连续退火线中纠偏辊电液伺服控制系统分析与设计

宋晶

(武汉城市职业学院机电学院,湖北武汉 430060)

连续退火线中纠偏辊电液伺服控制系统分析与设计

宋晶

(武汉城市职业学院机电学院,湖北武汉 430060)

为了解决连续退火线硅钢带钢生产中的带材跑偏问题。简述了带材自动纠偏系统控制必须满足要求,详细分析纠偏控制系统整体方案。对影响纠偏控制因素,提出了解决方案。并根据现场生产实践要求,在液压回路方面,分析设计采用自动和手动相结合的液压传动方案,可满足自动纠偏和手动调试以及故障的处理。

纠偏辊 电液伺服

硅钢连续退火线中带钢中主要用纠偏辊装置来纠正带钢在运行过程中的跑偏。纠偏辊装置控制实际上就是靠调节纠偏辊的摆动角度来达到纠偏的目的，控制纠偏辊的摆动拟采用液压伺服控制。

1 纠偏辊电液伺服系统方案

硅钢连续退火线中带钢的纠偏控制，可以通过液压缸的移动控制纠偏辊装置的摆动达到纠偏的目的，其输出量是位移，故采用电液位置伺服系统。根据硅钢连退机组的特点，跑偏的因素具有不确定性。因此带钢的纠偏控制中，必须满足系统工作时最高压力不小于10MPa；响应时间不大于一秒；纠偏时精度要求不大于5mm；并且系统抵御外界干扰，运行时安全可靠，使用方便，成本要求不能过高等要求。

图1 纠偏电液伺服系统方框图

1.1 拟纠偏控制电液伺服系统整体分析

图2 纠偏系统液压系统原理图

根据以上控制要求结合纠偏装置结构特点，制定连续退火线中纠偏电液伺服系统方框图如图1，带钢纠偏电液伺服系统由以下一些基本元件组成。

影响带钢跑偏的因素多且具有不确定性，因此必须连续检测带钢的跑偏位移，基本控制思路是采用位置闭环控制[1]。带钢跑偏的位移是通过位置检测器检测出来，将此位移信号转化成电压信号传输给控制器，再由控制器把信号进行放大，通过电液伺服阀把偏差的电流信号放大后变成流量和压力信号，提供压力油给液压缸推动纠偏装置运动，从而起到纠偏的作用。

1.2 影响纠偏控制因素

(1)传感器的精度及安装位置。传感器的精度对纠偏精度的影响较大，对于精度要求高的纠偏装置应使用高精度的线性传感器[2]。传感器的安装位置应尽量靠近纠偏辊出口处，以减少时间滞后。在选择传感器时，也不能一味追求高精度，应考虑经济性，在满足机组要求的前提下，尽量选择精度较低的传感器[3]。

(2)电液伺服系统系统。电液伺服系统系统设计的关键是选择性能较好的伺服阀，首先考虑到纠偏系统的张力和设备自动和动负荷的大小，计算出纠偏阻力，由此得出液压缸的工作压力，可以推算出活塞面积。然后依据纠偏量大小选择适合的液压缸行程及其他参数。还需要考虑纠偏时速度确定流量。综合系统有关性能参数，最终选择合适的伺服阀。以上的选择方法可以保证纠偏系统不会出现过多的故障，另外伺服阀需要有抗污能力。系统中固有频率不高，所以在此电液伺服系统中常选用动圈式伺服阀。

2 带钢纠偏液压系统原理

根据现场生产实践要求，在液压回路方面，本系统采用自动和手动相结合的液压传动方案，可满足自动纠偏和手动调试以及故障的处理。

纠偏系统对液压缸的摆动要求很高，而其中换向是最核心的问题。系统拟采用伺服阀实现自动控制。在压油和回油油路中用单向阀作背压阀，增加运动的平稳性和避免外负载的突然变化对系统的冲击，同时在压油回路中设置安全阀。系统拟采用由恒压式变量泵组成的容积调速回路，这样能够满足纠偏速度跟随生产线的速度变化而相应进行调节，同时保证流量不随外载的变化而变化。由于纠偏系统是实时工作的，油缸不停的需要运动，造成系统油温较高，故对油液增设自动循环水冷却装置，此外在控制油路中安装了带压差继电器的过滤装置对油进行精过滤处理[4]。根据以上设计思路，设计纠偏系统液压系统原理如图2。

3 结语

确定电液伺服纠偏控制系统方案，就可以根据系统的本身特点，选取各分系统的组成元器件，最终确保系统的控制精度和实现自动控制。为后期的现场调试提供了有力的理论依据。

[1]李素娥.酸洗连轧生产线带钢的跑偏控制及仿真分析[D].中南大学硕士论文,2008.

[2]凌振宝.传感器原理及检测技术[M].长春:吉林大学出版社,2003:68-89.

[3]G Y Tian,Z X Zhao,R W Baines．Computational algorithms for linear variable ifferential transformers(LVDTs)．IEE Proc-Sci Meas．Technol,1997(4).

[4]陈奎生.液压阀与液压控制系统[M].武汉:武汉工业大学出版社,1997:31-32.

In order to solve the problem of strip deviation of silicon steel strip production. Theautomatic correction system of strip control must meet the requirements, introduces the overallscheme of control system. The effect of deviation control factors, proposed the solution. And according to the practical production requirements, in the hydraulic circuit, the design adopts hydraulic transmission scheme combining automatic and manual, can meet the automatic correction and manual debugging and troubleshooting.

Correcting roller Electro-hydraulic servo

宋晶(1981.7—),女,汉族,湖北武汉,讲师,硕士,研究方向:机械工程及自动化。