連續退火線中糾偏輥電液伺服控制系統分析與設計

宋晶

(武漢城市職業學院機電學院,湖北武漢 430060)

連續退火線中糾偏輥電液伺服控制系統分析與設計

宋晶

(武漢城市職業學院機電學院,湖北武漢 430060)

為了解決連續退火線硅鋼帶鋼生產中的帶材跑偏問題。簡述了帶材自動糾偏系統控制必須滿足要求,詳細分析糾偏控制系統整體方案。對影響糾偏控制因素,提出了解決方案。并根據現場生產實踐要求,在液壓回路方面,分析設計采用自動和手動相結合的液壓傳動方案,可滿足自動糾偏和手動調試以及故障的處理。

糾偏輥 電液伺服

硅鋼連續退火線中帶鋼中主要用糾偏輥裝置來糾正帶鋼在運行過程中的跑偏。糾偏輥裝置控制實際上就是靠調節糾偏輥的擺動角度來達到糾偏的目的，控制糾偏輥的擺動擬采用液壓伺服控制。

1 糾偏輥電液伺服系統方案

硅鋼連續退火線中帶鋼的糾偏控制，可以通過液壓缸的移動控制糾偏輥裝置的擺動達到糾偏的目的，其輸出量是位移，故采用電液位置伺服系統。根據硅鋼連退機組的特點，跑偏的因素具有不確定性。因此帶鋼的糾偏控制中，必須滿足系統工作時最高壓力不小于10MPa；響應時間不大于一秒；糾偏時精度要求不大于5mm；并且系統抵御外界干擾，運行時安全可靠，使用方便，成本要求不能過高等要求。

圖1 糾偏電液伺服系統方框圖

1.1 擬糾偏控制電液伺服系統整體分析

圖2 糾偏系統液壓系統原理圖

根據以上控制要求結合糾偏裝置結構特點，制定連續退火線中糾偏電液伺服系統方框圖如圖1，帶鋼糾偏電液伺服系統由以下一些基本元件組成。

影響帶鋼跑偏的因素多且具有不確定性，因此必須連續檢測帶鋼的跑偏位移，基本控制思路是采用位置閉環控制[1]。帶鋼跑偏的位移是通過位置檢測器檢測出來，將此位移信號轉化成電壓信號傳輸給控制器，再由控制器把信號進行放大，通過電液伺服閥把偏差的電流信號放大后變成流量和壓力信號，提供壓力油給液壓缸推動糾偏裝置運動，從而起到糾偏的作用。

1.2 影響糾偏控制因素

(1)傳感器的精度及安裝位置。傳感器的精度對糾偏精度的影響較大，對于精度要求高的糾偏裝置應使用高精度的線性傳感器[2]。傳感器的安裝位置應盡量靠近糾偏輥出口處，以減少時間滯后。在選擇傳感器時，也不能一味追求高精度，應考慮經濟性，在滿足機組要求的前提下，盡量選擇精度較低的傳感器[3]。

(2)電液伺服系統系統。電液伺服系統系統設計的關鍵是選擇性能較好的伺服閥，首先考慮到糾偏系統的張力和設備自動和動負荷的大小，計算出糾偏阻力，由此得出液壓缸的工作壓力，可以推算出活塞面積。然后依據糾偏量大小選擇適合的液壓缸行程及其他參數。還需要考慮糾偏時速度確定流量。綜合系統有關性能參數，最終選擇合適的伺服閥。以上的選擇方法可以保證糾偏系統不會出現過多的故障，另外伺服閥需要有抗污能力。系統中固有頻率不高，所以在此電液伺服系統中常選用動圈式伺服閥。

2 帶鋼糾偏液壓系統原理

根據現場生產實踐要求，在液壓回路方面，本系統采用自動和手動相結合的液壓傳動方案，可滿足自動糾偏和手動調試以及故障的處理。

糾偏系統對液壓缸的擺動要求很高，而其中換向是最核心的問題。系統擬采用伺服閥實現自動控制。在壓油和回油油路中用單向閥作背壓閥，增加運動的平穩性和避免外負載的突然變化對系統的沖擊，同時在壓油回路中設置安全閥。系統擬采用由恒壓式變量泵組成的容積調速回路，這樣能夠滿足糾偏速度跟隨生產線的速度變化而相應進行調節，同時保證流量不隨外載的變化而變化。由于糾偏系統是實時工作的，油缸不停的需要運動，造成系統油溫較高，故對油液增設自動循環水冷卻裝置，此外在控制油路中安裝了帶壓差繼電器的過濾裝置對油進行精過濾處理[4]。根據以上設計思路，設計糾偏系統液壓系統原理如圖2。

3 結語

確定電液伺服糾偏控制系統方案，就可以根據系統的本身特點，選取各分系統的組成元器件，最終確保系統的控制精度和實現自動控制。為后期的現場調試提供了有力的理論依據。

[1]李素娥.酸洗連軋生產線帶鋼的跑偏控制及仿真分析[D].中南大學碩士論文,2008.

[2]凌振寶.傳感器原理及檢測技術[M].長春:吉林大學出版社,2003:68-89.

[3]G Y Tian,Z X Zhao,R W Baines．Computational algorithms for linear variable ifferential transformers(LVDTs)．IEE Proc-Sci Meas．Technol,1997(4).

[4]陳奎生.液壓閥與液壓控制系統[M].武漢:武漢工業大學出版社,1997:31-32.

In order to solve the problem of strip deviation of silicon steel strip production. Theautomatic correction system of strip control must meet the requirements, introduces the overallscheme of control system. The effect of deviation control factors, proposed the solution. And according to the practical production requirements, in the hydraulic circuit, the design adopts hydraulic transmission scheme combining automatic and manual, can meet the automatic correction and manual debugging and troubleshooting.

Correcting roller Electro-hydraulic servo

宋晶(1981.7—),女,漢族,湖北武漢,講師,碩士,研究方向:機械工程及自動化。