié)束工作的減速階段，張力控制系統(tǒng)要補償因速度變化造成動態(tài)力矩的變化而引起的張力變化，要使軋機的工作速度與卷取機的工作速度保持一致，從而減少張力的變化。

2. 控制因卷徑的變化而引起的張力變化，從而減少張力變化對帶材軋制質(zhì)量造成的影響。

3. 處理因卷徑和卷取機負載質(zhì)量的增加以及外界其他因素變化而造成的控制系統(tǒng)模塊參數(shù)改變的問題，保持整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而避免張力發(fā)生變化，控制帶材軋制質(zhì)量。

為解決以上三個問題，一般采用張力間接控制法以及張力直接控制法等兩種方法結(jié)合的方式對軋制過程中的張力進行控制。例如：在張力出現(xiàn)以及張力消失的階段采用間接控制法，此時對張力進行動態(tài)補償;在穩(wěn)定工作階段，采用直接控制法，從而精確的控制張力。可以說以上三個問題不僅只是張力控制系統(tǒng)中需要面對的問題，而且還是張力控制系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)思想。

三、 控制原理的分析

（一）間接張力控制方法

在建張、消張的過程中，應(yīng)用間接張力控制的方法，就如之前所說的還有很多間接張力控制方法，但是在現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的是最大力矩法。最大的力矩控制的系統(tǒng)就有下面幾點：

1. 在磁場范圍內(nèi)的電機，隨著其線圈直徑變化而變化，選擇方面不會受到阻礙，實現(xiàn)制造出標準化的電機。

2. 低速輥直徑?jīng)]有實現(xiàn)最大化的價值，進而對機械的應(yīng)力和損耗都有所減少。

3. 應(yīng)該先升壓弱磁控制地方式，在全磁電機的啟動過程中，可以有效地減少無功率所造成的影響。

4. 在電機的全電壓狀態(tài)下，能夠有效的提升其功率，在進行軋制的時候應(yīng)該實現(xiàn)控制其加速、減少變化，比如說：在每一批不同寬度條帶直徑，與夾送輥和卷取機摩擦之間的變化量被認為是卷取機的轉(zhuǎn)矩。它主要是在連接張力時進行調(diào)節(jié)的，是張力控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試關(guān)鍵。

（二）直接張力控制法

在軋制階段進行穩(wěn)定的時候，要使用張力控制方法，其中主要是通過電流調(diào)節(jié)器的控制原理，并且其主要組成部分有轉(zhuǎn)速和張力調(diào)節(jié)器，以及控制對象等。

1. 在整個投入運轉(zhuǎn)的過程中，我們要在整個系統(tǒng)啟動和停止時間進行有效的調(diào)速處理，從而使其能夠正常運轉(zhuǎn)。

2. 在長時間的卷取機的工作中，在構(gòu)建張力中剪裁掉了調(diào)節(jié)速度的調(diào)節(jié)器，并且把速度環(huán)路進行有效的解除，而且在單圈工作中，其電路的輸入端是非常緊張的，從而形成了一個閉環(huán)的結(jié)構(gòu)。在氣壓的流通中，其張力環(huán)都是進行詳細的操作的。在間接張力控制系統(tǒng)中，其最大的轉(zhuǎn)矩控制方式得到理論進一步的推廣和應(yīng)用，從而有利于控制張力的目的。

3. 在整個工業(yè)工程加工中，如果其張力存在不足的時候，要對設(shè)備進行進一步的調(diào)節(jié)，從而來擴大張力，這樣可以達到工廠加工的需求，但是在整個控制過程中，雙向調(diào)節(jié)是非常重要的，并且還要與其系統(tǒng)結(jié)合來完成。

參考文獻：

[1]田瑜，王京，李靜，雙機架可逆冷軋機張力控制系統(tǒng)的研究[J]，電氣傳動，2016（18）.

[2]單秀慶，金屬帶材壓力加工中張力控制系統(tǒng)的探究[J]，科技創(chuàng)業(yè)家，2013（20）.

作者簡介：? 占偉，江西贛安安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)咨詢服務(wù)中心。