板带轧机液压控制系统分析

板带轧机液压AGC系统的功能及特点

板带材厚度控制应包括板带横向厚度控制及纵向厚度控制 ,前者通过板形控制来解决 ,后者一般通过厚度控制系统来解决 。轧机液压厚度自动控制(简称轧机液压AGC )系统的作用是消除轧制过程中所产生的带钢纵向长度上的厚度差 ,使带钢后部向前端厚度看齐 ,它能在预设定的基础上使板带前后端厚度都在公差范围内。它根据实测辊缝 、轧制力 ,根据弹跳方程计算出实际板厚 ,在通过实测板厚和要求轧制的板厚 , 比较其厚差 ,然后通过伺服阀系统的控制，调整压下油缸，以达到所要求的出口板厚 。

具有以下特点

快速响应好,调整精度高 。

液压AGC过载保护简单 、可靠 。

采用液压压下可根据工艺要求方便的改变和控制轧机的当量刚度 ,实现对轧机从“恒辊缝 ”到 “恒压力 ”的控制 。

在功率相同的情况下，液压比电传动的体积小，重量轻，工作平稳。在大功率控制系统 中 ,其优点更明显。

正是由于这些特点 ,板带轧机采用液压后 ,提高了钢板厚度精度 ,改善了质量 , 已成为板带轧机的必备手段 。目前 , 新建轧机几乎已全部采用液压技术, 液压技术已成为现代板带轧机装备水平的重要标志之一 。在现代钢铁行业 ,是否具有液压系统将决定其产品在市场上竞争的关键。

板带轧机厚度偏差形成的原因

引起带钢厚度偏差的因素是很复杂的,为了更好的消除带钢厚度的变差,提高厚度精度,需要对其产生的原因进行分析 ,以便针对不同的原因采取不同的对策。冷轧过程中的带钢厚度偏差主要由热 轧原料的厚度偏差以及冷轧过程中产生的厚度偏差构成。

来料在热轧过程中产生厚度偏差的原因有

轧辊偏心（轧辊椭圆度 ）

带钢头尾部张力的消失

带头和带尾的温度差

冷却系统造成的温度不均

与运输辊道以及冷却辊组接触产生的局部温度偏差 。

带钢在冷轧过程中产生厚度偏差的主要原因有

支撑辊轴承油膜漂移引起的辊缝变化

加减速时油膜厚度的变化

轧辊热变形引起的辊缝偏差

轧辊热膨胀

轧机机架弹性变形引起的辊缝偏差

轧辊偏心

带钢张力波动所引起的轧制力变化 。

全连续冷连轧或酸洗一冷轧联合机组在工艺上需要进行动态变规格, 因而将产生一个楔形 过渡段

酸洗焊缝或轧制焊缝通过轧机时造成的厚差 。

其中（6)(7)类厚差属于非正常状态的厚差,不是冷轧所能解决的,是不可避免的 。在实际生产中,带钢厚度精度不仅受到辊缝位置、带钢张力修正的影响,而且受到轧制速度调整的影响。

板带轧机厚度偏差形成原因的分析及解决

安装系统的目的是消除厚差 。必须先检测出轧制过程中带钢产生的厚差 ,然后再采取措施消除这一厚差 。可以将这个过程归纳为两个基本构成

厚度偏差的检测

目的是掌握轧制过程中每时每刻带钢厚度偏差的大小 。

厚度偏差的消除

根据厚度偏差大小 ,计算出调节量 ,输出控制信号 ,然后根据控制信号 ,调节机构动作 ,完成调节过程 。见图3-1 。

厚度偏差检测方法

包括直接测厚和间接测厚两种。控制方法包括调节辊缝 、调节张力 、调节轧制力等 。控制系统由反馈式AGC系统 、前馈式AGC系统 、厚度计式AGC系统等组成 。

反债式AGC系统

图3-2是反馈式厚度自动控制系统 。

带钢从轧机中轧出之后 ,通过测厚仪测出实际轧出厚度 实并与给定厚度值h给相比较 ,得 到厚度偏差h=h实-h给 。,当二者数值相等时,厚度差运算器的输出为零 ,即h=0 。若实测厚度值与给定厚度值相比较出现厚度偏差时,便将它反馈给厚度自动控制装置,变换为辊缝调节量的控制信号 ,输出给压下机构做相应的调节 ,以消除此厚度偏差 。

反馈属于闭环控制 ,即出口厚差产生后加以检测并反馈回去控制 。它将使厚差越来越小,但 由于存在滞后 , 因此效果将受影响 。为了说明反馈式AGC系统的控制算法 ,我们可以借助于曲线来分析说明 。如图3-3 所示的

当轧件出现厚度偏差h=hg-hr时 ,由轧机弹塑性 曲线可计算出辊缝调节量应为

从公式3-1可知,为消除带钢的厚度偏差 ,必须使辊缝移动（1+Q/C)h的距离 。因此 , 只 有当C越大 , 而Q越小 ,才能使得h和s之间的差距越小 。当c和Q为一个定值时 , 即Q/C为常数 ,则h与s便成正比关系。在这种情况下 , 只要检测到厚度偏差 ,便可计算出消除此厚度偏差所需要的辊缝调节量 。

