板帶軋機(jī)AGC控制技術(shù)，熱軋技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2021-10-06
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液壓AGC（自動(dòng)厚度控制）系統(tǒng)是提高寬帶熱連軋板厚精度，控制板形，提高帶材合格率的重要技術(shù)，AGC系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)、靜態(tài)品質(zhì)的好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，響應(yīng)的快速性和控制精度。板帶軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)壓下位置自動(dòng)控制(液壓APC)及板厚自動(dòng)控制(液壓AGC)。正是由于液壓AGC系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，控制的精確性，使得越來越多的寬帶生產(chǎn)線采用。萊鋼1500mm寬帶熱連軋生產(chǎn)線實(shí)踐證明液壓AGC系統(tǒng)通過提高整套軋機(jī)控制水平，使得產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高。液壓AGC控制響應(yīng)時(shí)間40ms，響應(yīng)頻率15Hz，使板帶縱向厚差控制在范圍內(nèi)，促使萊鋼板帶產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到世界水平。液壓壓下裝置一般由位移傳感器，液壓缸和電液伺服閥等所組成，如圖1所示。系統(tǒng)通過電液伺服閥對(duì)液壓缸的流量和壓力的調(diào)節(jié)來控制液壓缸上、下移動(dòng)的行程來調(diào)節(jié)軋輥輥縫值。液壓AGC系統(tǒng)通過測(cè)厚儀、位移傳感器和壓力傳感器等對(duì)相應(yīng)參數(shù)的連續(xù)測(cè)量，連續(xù)調(diào)整壓下缸位移、軋制壓力等，從而控制板帶材的厚差。一個(gè)完整的液壓伺服控制厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要設(shè)備由計(jì)算機(jī)、檢測(cè)元件為主的控制裝置和以一套液壓缸(每側(cè)一個(gè))為主的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。檢測(cè)元件主要有：測(cè)厚儀、測(cè)壓儀(每側(cè)一個(gè))以及安裝在液壓缸上的四個(gè)位置傳感器(每個(gè)液壓缸兩個(gè))和兩個(gè)壓力傳感器(每個(gè)液壓缸一個(gè))。
圖1 液壓厚控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖2 液壓AGC閥臺(tái)示意
（1）閥站下方P口連通液壓站的系統(tǒng)供油油路，用于為液壓AGC系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力，T口連通液壓站油箱，用于回油。（2）閥站右方的P口，T口，X口用于檢修或排查故障時(shí)檢測(cè)閥站內(nèi)系統(tǒng)供油壓力P以及伺服閥控制油路X是否正常。（3）閥站上方A口連通液壓AGC液壓缸無桿腔，B口連通液壓AGC液壓缸的有桿腔。（4）過濾器對(duì)閥站內(nèi)的P油路和X油路中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾，如果過濾器DPS1堵塞，將發(fā)出故障信號(hào)，應(yīng)及時(shí)更換。（5）閥站的P口手動(dòng)閥主要用于檢修時(shí)把該閥站的系統(tǒng)供油油路斷開。（6）油壓傳感器SP1和SP2安裝于閥站外油管路上，用于檢測(cè)液壓AGC液壓缸無桿腔和有桿腔油壓。Y=T，X選擇P或者T，來阻斷或者開通P，A，B油路。工作方式1：A，B油路大于某值將自動(dòng)流回到T；工作方式2：控制溢流閥線圈得電，自動(dòng)將A，B油路回流到T。通過輸出模擬量±10mA電流來控制伺服閥閥芯位置，使得伺服閥工作在三個(gè)不同的工作狀態(tài)：一個(gè)完整的液壓AGC系統(tǒng)應(yīng)完成若干個(gè)功能，其中較主要的是以下幾方面：（1)壓下缸位置閉環(huán)1 隨軋制條件變化及時(shí)準(zhǔn)確地控制壓下位移。