連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線卸卷小車(chē)幾種卸卷控制方式及分析

金宗藏，董麗楠

（1.重慶千島科技有限責(zé)任公司，重慶 400000；2.重慶市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，重慶 400000）

出口卸卷小車(chē)為連續(xù)熱鍍鋅線的重要設(shè)備，其主要作用是將生產(chǎn)線上卷取機(jī)卷取完成的鋼卷自動(dòng)卸下，并經(jīng)稱重后運(yùn)至過(guò)度鞍座，完成連續(xù)熱鍍鋅線的最后一步工序，從而保證生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行。

卸卷小車(chē)由于控制方式不當(dāng)或調(diào)試不充分，產(chǎn)生的卸卷故障一般有以下幾個(gè)方面：

（1）卸卷小車(chē)自動(dòng)上升，在距離鋼卷還有一定距離時(shí)，卷取機(jī)卷筒就產(chǎn)生縮徑，出現(xiàn)誤動(dòng)作，導(dǎo)致鋼卷迅速下墜，對(duì)卷取機(jī)卷筒產(chǎn)生很大的載荷。

（2）卸卷小車(chē)在觸及鋼卷后繼續(xù)上升，若調(diào)定液壓壓力過(guò)大，會(huì)使卷取機(jī)卷筒受到額外向上的推力，一旦推力過(guò)大，將造成卷取機(jī)底座滑道受損或是卷筒變形。

（3）卸卷小車(chē)上升觸及鋼卷停止后，卷筒縮徑，升降液壓回路保壓不可靠，使鋼卷內(nèi)圈與卷筒套筒之間存在較大摩擦，在卸卷小車(chē)移出過(guò)程中，鋼卷內(nèi)徑數(shù)圈鋼板向外抽出產(chǎn)生抽芯現(xiàn)象，隨著卷筒的旋轉(zhuǎn)，抽芯的鋼板產(chǎn)生變形，卡在卷筒與冒頭之間導(dǎo)致卸卷失敗?；蛘咴谛毒硇≤?chē)移出過(guò)程中將橡膠套筒帶出，導(dǎo)致需要重新上橡膠套筒，大大影響卸卷節(jié)奏。

1 幾種典型成熟的卸卷控制方案

以下介紹的幾種方案中，卸卷小車(chē)均采用液壓系統(tǒng)控制液壓缸升降，卸卷小車(chē)行走采用電機(jī)齒輪馬達(dá)橫移。小車(chē)升降高度采用位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，卸卷小車(chē)行走距離、是否在卷筒區(qū)域以及在不同區(qū)域切換采用激光測(cè)距儀進(jìn)行檢測(cè)。

1.1 采用伺服閥控制

采用伺服閥控制的液壓升降回路見(jiàn)圖1。

圖1 伺服閥控制下的液壓升降回路

當(dāng)卷取機(jī)接近卷取完成時(shí)，伺服閥1采用流量Q控制，與液壓缸上位移傳感器形成閉環(huán)控制， 升降液壓缸采用最大速度上升H高度，見(jiàn)圖2。圖中芯軸到地面高度為已知，小車(chē)機(jī)械最低為高度已知，hpp未程序設(shè)定高度，此處設(shè)為離鋼卷100mm，此值可在程序中修改。鋼卷直徑Diam采用帶鋼跟蹤算法進(jìn)行計(jì)算。

圖2 升降液壓缸上升情況

當(dāng)升降液壓缸上升H高度后，伺服閥采用壓力P進(jìn)行控制，與壓力傳感器6形成閉環(huán)控制，卸卷小車(chē)緩慢上升。當(dāng)壓力傳感器讀數(shù)P=Pk時(shí)，即認(rèn)為卸卷小車(chē)觸卷完成。

式中：PK——液壓缸活塞側(cè)壓力，Pa。mB——鋼卷重量，kg。mH——卸卷小車(chē)升降臺(tái)重量，kg。g——重力加速度。k——修正系數(shù)。AK——液壓缸活塞側(cè)面積，m2。

