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            雙輥鑄軋液壓AGC系統的設計
               李紅俠 楊仁金
              (南昌鋼鐵股份有限公司,江西南昌 33OO12)
  摘 要:通過(guò)設計雙輥鑄軋液壓AGC系統來(lái)調節輥縫間隙,提高其控制精度、響應速度和穩定性。
  關(guān)鍵詞:液壓伺服系統; 位置閉環(huán)控制; 壓力補償
        The Design of Twin-roll Casting Hydraulic AGC System
  Abstract: Twin-ro11  casting hydraulic AGC system`is designed to adjust the gap between double rolles and improve it's control accuracy,response and stability.
  Key Words:Hydraulic servo-system; position close-loop control; pressure compensation. 
  0 引言
  雙輥鑄軋連鑄技術(shù)是當今世界先進(jìn)的熱門(mén)技術(shù),曾經(jīng)應用過(guò)電動(dòng)AGC的方案來(lái)控制板帶的厚度,但由于響應太慢,傳動(dòng)的剛性太差而令人失望,經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐,深深體會(huì )到要解決連鑄中板厚差的問(wèn)題非液壓AGC系統莫屬。而液壓AGC的作用就是在軋制的過(guò)程中克服來(lái)料的不均勻,消除軋機剛度、輥系的機械精度以及軋制速度變化的影響,自動(dòng)迅速的微調節液壓缸的位置,使軋機輥縫間隙恒定,從而使出口板厚恒定。
  1 設計參數
  已知條件,如圖1所示。
      
                
   2 液壓AGC工藝構思
  隨著(zhù)市場(chǎng)的擴大及對成品厚度公差要求的不斷提高,電動(dòng)-機械式或人工微調機構式輥縫間隙的調節方法已不能適應需要。為了改進(jìn)電動(dòng)-機械式及人工微調機構式輥縫間隙的繁瑣性和不準確性,近代機組上開(kāi)始采用液壓AGC控制系統,其響應快、精度高,可以保證產(chǎn)品的目標厚度差、同板差和異板差等,因此得到越來(lái)越廣泛的應用。根據上述條件設計成如下液壓AGC裝置的工藝原理圖,如圖2所示。
          
   由圖2可知,當坯殼或板坯通過(guò)兩工作輥之間的縫隙時(shí),在軋制力的作用下坯料產(chǎn)生塑性變形,出口就得到比入口薄的板帶(板坯的軋制一般要經(jīng)過(guò)多機架多道次的軋制才能軋出需要厚度的產(chǎn)品,而不同的道次需要不同的輥縫值);坯殼的厚度差等制約著(zhù)成品的幾何質(zhì)量,這時(shí)就需要采用液壓AGC控制技術(shù)。液壓AGC裝置可以使軋機在軋制過(guò)程中克服來(lái)料厚度的不均勻和材料物理性能的不均勻,消除軋機剛度、輥隙的機械精度以及軋制速度變化的影響;只要在作用液壓缸和機械鎖定裝置把左工作輥固定的情況下,自動(dòng)迅速地調節液壓缸6的位置,即調節兩工作輥之間的間隙,使軋機兩工作輥輥縫恒定;從而使板厚恒定,達到了控制成品厚度公差的期望值,進(jìn)而滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。
    3 液壓AGC機構的布置
  在液壓AGC系統中,h為被控制量,希望h為恒定量;而影響板厚變化的各種因素為擾動(dòng)量。由于擾動(dòng)因素比較多,且變化比較復雜,因此液壓AGC系統的基本控制思想是:位置閉環(huán)控制+擾動(dòng)補償控制。
   因為軋制力及波動(dòng)值很大,而軋機剛度有限,故在擾動(dòng)量中,由軋制力引起的彈跳對出口板厚的影響很大,應采用位置閉環(huán)控制+軋制力主擾動(dòng)補償構成的液壓AGC。但是,檢測時(shí)輥縫采用檢測液壓缸的位移,缺點(diǎn)是它不能反映出軋制力引起的彈跳對輥縫變化的影響,此時(shí)需要用測壓儀或油壓傳感器來(lái)測出壓力變化,以構成壓力補償環(huán),來(lái)消除軋機彈跳的影響,故需加上測厚儀監控并實(shí)現恒輥縫控制。因此本課題采用的液壓AGC控制是由位置閉環(huán)控制+壓力補償環(huán)+測厚儀監控構成。
   軋機液壓微調裝置主要由泵站、伺服閥臺、液壓缸、電氣控制裝置及各種檢測裝置組成。其液壓AGC機構布置圖(見(jiàn)圖3)和雙輥鑄軋帶厚控制系統原理圖(見(jiàn)圖4)如下:
          
          
   根據圖3、圖4兩組液壓缸分別安裝在工作輥兩側(具體安裝固定略),左側液壓缸把工作輥推到位時(shí),即將此工作輥固定起來(lái),通過(guò)調節右側液壓缸的位置,就可調節兩工作輥輥縫的大小。同時(shí)在此圖中,還考慮到由于軋制力大、輥系重,其液壓缸-負載環(huán)節的固有頻率一般較低,因此,為了提高系統的快速性,就需要采取行程盡可能短的液壓缸。微調液壓缸位移的檢測,我
們采用磁尺位移傳感器。
    4 擬定液壓AGC系統原理圖
  根據液壓AGC的工藝構思及控制方案,擬定液壓AGC系統原理圖,如圖5所示:
  根據圖5可看出,由恒定變量泵提供壓力恒定的高壓油,經(jīng)兩次精密過(guò)濾后送至普通閥臺和兩個(gè)伺服閥臺,并且兩個(gè)伺服閥臺油路基本相同。這樣可以同時(shí)調節兩個(gè)液壓缸的位移。也可以單獨調節某一個(gè)液壓缸的位移。
          
