某鋼廠爐卷生產線加熱爐出鋼機適應性改造

摘 要：本文簡要介紹了爐卷加熱爐出鋼機升降存在的設計弊端，給出了適應現場工況的優化方案，并進行了適應性改造。

關鍵詞 ：出鋼機；適應性；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.007

0 引言

某鋼廠爐卷生產線加熱爐使用的出鋼機用于將加熱完成的板坯由爐內移動至出鋼輥道。加熱爐出鋼機升降動作設計為平行布設八根出鋼臂，分為1號與2號出鋼機，有4個液壓缸驅動，每個液壓缸推動2根出鋼臂完成升降動作。

出鋼機的升降過程采用分段變速進行相應的控制，由相應1號至4號液壓比例閥組控制。動作模式分1號出鋼機單動、2號出鋼機單動與共同動作三種。

現場在2號液壓缸與3號液壓缸上安裝位置檢測元件，安裝行程為280MM外置式位移傳感器作為位置反饋，并在相同位置安裝2個接近開關分別定位為上位與下位。接近開關作為動作到位信號，位移傳感器信號作用于速度控制中的反饋環節。1號與4號比例閥使用與相鄰閥的速度給定，無單獨位置反饋。

在生產中，由L2計算機發出動作標記與動作命令，出鋼機按計算行程完成前進、上升、后退、下降的步驟將板坯由爐內步進梁移至出鋼輥道。

1 問題及原因分析

在長時間生產中，原設計逐漸暴露出多種問題，給生產與設備維護造成極大的困擾，具體弊端分為以下幾類：

1.1 位置檢測元件故障

液壓缸位置檢測元件安裝在出鋼臂下基坑內，高溫潮濕環境較差。如果位移傳感器出現故障，程序中判斷無位置反饋，將直接停止給比例閥的升降信號，造成出鋼機無法升降，如果在程序中強制信號，出鋼臂升降將不會變速，會使板坯高速撞擊輥道造成板坯變形并損壞設備。如接近開關故障，則造成無位置檢測或某一位置常到位，也不允許動作，程序中強制信號只能手動動作，無法自動運行，會造成板坯溫度下降引起產品質量問題。處理故障元件時由于基坑內作業空間狹小，出鋼機如出現誤動作將會傷人，所以又必須關閉液壓系統與平移動力電源，造成每次出現故障處理時間較長。因處理時間過長，又會造成板坯在爐時間過長，造成板坯過燒、脫碳等一系列問題。

1.2 液壓比例閥特性變化

長時間生產中，液壓比例閥的特性會出現變化，差別雖然很小，但在開環系統中會出現誤差累計。經過長時間觀察，液壓比例閥特性會受環境溫度、液壓油溫度、液壓油潔凈程度等外界原因影響出現不可控的變化。特別是在液壓人員更換閥組后，八根出鋼臂升降速度明顯出現不同步，出現下位時兩根出鋼臂高與輥道面或上位時板坯傾斜。為避免這一現象，將1號閥與4號閥給定信號加大，使開環控制的液壓缸動作速度加快，暫時解決了這個問題。但是在使用了約20個月后，中修檢查時發現液壓缸內12條螺栓因長時間沖擊出現機械疲勞斷裂。

1.3 機械故障

1號與4號液壓缸因是開環控制，所以出現故障后PLC無法檢測，不能及時停機。曾經出現過液壓閥故障，兩根出鋼臂沒有正常下降，輥道轉動后造成板坯出現大量劃傷；兩根出鋼臂沒有正常上升，上位信號到位出鋼機開始后退，將板坯拉斜后損壞爐墻；后退過程中液壓系統突然泄露減壓，液壓缸受重力收回，出鋼臂不受控下降，但平移沒有停止，造成撞毀出鋼爐門隔熱墻等情況。

2 解決方法

為解決以上問題，需要對原設計進行改造，因現場接近開關維護不便、故障率高，所以決定棄用。

2.1 位置檢測與控制改造

因廢棄接近開關的位置檢測，所以接近開關故障問題不以考慮。4組液壓缸分別安裝位置傳感器，將處于開環控制的兩個液壓缸各加裝一套位移傳感器，引入原PLC系統之中，通過PLC編程優化、完善功能。優化為位置閉環控制后，通過調試做出升降位置曲線，實現對板坯“輕拿輕放”避免沖擊設設保護板坯。

另外在INTOUCH操作畫面上增加位置檢測數值顯示、位置標定、位置指示及單調按鈕等功能以方便調整。在首次使用時，在新增INTOUCH操作畫面上切換到位置調整模式，此時所有位置限制無效，手動點動操作各出鋼臂，到位標定位置值后即可正常使用。

如果出現單個傳感器故障，只須將報警傳感器退出使用即可，程序中將自動切換回原設計開環控制方法暫時使用，避免生產中搶修從而影響生產節奏。

2.2 液壓比例閥特性變化的適應性修正

優化PLC程序，將位移傳感器真實讀值減去下位標定值使位置基準相等，然后將兩值相減，通過正負與數值可以判斷兩個液壓缸位置關系。例如差值大于2MM，則將較慢的一組速度給定乘以1.1的系數；如差值繼續變大，則將較快一組速度給定乘以0.9系數。這樣經過動態修正后基本消除了比例閥特性造成的誤差，并且液壓缸的控制全部改造為閉環控制，不會產生累計誤差。

如果退出一處傳感器，仍可使用原設計的控制方法，在INTOUCH操作畫面上直接輸入系數以修正比例閥特性偏差。

2.3 機械故障后的應急處理方案

完善位置判斷與連鎖，如出現一組液壓缸因機械位置沒有到位，不啟動下一步動作觸發；如上升完成后，在下降前如果出現任一出鋼臂偏離原有位置，則觸發連鎖條件進行停機，并使用操作臺蜂鳴器進行報警提示，最終防止事故擴大。

3 結束語

該系統經過優化后已經達到了常見特殊工況的使用要求，有效消除了出鋼臂遇到的幾類問題，從根本上解決了設計弊端造成的動作故障，大大減少了故障時間，提升了動作質量。

作者簡介：孫普（1981-），男，電氣助理工程師。endprint