1 引言
板材是冶金工業(yè)的一個(gè)重要產(chǎn)品。其品種繁多,性能各異,質(zhì)量要求高,應(yīng)用范圍廣,無(wú)論在經(jīng)濟(jì)建設(shè)還是國(guó)防建設(shè)中都離不開(kāi)板材。
板厚控制技術(shù)及其理論的發(fā)展經(jīng)歷了由粗到細(xì)、由低到高的發(fā)展過(guò)程。軋機(jī)上普遍采用液壓AGC系統(tǒng)來(lái)控制板厚。液壓AGC系統(tǒng)主要由一套SIMADYN D控制裝置、檢測(cè)儀表(包括位移、壓力、厚度、速度的檢測(cè))、伺服系統(tǒng)、壓下缸等設(shè)備組成,其實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變壓下位置、軋制壓力、軋制速度等來(lái)實(shí)現(xiàn)板帶材厚度的自動(dòng)控制。
2 自動(dòng)輥縫控制系統(tǒng)原理
自動(dòng)輥縫控制原理如圖1所示,由軋件厚度設(shè)定系統(tǒng)、自動(dòng)輥縫控制器、外力干擾補(bǔ)償器、液壓輥縫控制器、電動(dòng)壓下位置控制器、機(jī)座、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)厚儀等組成。
在壓力反饋回路中,根據(jù)軋件的給定厚度HREF,軋件厚度設(shè)定系統(tǒng)預(yù)先輸入與給定厚度HREF相應(yīng)的軋制力FWO,并將訊號(hào)傳輸給自動(dòng)輥縫控制器。測(cè)力計(jì)測(cè)出軋件的軋制力FDC并傳輸給液壓輥縫控制器,同時(shí)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(diào)整值FW給自動(dòng)輥縫控制器,自動(dòng)輥縫控制器將FW和FWO進(jìn)行比較后,輸出壓力波動(dòng)值,經(jīng)過(guò)壓力和位置轉(zhuǎn)換器等裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)座的彈性變形?S1.實(shí)際軋制力FW同時(shí)傳輸給外力干擾補(bǔ)償器,外力干擾補(bǔ)償器根據(jù)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(jié)果傳輸給液壓輥縫控制器。
在位置反饋回路中設(shè)置位置比較器,根據(jù)軋件的給定厚度HREF,自動(dòng)輥縫控制器預(yù)先輸入與給定厚度HREF的相應(yīng)液壓壓上油缸行程SCEY1。當(dāng)位置傳感器測(cè)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(gè)回路的反饋信號(hào)均輸入綜合比例調(diào)節(jié)器。如果兩個(gè)訊號(hào)S1+S2和S3不相等時(shí)綜合比例調(diào)節(jié)器就有訊號(hào)輸出。伺服閥根據(jù)這一輸出訊號(hào)使液壓缸動(dòng)作,直至兩個(gè)回路的訊號(hào)相等時(shí),液壓缸停止動(dòng)作。
3 寬厚板自動(dòng)輥縫補(bǔ)償計(jì)算
3.1 漏油偏差補(bǔ)償
由于伺服閥漏油,使的伺服閥的給定在特定時(shí)間內(nèi)達(dá)不到設(shè)定,設(shè)定值與反饋總存在偏差,為了補(bǔ)償此偏差,程序一直檢測(cè)Servo valve RMP發(fā)生器,一旦在特定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到反饋沒(méi)有到達(dá)設(shè)定值,則激活此補(bǔ)償。
補(bǔ)償方法:設(shè)定值減去反饋值得到的差平均分給主從伺服閥,同時(shí)產(chǎn)生新的Servo valve輸出上下限。
3.2 油柱高度影響補(bǔ)償
由于不同油位在擠壓時(shí)其可伸縮性是不同的,油位高,可壓縮性好,補(bǔ)償就大;油位低,可壓縮性相對(duì)差,補(bǔ)償就小。此補(bǔ)償實(shí)際就是對(duì)油可壓縮性的補(bǔ)償。由于其油腔內(nèi)油柱高度不同,所以兩種狀況下如果Servo valve設(shè)定都為5mA,產(chǎn)生的動(dòng)作快慢效果是不同。位置與補(bǔ)償系數(shù)的關(guān)系是線性的,根據(jù)軋輥直徑和油柱高度給出P1和P2(機(jī)械算出)。
3.3 蝶形補(bǔ)償
