1 引言
板材是冶金工业的一个重要产品。其品种繁多,性能各异,质量要求高,应用范围广,无论在经济建设还是国防建设中都离不开板材。
板厚控制技术及其理论的发展经历了由粗到细、由低到高的发展过程。轧机上普遍采用液压AGC系统来控制板厚。液压AGC系统主要由一套SIMADYN D控制装置、检测仪表(包括位移、压力、厚度、速度的检测)、伺服系统、压下缸等设备组成,其实质是通过改变压下位置、轧制压力、轧制速度等来实现板带材厚度的自动控制。
2 自动辊缝控制系统原理
自动辊缝控制原理如图1所示,由轧件厚度设定系统、自动辊缝控制器、外力干扰补偿器、液压辊缝控制器、电动压下位置控制器、机座、液压执行机构测厚仪等组成。
在压力反馈回路中,根据轧件的给定厚度HREF,轧件厚度设定系统预先输入与给定厚度HREF相应的轧制力FWO,并将讯号传输给自动辊缝控制器。测力计测出轧件的轧制力FDC并传输给液压辊缝控制器,同时压力传感器将伺服缸的油压PCY传输给液压辊缝控制器,液压辊缝控制器将油压换算成轧制力PCY1SCY1与F1DC比较后,输出调整值FW给自动辊缝控制器,自动辊缝控制器将FW和FWO进行比较后,输出压力波动值,经过压力和位置转换器等装置转换为机座的弹性变形?S1.实际轧制力FW同时传输给外力干扰补偿器,外力干扰补偿器根据已建立的模型给出外力干扰造成的辊缝偏差?S2。?S1和?S2累加后将结果传输给液压辊缝控制器。
在位置反馈回路中设置位置比较器,根据轧件的给定厚度HREF,自动辊缝控制器预先输入与给定厚度HREF的相应液压压上油缸行程SCEY1。当位置传感器测出液压缸行程SCY1输入液压辊缝控制器与给定的液压缸行程SNCY1比较后,输出液压缸行程?S3。
上述两个回路的反馈信号均输入综合比例调节器。如果两个讯号S1+S2和S3不相等时综合比例调节器就有讯号输出。伺服阀根据这一输出讯号使液压缸动作,直至两个回路的讯号相等时,液压缸停止动作。
3 宽厚板自动辊缝补偿计算
3.1 漏油偏差补偿
由于伺服阀漏油,使的伺服阀的给定在特定时间内达不到设定,设定值与反馈总存在偏差,为了补偿此偏差,程序一直检测Servo valve RMP发生器,一旦在特定时间内检测到反馈没有到达设定值,则激活此补偿。
补偿方法:设定值减去反馈值得到的差平均分给主从伺服阀,同时产生新的Servo valve输出上下限。
3.2 油柱高度影响补偿
由于不同油位在挤压时其可伸缩性是不同的,油位高,可压缩性好,补偿就大;油位低,可压缩性相对差,补偿就小。此补偿实际就是对油可压缩性的补偿。由于其油腔内油柱高度不同,所以两种状况下如果Servo valve设定都为5mA,产生的动作快慢效果是不同。位置与补偿系数的关系是线性的,根据轧辊直径和油柱高度给出P1和P2(机械算出)。
3.3 蝶形补偿
蝶形补偿是为了解决轧制力(及轧辊重量、弯辊力(FM)、轧机接轴重量)对主给定的影响。不同轧制力下,相同的给定,伺服阀的动作效果是不同。在实际应用中,是用液压腔中的缸内压力替代轧制力
3.4 轧制力补偿
根据轧制力及开关辊缝的方向计算出KOPEN(开辊缝因数)和KCLOSE(关辊缝因数);然后根据KOPEN和KCLOSE及P3(AdaptLin cntrlout有效因数的辊缝变化范围)得出有效因数Keff,即:为避免由图4-19计算出的因数过大而使调节波动过大,蝶形补偿是非线性的,但是在AdaptLin范围内输出的是一个线性值。
4 冷轧轧机辊缝设定补偿计算
4.1 反馈AGC系统
反馈AGC又称监控AGC,主要用于消除出口厚差。反馈AGC是根据轧制出口侧测厚仪测得的出口厚度偏差,对液压压下辊缝进行修正,使出口厚度达到目标值,原理如图2所示。
厚度偏差Δh与辊缝调节量ΔS1的对应关系为
ΔS1=Δh(Km+M)/ Km
即ΔS1=K1(1+ M /Km)Δh
其中,M为轧件的塑性刚度,它表征使轧件产生单位压下量所需的轧制压力,
M=(P’-P)/Δh’
Km为轧机刚度,通常大于500-600kN/mm
K1为待调系数,用于模型的自适应功能
4.2 前馈AGC系统
前馈AGC根据轧制入口侧测厚仪测得的入口厚度偏差,经过一定的延时后对辊缝进行修正,以消除入口厚度变化对轧出厚度的影响,延时时间是根据入口侧测速脉冲编码器的速度信号确定的。前馈 AGC是根据入口侧测厚仪测得偏差ΔH 后存入前馈表(延迟表),延时后(待具有此ΔH的带钢段将进入轧机时)前馈控制液压压下,原理如图3所示。
即给液压 APC系统一个位置变化量 SSET+ΔS2,ΔS2的公式为:
ΔS2 = K2 MΔH/Km
4.3 秒流量AGC系统
根据轧制过程中流入轧机与流出轧机的带钢质量恒定的原理,(即通过测量带材的入口速度V0和出口速度V1以及入口厚度h0,则出口厚度偏差Δh就被确定。)计算出正在轧制带材的厚度偏差,以此偏差对辊缝进行修正,使轧机轧出的带材保持较好的一致性,原理如图4所示。
流量法测厚,既具有获得瞬时出口厚度的优点,又提高了测厚的精度,在存在的Δh1情况下,变形区流量方称为:
V0*h0*=V1* h1
所以Δh1=h0-V0*h0*/V1*
上标带*号的为实测值,而h0为设定值,此式相当于实测变形区出口处的瞬时Δh1,用此Δh1进行反馈控制,得
ΔS3 = K3Δh1(Km + M)/ Km
5 结束语
轧机轧制过程中轧机震动过大,辊缝值变化剧烈,短时间内频繁进行调整,造成调整误差变大,影响轧件质量。由于现场检测元件灵敏度和精确度有所差异,造成轧钢过程中计算有所误差,造成控制数据有所偏差,导致钢板控制不精确。由于从现场检测到程序判断出力再到控制输出有一定的延时,所以会造成一定程度上的跟随拖后,需要进一步研究解决。
参考文献:
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