1 引言
板材是冶金工業的一個重要產品。其品種繁多,性能各異,質量要求高,應用范圍廣,無論在經濟建設還是國防建設中都離不開板材。
板厚控制技術及其理論的發展經歷了由粗到細、由低到高的發展過程。軋機上普遍采用液壓AGC系統來控制板厚。液壓AGC系統主要由一套SIMADYN D控制裝置、檢測儀表(包括位移、壓力、厚度、速度的檢測)、伺服系統、壓下缸等設備組成,其實質是通過改變壓下位置、軋制壓力、軋制速度等來實現板帶材厚度的自動控制。
2 自動輥縫控制系統原理
自動輥縫控制原理如圖1所示,由軋件厚度設定系統、自動輥縫控制器、外力干擾補償器、液壓輥縫控制器、電動壓下位置控制器、機座、液壓執行機構測厚儀等組成。
在壓力反饋回路中,根據軋件的給定厚度HREF,軋件厚度設定系統預先輸入與給定厚度HREF相應的軋制力FWO,并將訊號傳輸給自動輥縫控制器。測力計測出軋件的軋制力FDC并傳輸給液壓輥縫控制器,同時壓力傳感器將伺服缸的油壓PCY傳輸給液壓輥縫控制器,液壓輥縫控制器將油壓換算成軋制力PCY1SCY1與F1DC比較后,輸出調整值FW給自動輥縫控制器,自動輥縫控制器將FW和FWO進行比較后,輸出壓力波動值,經過壓力和位置轉換器等裝置轉換為機座的彈性變形?S1.實際軋制力FW同時傳輸給外力干擾補償器,外力干擾補償器根據已建立的模型給出外力干擾造成的輥縫偏差?S2。?S1和?S2累加后將結果傳輸給液壓輥縫控制器。
在位置反饋回路中設置位置比較器,根據軋件的給定厚度HREF,自動輥縫控制器預先輸入與給定厚度HREF的相應液壓壓上油缸行程SCEY1。當位置傳感器測出液壓缸行程SCY1輸入液壓輥縫控制器與給定的液壓缸行程SNCY1比較后,輸出液壓缸行程?S3。
上述兩個回路的反饋信號均輸入綜合比例調節器。如果兩個訊號S1+S2和S3不相等時綜合比例調節器就有訊號輸出。伺服閥根據這一輸出訊號使液壓缸動作,直至兩個回路的訊號相等時,液壓缸停止動作。
3 寬厚板自動輥縫補償計算
3.1 漏油偏差補償
由于伺服閥漏油,使的伺服閥的給定在特定時間內達不到設定,設定值與反饋總存在偏差,為了補償此偏差,程序一直檢測Servo valve RMP發生器,一旦在特定時間內檢測到反饋沒有到達設定值,則激活此補償。
補償方法:設定值減去反饋值得到的差平均分給主從伺服閥,同時產生新的Servo valve輸出上下限。
3.2 油柱高度影響補償
由于不同油位在擠壓時其可伸縮性是不同的,油位高,可壓縮性好,補償就大;油位低,可壓縮性相對差,補償就小。此補償實際就是對油可壓縮性的補償。由于其油腔內油柱高度不同,所以兩種狀況下如果Servo valve設定都為5mA,產生的動作快慢效果是不同。位置與補償系數的關系是線性的,根據軋輥直徑和油柱高度給出P1和P2(機械算出)。
3.3 蝶形補償
蝶形補償是為了解決軋制力(及軋輥重量、彎輥力(FM)、軋機接軸重量)對主給定的影響。不同軋制力下,相同的給定,伺服閥的動作效果是不同。在實際應用中,是用液壓腔中的缸內壓力替代軋制力
3.4 軋制力補償
根據軋制力及開關輥縫的方向計算出KOPEN(開輥縫因數)和KCLOSE(關輥縫因數);然后根據KOPEN和KCLOSE及P3(AdaptLin cntrlout有效因數的輥縫變化范圍)得出有效因數Keff,即:為避免由圖4-19計算出的因數過大而使調節波動過大,蝶形補償是非線性的,但是在AdaptLin范圍內輸出的是一個線性值。
4 冷軋軋機輥縫設定補償計算
4.1 反饋AGC系統
反饋AGC又稱監控AGC,主要用于消除出口厚差。反饋AGC是根據軋制出口側測厚儀測得的出口厚度偏差,對液壓壓下輥縫進行修正,使出口厚度達到目標值,原理如圖2所示。
厚度偏差Δh與輥縫調節量ΔS1的對應關系為
ΔS1=Δh(Km+M)/ Km
即ΔS1=K1(1+ M /Km)Δh
其中,M為軋件的塑性剛度,它表征使軋件產生單位壓下量所需的軋制壓力,
M=(P’-P)/Δh’
Km為軋機剛度,通常大于500-600kN/mm
K1為待調系數,用于模型的自適應功能
4.2 前饋AGC系統
前饋AGC根據軋制入口側測厚儀測得的入口厚度偏差,經過一定的延時后對輥縫進行修正,以消除入口厚度變化對軋出厚度的影響,延時時間是根據入口側測速脈沖編碼器的速度信號確定的。前饋 AGC是根據入口側測厚儀測得偏差ΔH 后存入前饋表(延遲表),延時后(待具有此ΔH的帶鋼段將進入軋機時)前饋控制液壓壓下,原理如圖3所示。
即給液壓 APC系統一個位置變化量 SSET+ΔS2,ΔS2的公式為:
ΔS2 = K2 MΔH/Km
4.3 秒流量AGC系統
根據軋制過程中流入軋機與流出軋機的帶鋼質量恒定的原理,(即通過測量帶材的入口速度V0和出口速度V1以及入口厚度h0,則出口厚度偏差Δh就被確定。)計算出正在軋制帶材的厚度偏差,以此偏差對輥縫進行修正,使軋機軋出的帶材保持較好的一致性,原理如圖4所示。
流量法測厚,既具有獲得瞬時出口厚度的優點,又提高了測厚的精度,在存在的Δh1情況下,變形區流量方稱為:
V0*h0*=V1* h1
所以Δh1=h0-V0*h0*/V1*
上標帶*號的為實測值,而h0為設定值,此式相當于實測變形區出口處的瞬時Δh1,用此Δh1進行反饋控制,得
ΔS3 = K3Δh1(Km + M)/ Km
5 結束語
軋機軋制過程中軋機震動過大,輥縫值變化劇烈,短時間內頻繁進行調整,造成調整誤差變大,影響軋件質量。由于現場檢測元件靈敏度和精確度有所差異,造成軋鋼過程中計算有所誤差,造成控制數據有所偏差,導致鋼板控制不精確。由于從現場檢測到程序判斷出力再到控制輸出有一定的延時,所以會造成一定程度上的跟隨拖后,需要進一步研究解決。
參考文獻:
[1] 孫本榮,王有銘,陳瑛.中厚鋼板生產[M].北京:冶金工業出版社,1993.
[2] 楊景明等.270mm冷軋機液壓厚控系統的改進措施[J].冶金自動化,2003,(2):23-26.
[3] 焦景民等.攀鋼1450mm熱連軋機自動寬度控制(AWC)技術[J].冶金自動化,2006,30(3):29.
[4] 朱培燕等.AGC控制技術及其發展趨勢[J].遼寧科技學院學報,2006,8(1):20-21.
