连续退火酸洗机组中刷洗机的自动控制
2014-03-25
（天津一重电气自动化有限公司，天津 300457）
连续退火酸洗机组中刷洗机的自动控制
邓 健
（天津一重电气自动化有限公司，天津 300457）
本文介绍了在连续退火酸洗机组中刷洗机的结构、作用以及控制方式。详细介绍了刷洗机的自动控制方式。
连续退火酸洗；刷洗机；电流自动调节
1 概述
连续退火酸洗机组的作用是将热轧不锈钢卷进行退火、除鳞、酸洗，以消除热轧钢卷的内部应力，去除表面氧化铁皮。该机组工艺段设备主要由连续式退火炉、破磷机、抛丸机以及浅槽式酸洗组成。在机组的酸洗区，配置了刷洗机，以提高酸洗效果。
2 刷洗机
2.1 刷洗机的作用。刷洗机是用于刷掉带材表面的赃物。经酸洗槽酸洗后的不锈钢，氧化铁皮虽已洗掉，但表面仍然残留一层黑膜，必须经刷洗后才能去掉。本机组使用的是带有碳化硅合成刷毛的刷辊，对经过硫酸槽或混酸槽酸洗的带钢上下表面进行刷洗，去除污垢，提高酸洗效果。
2.2 刷洗机的布置。在连续退火酸洗机组的酸洗段，共设置了4台刷洗机，其中1#和2#刷洗机位于硫酸酸槽后；3#和4#刷洗机位于混酸酸槽后。4台刷洗机可以根据带材的情况，选择性的投入使用。
2.3 刷洗机的结构。每台刷洗机中各有两组刷辊和支撑辊交错排列。入口侧刷辊在带材上方，支撑辊在带材下；出口侧支撑辊在带材上方，刷辊在带材
下方。这样可以保证带材的上下表面均被刷到。
每台刷洗机主要包括如下设备：
2个刷辊和2个支撑辊
2个刷辊的电动位置调节装置
2个刷辊打开/闭合液压阀组
2个支撑辊打开/闭合液压阀组
每台刷洗机包括如下检测设备：
2个刷辊打开位置检测接近开关
2个支撑辊打开位置检测接近开关
2个刷辊位置调整限位接近开关
2个刷辊刷毛磨损位检测接近开关
2.4 刷洗机的工作方式：退火酸洗机组正常工作运行时，无论刷洗机是否投入运行，支撑辊都应始终处于闭合位置（与带材表面接触），且速度与带材线速度保持一致（同方向）。
与支撑辊不同，刷辊只有在该刷洗机投入运行且带材速度大于零时，才会闭合，刷辊闭合后将与带材接触，起到刷洗的效果。刷辊的速度由人工设定，与带材速度不一致（反方向）。
3 刷洗机电气控制系统组成
刷辊和支撑辊选用变频电机拖动，其中1#和2#刷辊电机的额定功率为55KW，3#和4#刷辊电机的额定功率为22KW。支撑辊电机的额定功率都是4KW。
刷辊和支撑辊变频电机均由西门子S120变频器进行驱动。变频器与工艺段PLC通过DP网进行通讯。
刷辊位置调节电机选用的是功率为1.5KW的恒速电机，采用MCC控制方式。
刷洗机的液压阀组以及检测元件均接入刷洗机平台远程I/O柜。柜内安装西门子ET200M远程站与工艺段PLC进行DP通讯。
4 刷辊的控制：
4.1 刷洗机的两种控制方式：刷洗机有手动和自动两种控制方式。在手动方式下，刷辊和支撑辊的旋转、打开/闭合、刷辊位置调节等操作均在机旁操作箱手动完成。在自动方式下，以上操作均可在操作室的HMI画面中完成。
4.2 刷洗机自动控制方式描述：刷洗机自动控制方式下，主要由刷辊空载电流采集和刷辊电流自动调节两部分动作完成。
4.3 刷辊空载电流采集：更换刷辊后，在刷洗机满足运行条件的情况下，可由操作工在HMI界面上操作启动空载电流测试。启动后，刷辊将自动打开，当系统接收到刷辊打开位置检测信号后，刷辊开始旋转。经过10-15S，刷辊转速将达到设定转速，同时电流将下降至空载电流，完成启动过程。此时开始记录5S的电流平均值，将该值作为刷辊的空载电流值。测量完毕后，刷辊停止旋转。
4.4 刷辊自动方式下启动：在刷洗机满足运行条件的情况下，可由操作工通过HMI界面操作启动刷辊。启动后，刷辊将自动打开，当系统接收到刷辊打开位置检测信号后，刷辊开始旋转。经过10-15S，待刷辊完成启动过程后。如果此时酸洗槽中带钢速度大于零，那么刷辊将自动闭合，当刷辊闭合后，将进入刷辊位置自动调节过过程。此时通过对设定电流值和实际电流值进行比较，调节刷洗机的压下量（即刷洗机的位置）。当酸洗段带钢停止或操作工通过HMI操作刷洗机停止后，刷辊将自动打开，当接收到刷辊打开位置接近开关信号后，刷辊停止旋转。
在列情况下刷辊停止工作：每台刷洗机中有1个刷辊变频器故障；
带材停止。
在下列情况下刷辊位置停止调节：焊缝经过刷洗机；刷辊位置调节限位接近开关有信号；（禁止打开方向调节）刷辊刷毛磨损位置接近开关有信号；（禁止压紧方向调节）支撑辊处于打开位。
4.5 刷辊设定电流的计算：刷辊的设定电流可按照以下公式基于实时电流大小和带钢宽度进行计算：
I S P T=K*（S W-S W m i n）*Gain+INL+ICV
Gain=（Imax-Imin）/（SWmax-SWmin）
ISPT：给PI控制器的设定电流
K：调节系数，与带材氧化皮的情况有关
SW：带钢宽度
Gain：功率/宽度增益（A/mm）
Imin： 最 小 电 流， 当SWmin为650mm时，Imin为40A（以1#刷洗机为例）
Imax： 最 大 电 流，当SWmax为1500mm时，Imax为90A（以1#刷洗机为例）
INL：无载荷电流，该值在每次换辊后更新
ICV：电流修正值，该值由操作工进行修改。
4.6 支撑辊的控制：支撑辊处于闭合位置，是机组启动的一个必要条件。同时在HMI界面上设置支撑辊辊径微调接口，以保证支撑辊在轻微磨损的情况下，仍能通过人为修正来保证其线速度始终与带材线速度一致，不划伤带材表面。
5 注意事项：
刷辊液压系统的压力要调整好，即要保证打开/闭合液压阀动作速度不能太慢，又要保证刷辊位置调节电机能够在有压力的情况下调节位置；不允许刷辊位置调节电机过快的正反转切换，否则容易烧毁电机；在调试初始阶段，刷洗机电设定电流不宜设置过大，电流过大会损伤带材表面。
结语
在项目中实际应用后，带材表面清洗效果比不投入刷洗机或刷洗机手动控制时有了明显提高。
[1]陈龙官．冷轧薄钢板酸洗工艺与设备[M]．北京：冶金工业出版社，2005．
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