XP1,XP2，：分別是操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)活塞相對(duì)缸體的位移，取其平均值Xpd作為實(shí)測(cè)位移值Xps為給定信號(hào)， 是測(cè)厚儀監(jiān)控環(huán)的反饋量。（2)軋制壓力閉環(huán)2 通過控制軋制壓力來達(dá)到控制厚度的目的。Pd是軋制壓力的實(shí)測(cè)值，Ps為初始設(shè)定值。 為修正值。（3)測(cè)厚儀監(jiān)控閉環(huán)3 消除軋輥磨損、熱膨脹及設(shè)定值誤差等的影響。C為軋機(jī)縱向剛度系數(shù)，Q為軋件的塑性剛度系數(shù)，hd為實(shí)測(cè)軋件厚度，hs為設(shè)定軋制厚度。2.1.2 液壓AGC數(shù)學(xué)模型液壓AGC位置控制系統(tǒng)是一種典型具有彈性負(fù)載的位置伺服控制系統(tǒng)，其方框圖如圖3所示。
位移傳感器
伺服閥
伺服放大器
放大與校正
軋輥動(dòng)作
指令信號(hào)
方框圖分如下幾個(gè)主要部分：電液伺服閥、閥控液壓缸、位移傳感器、伺服放大器。各部分的數(shù)學(xué)模型如下：（1)閥控液壓缸。液壓缸可用如下傳遞函數(shù)來近似：一負(fù)載彈簧剛度與阻尼系數(shù)之比，rad／s；一液壓彈簧與負(fù)載彈簧串聯(lián)耦合時(shí)的剛度與阻尼系數(shù)之比，一液壓彈簧與負(fù)載彈簧并聯(lián)工作與負(fù)載質(zhì)量構(gòu)成的系統(tǒng)固有頻（2)電液伺服閥。電液伺服閥具有高度非線性特點(diǎn)，其輸出流量QL的線性化方程為：Ksv一伺服閥的靜態(tài)流量放大系數(shù)伺服閥傳遞函數(shù)可按二階振蕩環(huán)節(jié)來取：但通常當(dāng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的固有頻率 低于50Hz時(shí)，伺服閥的動(dòng)態(tài)特性可用一階環(huán)節(jié)表示式中， 為伺服閥固有頻率，可以從伺服閥制造廠提供的頻率響應(yīng)曲線獲（3)位移傳感器和壓力傳感器。位移傳感器可視為慣性環(huán)節(jié)，差動(dòng)變壓器式位移傳感器的傳遞函數(shù)為：（4)伺服放大器。伺服放大器(包括功率放大器)由集成電子元件組成，響應(yīng)速度很快，也可不計(jì)其時(shí)間常數(shù)，按比例環(huán)節(jié)處理。（5）液壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。將上面各個(gè)環(huán)節(jié)組合起來，可得到液壓位置控制閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖，參見圖4。
圖4 液壓系統(tǒng)控制閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖（1)慣性小，響應(yīng)快：由于AGC液壓缸等運(yùn)動(dòng)部件比電機(jī)慣性小，它的加速度可提高到500 mm／s。以上，壓下速度可達(dá)到4 mm／s，系統(tǒng)頻率可達(dá)1 5Hz，響應(yīng)時(shí)間 45ms，同時(shí)每一缸采用雙向伺服閥控制，提高供油速度確保系統(tǒng)能滿足25.1m／s的高速軋制。（2)精度高：由于F1－F7全部采用液壓AGC，所以成品厚度偏差可以達(dá)到±10 m(3mm以上成品厚差可控在±20／m)，而冷軋液壓AGC成品厚差精度將會(huì)成倍提高。（3)安全可靠：液壓AGC工作時(shí)缸行程范圍為-5--+25mm，它的可調(diào)范圍大，同時(shí)設(shè)有快速卸壓裝置可以防止軋輥及其軸承的過載和損壞。（4)消耗功率�。河捎趹T性小同樣所需的功率也小，因此效率高。（5)操作方便靈活：由于采用32位多微機(jī)系統(tǒng)控制操作靈活方便，同時(shí)運(yùn)行周期快，采樣時(shí)間僅為5ms。（6)軋機(jī)剛度可控，可根據(jù)不同的軋制條件，選擇不同的剛度系數(shù)，來獲得所要求的帶鋼軋出厚度。液壓AGC系統(tǒng)就是借助于液壓壓下系統(tǒng)，通過電液伺服閥控制液壓缸的位移量來實(shí)現(xiàn)帶鋼厚度自動(dòng)控制的系統(tǒng)。因此，液壓AGC系統(tǒng)已成為厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展的新方向。目前，世界上所有新建或改建的帶鋼熱連軋機(jī)幾乎都采用了液壓AGC系統(tǒng)，它可以獲得縱向厚度偏差為±30 m的高質(zhì)量的成品帶鋼。
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