液压AGC控制原理模型来料厚度的变化作为干扰,将引起1机架出口实际板厚变化。为了消除其引起的误差,采用了前馈控制方式:在1机架入口的测厚仪检测出来料厚度变化情况,经过计算后,适时地向伺服阀发出信号,伺服阀控制压上缸作相应动作,以补偿来料厚度变化所引起的误差,液压系统的动力元件?阀控缸,能否及时地作出反应,是液压压下系统控制的关键。
控制原理模型动力元件液压谐振频率分析液压谐振频率是负载惯性和缸中“动态”液压弹簧所构成的质量?弹簧系统的无阻尼谐振频率。液压谐振频率表征了阀控缸的响应速度。与液压压下控制系统中的伺服放大器、伺服阀和检测环节相比,压上缸是系统中动态响应*低的环节,因此液压谐振频率Xh成了该系统响应速度的上限,为瓶颈环节,提高Xh即可提高响应速度。
该系统为对称阀控制柱塞缸:Xh=Be×A2pVt×Mt(1)f=Xh/2P(2)由式(1)可知,要提高Xh应减小Mt、Vt,增大Ap和Be。式中Mt?柱塞、缸中油液及下辊系等效到柱塞上的总质量。取Mt=1.77×104kg;Vt?压上缸内油液的体积和管道中油液体积;Ap?柱塞截面积:Ap=P/4×752=4417.9cm2Vt随下辊系直径的变化而变化,变化范围较大,对Xh的影响也较大。
压上缸行程为268mm,因结构决定*高工作位置在行程为236mm处,将上述参数代入(1)式中Xhmin=4417.42×6.9×106105519×1.77×104=262.4rad/s那么,油缸的液压谐振频率为:fmin=262.4/2P=41.8hz由以上计算分析可以得出:*低液压谐振频率为41.8hz,而压下的系统频率一般为10~15hz,因此,从理论上分析可知,液压系统的动力元件?阀控缸完全可以满足系统响应的要求。
液压压上系统的设计分析优点响应速度高:系统中的伺服放大器、伺服阀、检测环节和阀控缸等均有很高的动态响应。控制精度高:该系统在工业控制中很有代表性、轧制力可达1500t,运动部件质量约35t,系统频宽可达20hz,板材的厚差可控制在±3Lm以内。稳定性容易保证:由于液压谐振频率Xh基本恒定,系统的稳定性容易保证。
完整的系统清洁度保证体系对于液压伺服系统,伺服阀的工作状态直接影响压上系统的响应性能。而伺服阀对油液清洁度要求十分高,因此,在系统设计时,对进入伺服阀的油液考虑了多级控制的方式。系统共设置了四套过滤装置,即:3Lm的循环过滤,1Lm的精过滤,6Lm的回油过滤及6Lm的高压过滤;另外,在伺服阀的先导级设置了3Lm的过滤器。通过以上措施形成了系统清洁度保证体系,确保了伺服阀的正常工作。
另外,将该系统工作辊弯辊回路密封圈的型式及材质进行了改造,并在其回油管路上增设了过滤器。同时,我们对过滤器滤芯材质及结构也进行了改进,并严格了油液清洁度的监测措施,制定了滤芯的合理更换周期。
缺点伺服阀的工作区间大由于压上系统的旁通回路为普通电磁阀换向回路,速度调节通过单向节流阀进行人工调整,在轧机换辊时,难以保持压上油缸的同步性。为保证油缸的同步工作,采用伺服阀回路调同步,伺服阀目前的工作区间为10~236mm,由于喷嘴挡板式伺服阀对工况要求十分严格,不适合长行程的工作状态,否则,将导致伺服阀的工作特性降低,从而引发系统特性的下降,甚至会大大缩短伺服阀的工作寿命。
换辊时间长攀钢冷轧HC轧机原设计为普通轧机,故设计时并未考虑四个机架同时换辊的可能性,而酸-轧联机要求系统必须具备四个机架同时换辊。经计算,系统流量只能达到要求流量的四分之一,不能满足同时快速换辊的要求。否则换辊时间将延长三倍。
设计优化为了保证酸轧联机后液压压上系统的可靠性,要求对旁通回路进行改造,将普通电磁换向阀改为比例阀进行调节,压上油缸的快速打开和闭合通过比例阀进行调节,投入AGC时伺服阀再进入工作状态。一方面可以保持伺服油缸的同步性,另一方面也可避免伺服阀在大调节范围内工作,以保证伺服阀的工作性能。提高液压系统的流量,满足酸-轧联机后四个机架同时快速换辊的要求,缩短生产调整时间,提高联机后机组的有效作业率。
结论通过对轧机液压压上系统的性能分析,我们认为原设计目前能满足生产的需要,但不能满足酸轧联机后的生产要求。只有对系统进行设计优化,以期达到安全、稳定、高效的运行,完全具备联机后产量、质量对系统本身的要求。