觸卷完成后，電磁換向閥2失電，液壓缸桿腔壓力控制到小于6MPa時(shí)，平衡閥4和液控單向閥5關(guān)閉，液壓缸被鎖住，鋼卷和升降臺(tái)不會(huì)下降。卷筒收縮，鋼卷從卷筒上移出。

采用伺服閥控制的卸卷小車(chē)升降控制液壓回路，位置和壓力控制精度都比較高，能很好的滿足生產(chǎn)要求。但是該系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化控制要求較高，設(shè)備前期投資較大。

1.2 采用比例閥控制

1.2.1 卸卷小車(chē)鞍座軟接觸鋼卷

卸卷小車(chē)升降控制回路見(jiàn)圖3。

圖3 卸卷小車(chē)升降控制回路

液壓控制回路采用高、低壓控制。通過(guò)減壓閥2、電磁換向閥8，低壓設(shè)定閥9，高壓設(shè)定閥10完成。在卷筒區(qū)域，電磁換向閥8一直處于失電狀態(tài)，即卸卷小車(chē)在卷筒區(qū)域只允許低壓上升。

當(dāng)卷取機(jī)接近卷取完成時(shí)，升降液壓缸采用最大速度上升，比例閥1與液壓缸上位移傳感器形成閉環(huán)控制。在上升H高度后，比例閥切換為低速模式，當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)到觸卷壓力時(shí)，液壓缸停止上升。伺服閥1失電，平衡閥3將液壓缸鎖住。卷筒縮徑，鋼卷從芯軸上移出。

此種方式比伺服閥方式成本降低很多，而又實(shí)現(xiàn)了位移和壓力的準(zhǔn)控制。采用高低壓方式，保證了設(shè)備在芯軸區(qū)域的安全。

1.2.2 卸卷小車(chē)鞍座不接觸鋼卷

卸卷小車(chē)升降控制回路見(jiàn)圖4。系統(tǒng)圖4中與系統(tǒng)圖3相比，去除了壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)7的反饋。增加了低壓安全保護(hù)回路，由電磁閥11，低壓安全閥12組成。在卸卷小車(chē)以高速上升H高度后，比例閥1切換為低速模式，卸卷小車(chē)上升hpp-t（2～5）mm高度后停止，平衡閥3將液壓缸鎖住。在低速上升過(guò)程中，電磁閥11一直得電。卷筒縮徑。鋼卷移出。

圖4 卸卷小車(chē)升降控制回路

此液壓控制回路利用了脹縮液壓缸的三個(gè)位置。在真圓狀態(tài)卷筒卷取。卷取機(jī)卸卷時(shí)，卷筒收縮至中間位，卷筒直徑縮小25mm。適當(dāng)調(diào)節(jié)t設(shè)定值，會(huì)使鋼卷內(nèi)徑與卷筒完全脫離，也不會(huì)對(duì)卷筒產(chǎn)生沖擊。

1.3 采用電磁換向閥控制

系統(tǒng)控制回路見(jiàn)圖5。

圖5 系統(tǒng)控制回路

系統(tǒng)采用高、低壓控制方式。同圖3中控制方式。

系統(tǒng)中采用了兩組電磁換向閥布置方式。當(dāng)卸卷小車(chē)高速上升時(shí)兩組電磁閥控制回路同時(shí)投入，當(dāng)卸卷小車(chē)低速上升時(shí)采用一組電磁閥控制回路。

卷取機(jī)接近卷取完成時(shí)，卸卷小車(chē)采用高速模式，上升H高度。然后切換為低速模式，當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)10檢測(cè)到觸卷壓力后，電磁閥失電。液控單向閥將液壓缸鎖住。卷筒縮徑，鋼卷移出。

此種方式成本較低，自動(dòng)化控制比較簡(jiǎn)單。液壓系統(tǒng)對(duì)油液清潔度要求低一些。

2 總結(jié)

以上幾種卸卷小車(chē)卸卷控制方式在我公司的業(yè)績(jī)中均有采用，均能可靠的完成卸卷功能。由于業(yè)主投資成本不同，可以在幾種方式中進(jìn)行選擇。