   現以一個(gè)小伺服系統為例。微調液壓缸9的位置由伺服閥8控制,液壓缸的伸縮即產(chǎn)生了輥縫的改變。電磁溢流閥11在此回路中起安全保護作用,并可使液壓缸快速卸油;蓄能器7是為了提高子系統的快速響應,而蓄能器組16是為了減少泵站的壓力波動(dòng),即吸收壓力沖擊和脈動(dòng)?刂谱髠裙ぷ鬏伒囊簤焊6是由電磁換向閥4和雙向節流閥5來(lái)實(shí)現它的工作狀態(tài)。雙聯(lián)泵17供給兩個(gè)低壓回路。一個(gè)是微調液壓缸的背壓回路;一個(gè)是冷卻和過(guò)濾循環(huán)回路。它對系統油液不斷進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾,以保證油液的清潔度。當油液超溫時(shí),通過(guò)冷卻器12對油液進(jìn)行冷卻。每個(gè)微調液壓缸由兩個(gè)伺服閥控制,通過(guò)在一個(gè)閥的控制電路中設置
死區,實(shí)現小流量時(shí)一個(gè)閥參與控制,大流量時(shí)兩個(gè)閥共同控制。
   另外,由于液壓AGC系統的壓力較高,工作過(guò)程中的流量變化較大,所以其油源采用恒壓變量泵-蓄能器式,以提高工作效率;但由于恒壓變量泵的結構復雜,調節不夠靈敏,當系統需要流量變化較大時(shí),會(huì )產(chǎn)生泵的流量不足于負載的需要,從而引起較大的壓力變化,故而需配備大容量的蓄能器組16。為了提高生產(chǎn)率,采用兩臺泵,一臺工作,一臺備用。由于伺服閥對油液的清潔度要求比較高,故采用兩次精過(guò)濾。值得注意的是:伺服閥臺應安裝在靠近液壓缸的位置,這樣有利于提高液壓缸-負載環(huán)節的固有頻率。蓄能器7的體積較小,多為2.5L或⒈6L(本課題選擇1.6L的蓄能器),以便為伺服閥提供瞬時(shí)的高頻流量需求。
     5 結語(yǔ)
  通過(guò)設計液壓AGC系統來(lái)調解輥縫間隙,可以達到控制精度高、響應速度快的良好效果;而且采用液壓位置伺服系統,可以由小功率的電信號輸入,控制大功率的液壓能輸出:不僅可獲得很高的控制精度和很快的響應速度,還可以使軋制輥工作比較穩定,沖擊小、噪聲低等良好效果。
   伺服閥是此系統的關(guān)鍵元件之一,它具有分辨率高、滯環(huán)小、頻寬高、可靠性好等優(yōu)良品質(zhì)。 而普通換向閥不具有這些特點(diǎn),它僅僅起到換向作用。但是伺服閥對油的清潔度要求很高,一般情況下為NAS1638:5~7級。 伺服系統油箱采用不銹鋼油箱,并用氬弧焊焊接,油箱采用全封閉結構,以防外部侵入污染,油箱吸入腔與回油腔應加隔板,隔板上裝消泡網(wǎng),油箱的作用直接影響到伺服閥的動(dòng)作。
   本系統采用恒壓油源,供油壓力恒定,控制閥的壓力-流量特性的線(xiàn)性度好,系統精度和響應速度高。但唯一缺憾的是系統效率低。
   本系統要應用閉環(huán)控制系統,它具有抗干擾能力,對系統參數變化不太敏感、控制精度高、響應速度快。但要考慮穩定性,而且設備成本高(開(kāi)環(huán)控制不存在穩定性問(wèn)題,其不具有抗干擾能力,控制精度和控制速度取決于各環(huán)節或元件的性能,控制精度低,設備成本低等),所以在此采用的是閉環(huán)控制系統。
   參考文獻
 路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊[M]。北京:機械工業(yè)出版社,2002,1077-1079。
 曹鑫銘.液壓伺服系統[M]。北京:冶金工業(yè)出版社,1990:242-246。
 劉長(cháng)年.液壓伺服系統優(yōu)化設計理論[M]。北京:冶金工業(yè)出版社,1989:156-158。
 陳新元.液壓壓下伺服缸動(dòng)態(tài)特性測試系統研究[J].液壓氣動(dòng)與密封,2004(3):29-30.
 駱涵秀.試驗機的電液伺服控制系統[M]。北京:機械工業(yè)出版社,1991:36-37。
 干治江.液壓自動(dòng)厚度控制伺服系統在熱鍍鋅機組上的應用及故障分析[J].液壓氣動(dòng)與密封,2006(3):15-17.
 彭熙偉,耿慶波等.軋機液壓壓下電液伺服控制系統設計[J]。液壓與氣動(dòng)2004(9):29-30.
                   
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