前馈式AGC系统

前馈式AGC系统不是根据本机架实际轧出厚度的偏差值来进行厚度控制 ,而是在轧制过程 尚未进行之前或在轧制过程中, 由前一机架或入口测厚仪预先测量计算出来料厚度偏差 吕 ,并往前馈送给下一机架 ,在预定时间内提前调整压下机构 , 以便保证目标厚度的精度 。正是由于往前馈送信号的这个特征 ,这种被称为前馈AGC ,或称预控AGC 。“预控 ”和 “反馈 ”是两个相对立的控制观点 ,预控不是根据过程进行完的结果 ,而是根据来料情况 ,提前调整, 以达到预期的目的。这只能应用相应的数学模型才能实现 ,其优点是可以克服时间上的滞后 ,缺点是预控属于开环控制 。因此 ,对一些突变性厚差用预控调整比较有效。前馈AGC的系统控制图如图3-4所示 。

利用入口测厚仪，以设定值为标准,检测到未轧制带钢的不规则厚度偏差,将厚度偏差的平均值存人位移寄存器中 ,并通过该寄存器将这一平均值同步的传递给辊缝 。对执行元件进行相应的修正 , 通过调整张力来消除来料的厚度偏差 。

预控系统的优点是可提前控制 ,可完全去掉信号检测及机构动作所产生的滞后 ,必要时还可提前△t进行控制 ,使阶跃性得到更好的控制。预控系统的缺点是精度完全依靠计算的正确性 ,不能保证轧出厚度精度 , 因此预控系统应和反馈以及监控AGC相结合 。

厚度计式AGC系统

厚度计式AGC也称压力AGC,在轧制过程中,通过测量轧制力P和空载辊缝SO ,利用弹跳方程 h=so+p/c以计算出该时刻的实际轧出厚度值h。在这种情况下,等同于把整个机架作为测量厚度的 “厚度计 ”,因此这种方法被称为厚度计法法简称（GM）。GM-AGC的控制系统如图3-5所示 。

当轧h=p/c 。为了消除这个厚度差 ,则辊缝调节量应为

式中, C-轧机刚度系数

Q轧件塑性系数 。

厚度计式AGC可以克服测厚仪反馈式AGC的检测时间滞后的不足 , 能立即检测出轧制力变化引起的带钢厚度变化 ,从而进行快速调节。但是,对于计算机运算 、执行及压下系统等的时间滞后是不能消除的,所以,这种控制方式从本质上来说仍然是反馈式的。板带轧机液压 系统 液压 系统的工艺特汽 在现代液压系统中,设计时大都采用了可靠性设计技术 ,例如液压泵 、过滤器 、传感器 、控制器 等采用冗余设计 ,液压系统的一些基本参量如油箱液位 、油温 、过滤器堵塞 警 、压力等都设计了监测 点 ,此外,还有直接参与控制的位移和压力信号等 。对于液压系统的一些简单故障,可以依据这些信号状态 ,由有经验的操作技术人员进行故障判断和处理 。然而,液压AGC系统是一个集机 、电 、液于一体的综合控制系统 ,系统的故障形式和原因是多方面的,从功能上,系统不仅有静态控制指标 ,还有动态性能指标。系统中的信号也是复杂多样的,有一部分是随时间变化较慢的缓变信号 如油箱液位 、油温等 ,而另 一些是瞬变的高频信号 。同时, 由于液压系统本身的特点 如动力传递的封闭性 、参数的可观测性差等 , 因此 ,单凭经验,仅仅依靠这些信号还不能对系统的故障进行分析处理 ,无法对系统进行全面 、准确的故 障诊断和预 。为此 ,必须依据设备的结构特点故障机理增加一些监控点, 以获取能够反映系统功能的 状态信号,并采用先进的故障诊断技术 如专家系统等进行液压 系统的状态检测和故障诊断 。

液压AGC的调节方式

调节压下量

改变辊缝是控制的主要方式, 一般用来消除因轧制压力的波动而造成的厚度偏差

调节张力

通过改变带钢的张力改变轧件变形抗力即塑性曲线斜率以实现厚度 自动控制 的目的

调节轧制速度

轧制速度的变化将影响到张力、摩擦系数等的变化,即影响轧制压力变化。可通过调速改变轧制压力以实现厚度自动控制的目的 。

板带轧机液压AGC系统

板带轧机的系统通过测厚仪 、位移传感器 、压力传感器和张力计算等对相应参数的连续测 量 ,连续调整液压压下缸位移 、压力以及张力或轧制速度等 ,控制板带材的厚差 。此外 ,油膜厚度变化补偿 、轧辊偏心补偿 、前馈控制 ,物流控制及速度张力优化等功能使板厚精度得到进一步的提高 。其中液压AGC系统是其中的核心设备 。