蝶形補(bǔ)償是為了解決軋制力(及軋輥重量、彎輥力(FM)、軋機(jī)接軸重量)對(duì)主給定的影響。不同軋制力下,相同的給定,伺服閥的動(dòng)作效果是不同。在實(shí)際應(yīng)用中,是用液壓腔中的缸內(nèi)壓力替代軋制力
3.4 軋制力補(bǔ)償
根據(jù)軋制力及開(kāi)關(guān)輥縫的方向計(jì)算出KOPEN(開(kāi)輥縫因數(shù))和KCLOSE(關(guān)輥縫因數(shù));然后根據(jù)KOPEN和KCLOSE及P3(AdaptLin cntrlout有效因數(shù)的輥縫變化范圍)得出有效因數(shù)Keff,即:為避免由圖4-19計(jì)算出的因數(shù)過(guò)大而使調(diào)節(jié)波動(dòng)過(guò)大,蝶形補(bǔ)償是非線性的,但是在AdaptLin范圍內(nèi)輸出的是一個(gè)線性值。
4 冷軋軋機(jī)輥縫設(shè)定補(bǔ)償計(jì)算
4.1 反饋AGC系統(tǒng)
反饋AGC又稱監(jiān)控AGC,主要用于消除出口厚差。反饋AGC是根據(jù)軋制出口側(cè)測(cè)厚儀測(cè)得的出口厚度偏差,對(duì)液壓壓下輥縫進(jìn)行修正,使出口厚度達(dá)到目標(biāo)值,原理如圖2所示。
厚度偏差Δh與輥縫調(diào)節(jié)量ΔS1的對(duì)應(yīng)關(guān)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(chǎn)生單位壓下量所需的軋制壓力,
M=(P’-P)/Δh’
Km為軋機(jī)剛度,通常大于500-600kN/mm
K1為待調(diào)系數(shù),用于模型的自適應(yīng)功能
4.2 前饋AGC系統(tǒng)
前饋AGC根據(jù)軋制入口側(cè)測(cè)厚儀測(cè)得的入口厚度偏差,經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后對(duì)輥縫進(jìn)行修正,以消除入口厚度變化對(duì)軋出厚度的影響,延時(shí)時(shí)間是根據(jù)入口側(cè)測(cè)速脈沖編碼器的速度信號(hào)確定的。前饋 AGC是根據(jù)入口側(cè)測(cè)厚儀測(cè)得偏差ΔH 后存入前饋表(延遲表),延時(shí)后(待具有此ΔH的帶鋼段將進(jìn)入軋機(jī)時(shí))前饋控制液壓壓下,原理如圖3所示。
即給液壓 APC系統(tǒng)一個(gè)位置變化量 SSET+ΔS2,ΔS2的公式為:
ΔS2 = K2 MΔH/Km
4.3 秒流量AGC系統(tǒng)
根據(jù)軋制過(guò)程中流入軋機(jī)與流出軋機(jī)的帶鋼質(zhì)量恒定的原理,(即通過(guò)測(cè)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(jì)算出正在軋制帶材的厚度偏差,以此偏差對(duì)輥縫進(jìn)行修正,使軋機(jī)軋出的帶材保持較好的一致性,原理如圖4所示。
流量法測(cè)厚,既具有獲得瞬時(shí)出口厚度的優(yōu)點(diǎn),又提高了測(cè)厚的精度,在存在的Δh1情況下,變形區(qū)流量方稱為:
V0*h0*=V1* h1
所以Δh1=h0-V0*h0*/V1*
上標(biāo)帶*號(hào)的為實(shí)測(cè)值,而h0為設(shè)定值,此式相當(dāng)于實(shí)測(cè)變形區(qū)出口處的瞬時(shí)Δh1,用此Δh1進(jìn)行反饋控制,得
ΔS3 = K3Δh1(Km + M)/ Km
5 結(jié)束語(yǔ)
軋機(jī)軋制過(guò)程中軋機(jī)震動(dòng)過(guò)大,輥縫值變化劇烈,短時(shí)間內(nèi)頻繁進(jìn)行調(diào)整,造成調(diào)整誤差變大,影響軋件質(zhì)量。由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件靈敏度和精確度有所差異,造成軋鋼過(guò)程中計(jì)算有所誤差,造成控制數(shù)據(jù)有所偏差,導(dǎo)致鋼板控制不精確。由于從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到程序判斷出力再到控制輸出有一定的延時(shí),所以會(huì)造成一定程度上的跟隨拖后,需要進(jìn)一步研究解決。
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