比例閥在軋鋼加熱爐推鋼機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

張春樂 梁秀滿

（河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北唐山063009）

0 引言

加熱爐推鋼機(jī)是軋鋼生產(chǎn)線上將鋼坯推進(jìn)加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱的專用設(shè)備，推力要求大，推頭同步性要求高。舊式生產(chǎn)線上往往采用機(jī)械式推鋼機(jī)，其體積大,價(jià)格高，故障率高，維修保養(yǎng)復(fù)雜。 隨著軋鋼生產(chǎn)的發(fā)展，新型液壓推鋼機(jī)逐步取代了老式機(jī)械推鋼機(jī)，充分利用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的推力大、體積小、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，使推料工序大大簡(jiǎn)化。 本系統(tǒng)動(dòng)力部分采用雙液壓缸同步輸出，控制部分采用西門子S7－200 系統(tǒng)PLC 對(duì)液壓缸內(nèi)安裝的高精度磁位置傳感傳回的位置信號(hào)進(jìn)行分析處理，驅(qū)動(dòng)液壓閥臺(tái)的換向閥及電液比例閥進(jìn)行控制，完成生產(chǎn)工藝要求的三個(gè)位置的軟啟動(dòng)、減速、限位停止的功能，并加入了三個(gè)限位點(diǎn)的自適應(yīng)調(diào)整，以消除加熱爐內(nèi)鋼坯溫度高低變化形成的限位點(diǎn)的漂移。

1 液壓控制原理分析

由于推鋼機(jī)液壓缸動(dòng)作所需流量較大， 前進(jìn)Qmax=483L/min×2＝966L/min，后退Qmax=508L/min×2＝1016L/min，普通方向換向閥達(dá)不到要求。 因此本系統(tǒng)的控制方式為：由一個(gè)小流量三位四通方向換向閥控制四個(gè)大流量二通插裝錐閥來完成推鋼機(jī)液壓缸的換向任務(wù)，由電液比例閥開度控制推鋼機(jī)的速度。

2 比例閥的選型

本系統(tǒng)選擇的型號(hào)為FESE50CA-3X/1400LK0G1M 二通插裝比例閥。 該比例閥在0－100 開度的階躍響應(yīng)時(shí)間大約在200mS，100－0開度的階躍響應(yīng)時(shí)間大約為250mS，完全滿足本控制系統(tǒng)的要求。

3 比例閥控制程序設(shè)計(jì)

圖1 推鋼機(jī)停止時(shí)比例閥開度為零控制程序流程圖

上料操作時(shí)一次上料三根鋼坯而推鋼操作時(shí)每次只向前推一根，而每次推鋼操作都應(yīng)有停止限位點(diǎn)，以防止推鋼機(jī)前進(jìn)過量發(fā)生夾鋼生產(chǎn)事故。 在前進(jìn)方向上共有三個(gè)減速點(diǎn)三個(gè)停止限位點(diǎn)。 減速點(diǎn)的設(shè)置是為了在推鋼機(jī)停止前提前減速，以減少對(duì)液壓系統(tǒng)的沖擊從而防止液壓系統(tǒng)因負(fù)荷變化劇烈發(fā)生故障造成停產(chǎn)事故。在必要的減速控制的同時(shí)，每次推鋼機(jī)的前進(jìn)均從低速逐漸加速，比例閥的開度也是從一個(gè)小的開度逐漸增加到最大，這樣就避免了突然開啟比例閥對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)造成的沖擊。這樣做也充分利用了比例閥對(duì)節(jié)流開度的精確、快速的控制功能。

控制程序如下：

1）推鋼機(jī)停止時(shí)比例閥開度為零（6400 對(duì)應(yīng)比例閥開度0）。

程序流程圖如圖1 所示。

2）推鋼機(jī)動(dòng)作時(shí)比例閥啟動(dòng)開度給定，保證比例閥最小開啟角度不小于14%。

程序流程圖如圖2 所示。

圖2 比例閥啟動(dòng)開度給定控制程序流程圖

3）加、減速時(shí)間設(shè)定

程序流程圖如圖3 所示。

圖3 加、減速時(shí)間設(shè)定程序流程圖

4）推鋼機(jī)最大速度設(shè)定，將比例閥最大開度限制在88.3%。

程序流程圖如圖4 所示。

圖4 推鋼機(jī)最大速度設(shè)定程序流程圖

5）推鋼機(jī)運(yùn)行最小速度設(shè)定，將運(yùn)行中比例閥的最小開度限制在22%。

程序流程圖如圖5 所示。

圖5 推鋼機(jī)運(yùn)行最小速度設(shè)定程序流程圖

4 程序在線測(cè)試及參數(shù)調(diào)整

程序在線測(cè)試及參數(shù)調(diào)整步驟如下：

1）將程序下載到PLC 內(nèi)，并按操作規(guī)程將各閥門、液壓泵、循環(huán)泵等設(shè)備開啟；

2）將推鋼機(jī)按實(shí)際生產(chǎn)要求動(dòng)作，多次調(diào)整比例閥相關(guān)參數(shù)，使推鋼機(jī)運(yùn)行最優(yōu)化。

液壓閥臺(tái)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 液壓閥臺(tái)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

啟動(dòng)開度過大時(shí)閥臺(tái)振動(dòng)大， 影響液壓系統(tǒng)元件的使用壽命；啟動(dòng)開度過小又不能滿足生產(chǎn)工藝的需要，對(duì)二者進(jìn)行均衡確定14%作為比例閥的啟動(dòng)開啟角度。

推鋼機(jī)運(yùn)行過程中降速時(shí)比例閥的最小開度同樣是制約推鋼機(jī)工作速度的因素，通過實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)至少22%的最小比例閥開度才能滿足工藝需求。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)自2010 年底投入使用后效果良好， 充分發(fā)揮了比例閥在推鋼機(jī)控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了設(shè)備故障率，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

［1］ArkadiuszR，Rae, DavidP.Praetical response testing of hagc system.Fluid Power Soc[J],1994:247

［2］李紅宇，劉宏民.加熱爐推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)改造[J].重慶工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2002,9:17-18.