热连轧机卷取夹送辊位置和压力控制

[摘 要]本文阐述了唐钢1810mm热连轧机卷取加送辊位置和压力控制理论及实践探索。全面介绍了夹送辊位置和压力控制在轧钢过程中的应用。

[关键词]夹送辊(PR) 恒定位置控制(CPC) 压力监测控制(PMC)

[中图分类号]TP[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0098-02

1 引言

夹送辊是热轧工艺及其他轧钢工艺中的主要设备之一,自2003年1月唐钢1810mm热连轧线投产以来采用日本IHI技术工艺的卷取区夹送辊运行稳定,夹送辊的精确控制确保了带钢头部顺利进入卷取机入口导板,为稳定的板带生产提供技术保证。

夹送辊设置在卷取机入口处,将带钢尾端抛出精轧机时,对带钢施加所需要的张力,通过对夹送辊的水平调整,获得良好的卷形。

2 PR控制介绍

唐钢1810mm热连轧卷取夹送辊PR使用2种控制方式:一种是恒定位置控制CPC(constant position control),另一种是压力监测控制PMC(pressure monitor control)。

2.1 恒定位置控制(CPC)

CPC是通过比较PR液压缸开度的实际值和设定值来进行控制的。将液压缸内置位置传感器实测的PR开度值和PR开度设定值比较,由CPC单元计算二者的差值,将差值与增益相乘,将结果输出作为伺服阀开度命令值。

2.2 压力监测控制(PMC)

PMC是一种控制夹送辊夹紧力的控制方法,通过调节夹送辊的位置来改变上下辊之间的夹紧力。监测夹紧力的实际值,把实际值和设定值进行比较,得到两者的差值,将差值转换为位置信号用于控制液压缸的开闭。在夹送辊液压缸的有杆侧和无杆侧分别装有液压压力传感器,用来监测液压缸活塞两侧的压力,将测量得到的液压缸内的压力通过计算转换为上下夹送辊之间的夹紧力,计算中需要考虑上下辊间的辊缝、辊子的直径、下辊的偏移量、辊子重量等因素的影响。

2.3 PR LEVELING PMC(水平PMC)

水平PMC也是一种夹紧力的控制方法,只用于辊缝标定。当进行辊缝标定时,使操作侧和驱动侧的压力差等于0,此时的输出值送给CPC作为液压缸的位置参考值。

3 PR控制原理

夹送辊的控制系统包括PLC和CPC单元。PLC负责设定液压缸的位置值,由CPC单元构成一个位置控制回路。CPC单元位置控制回路包括:

(1)液压缸的位置控制系统输出值A,通过伺服放大器放大后作为伺服阀的开度值,其中

A=(PLC的位置设定值与液压缸测量位置值的差值)×控制增益

(2)CPC单元将PLC的位置设定值通过RAMP转换成斜度值,每秒输出一次。

(3)伺服阀的零位补偿功能。为了补偿伺服阀的0位漂移,提高液压缸的位置控制精度,由中性补偿功能输出伺服阀开度的补偿信号,补偿回路将位置设定值和反馈的实测值的差值输出为补偿信号。

3.1 PLC的位置设定值

液压缸的位置设定包括3种设定值。分别是标定设定值辊缝设定值压力控制时的位置设定值。这3种设定值相加/相减后输出到CPC单元。标定时的设定包括以下三种:1)从液压缸行程0位到上下辊接触位之间的行程,2)上下辊接触后直到产生需要的压靠力时的位置,3)辊子调平时WS和DS压力差。当标定完成后,这些设定值一直保持直到下次标定,并作为液压缸行程设定基点。当标定完成后,辊缝值设定为0,使液压缸的位置和实际的辊缝相对应。因为上下夹送辊的轴线之间有一定的偏差(相差25mm),使夹送辊的压力并不完全等于液压缸的压力,二者之间可以通过计算相互转换。在上辊液压缸的有杆侧和无杆侧内分别装有压力传感器,二者的压力反馈值可以转换为液压缸的压力,其中还要考虑上辊的自重,并进行补偿。将设定的液压缸压力和实测的压力之间的差值输入到压力控制回路。压力的控制回路中包括比例积分控制,输出位置控制参数,使差值减小。

4 PR辊缝标定

标定的作用是使系统设定的辊缝值和实际辊缝值相一致。

在辊缝标定时,按设定的数值使上下辊之间产生夹紧力,并使操作侧和传动侧的压力相等(压力差=0)

5 PR辊缝和压力的计算

5.1 液压钢位置和辊缝关系的计算

5.1.1 y1的值由PR上下辊径和下辊的偏移量决定,关系如下式:

(1)

(2)

(3)

(4)

5.1.2 在自动标定时状态,当辊缝达到0位时,系统记录下此时液压缸的位置。

设辊缝为S 液压缸的行程数值为Z,则:

(5)

Z0:辊缝为0时液压缸的行程

5.1.3 实际辊缝的计算 (SR:实际辊缝值)

从上面等式得出下式

(6)

(7)

从上面等式得出下式:

(8)

因此

(9)

Z是已知量, 其他为常量

5.1.4 当未进行标定时,辊缝的计算.

(10)

b: 当辊缝为0且辊径最大时的液压缸行程

5.2 液压缸的出力和液压压力间的关系:

PC=Ph×Ah-Pr×Ar+{W-K(液压缸行程实际值-L1+L2)}(11)

Ph:无杆侧液压压力(kgf/cm2)

Pr:有杆侧液压压力(kgf/cm2)

Ah:无杆侧活塞面积(cm2)

Ar:有杆侧或带面积(cm2)

W:上辊部件重量(kg)

K:消除间隙所需的弹性常量(KN/mm)

L1:弹簧开始作用时液压缸位置(mm)

L2:弹簧预备长度(mm)

6 结语

PR位置和压力控制系统现已在唐钢1810mm线正式投入运行,在生产中,PR的位置和压力控制运行稳定,PR可在任意位置接受设定,并能准确到位。该系统控制准确,加送辊的水平调整为卷取机卷出好的板形提供了保障。设备在生产中运行稳定可靠,效果良好。

[参考文献]

[1] 孙一康.带钢热连轧的模型与控制[M].北京:冶金工业出版社,2002.

[2] 刘,杨卫东,刘文仲.热轧生产自动化技术,北京:冶金工业出版社,2002.

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