步进梁式加热炉速度控制系统研究.pdf

步进梁式加热炉速度控制系统研究 李 芳,曾良才,罗国超,虞军胜 Reasearch on Velocity Control System of Walk in2beam2type Reheating Furnace Li Fang ,Zeng Liang2cai ,Luo Guo2chao ,Yu Jun2sheng 武汉科技大学机械自动化学院,湖北 武汉 430081 摘 要该文分析介绍了步进梁式加热炉的运动过程,从而提出了速度控制的必要性和实施方案。采用 体积式泵控系统,结构简单、 流量控制方便,提高了系统的效率,解决了平稳起动、 制动问题,确保钢坯不错 动、 不跑偏,使出钢顺畅。 关键词步进梁;加热炉;速度控制;比例变量泵 中图分类号TH137 文献标识码B 文章编号10002485820040920015202 1 概述 目前在板材、 棒材或线材的热轧生产中,广泛采用 步进式加热炉对钢坯进行炉内步进式运送并加热。加 热炉是钢铁企业热轧生产过程的关键设备之一,其性能 直接影响到加热炉的能耗和最终钢材产品质量、 钢坯成 材率、 轧机设备寿命以及整个主轧线的有效作业率。 步进梁采用液压传动,作程序循环运动,具有步进 周期短、 运动速度高、 惯性负载大、 大超越负载、 多缸同 步、 连续工作、 可靠性要求高等特点。 收稿日期2004203225 作者简介李芳1979 , 女,湖北省松滋市人,硕士研究 生,主要从事电液伺服系统及智能控制、 计算机应用等方面 的研究工作。 图2 诊断算法框图 用诊断规则确定待查中间事件或故障底事件,即逐层 定位。一般排序在前的即是。其前层推理,规则评判 比较重要;底层推理,模糊评判比较重要。因为每层确 定的待查事件是经过模糊排序和规则评判两道推理而 定,准确性、 可靠性较高。诊断范围也大大缩小,减少 了诊断工作量,提高了诊断速度。若模糊排序与规则 判断不符,以规则判断结果为准。本算法适合于故障 树层数不多,但有可靠规则的情况。 5 结束语 传统诊断常因方法欠科学,知识欠成熟而使效果 欠佳,诊断周期长。本文介绍的诊断方法以故障树为 基础,它描述故障全面、 准确、 清楚。此诊断方法采用 模糊规则推理,其算法严谨、 准确、 可靠、 速度快。所 以,这种诊断方法科学,应用的知识成熟,使用效果好, 诊断快。但是,它的模糊量化和抽取规则还有待调整、 完善。气泡油故障诊断不很复杂,但它提供了一种新 思路及方法。 参考文献 [1] 祝海林,等 1 人工智能在液压系统故障诊断中的应用[J ]1 液压与气动,199551 [2] 戴智华,等 1 模糊故障树理论在液压系统故障诊断中的 应用[J ]1 机床与液压,200251 [3] 罗守华,等 1 基于模糊故障树理论的泵控马达系统故障 诊断方法研究[J ]1 机床与液压,200021 [4] 石红,等 1 液压系统故障诊断的知识获取和推理研究[J ]1 机床与液压,200031 512004年第9期液压与气动 2 步进梁的运动过程 在步进加热炉里,钢坯的移动是通过固定梁和载 有钢坯的移动梁进行的。步进梁的运动轨迹如图1a 所示为矩形,由升降机构的垂直运动和平移机构的水 平运动组合而成,步进梁相对于固定梁作上升、 前进、 下降、 后退4个动作。这4个动作组成步进梁的一个 运动周期,每完成这样一个周期,钢坯就从装料端向出 料端前进一个行程。钢坯在炉内经过几十步的步进运 动后,达到轧制所需要的温度,然后由出炉辊道将其送 往连轧机进行轧制。 步进梁的平移运动是由平移机构来完成的,水平 运动时升降机构不动作。液压缸活塞杆伸出,步进梁 前进,液压缸活塞杆缩回,步进梁后退。每动作一次, 液压缸活塞都经过加速、 匀速、 减速3个阶段。 步进梁的垂直运动是由升降机构来完成的,垂直 运动时,平移机构不动作。液压缸活塞杆缩回,步进梁 上升,液压缸活塞杆伸出,步进梁下降。垂直运动的速 度曲线比水平运动的速度曲线复杂,多了一次中间减 速运动,其目的是当步进梁接近固定梁时降低速度,使 步进梁在取放钢坯时平稳运行。 步进梁的运动速度方块图如图1b所示。 图1 步进梁 要使步进梁作均加速或匀减速的变速,就必须控 制驱动步进梁运动的液压缸的运动速度,即控制进入 或流出液压缸的液体流量。这就是速度控制的问题。 3 速度控制的实现 在液压传动系统中,主要的控制方式是阀控和泵 控。阀控调速回路指的是节流调速回路。泵控就是体 积式调速回路,主要采用改变泵的有效工作体积进行 调速。目前,电液比例变量泵以其较好的动态特性和 较高的稳态精度以及较低的成本逐步发展成新一代变 量泵,并广泛用于体积调速系统。 比例变量泵由液压泵、 比例阀、 比例放大器和传感 器组成一个闭环控制系统。其工作原理如图2所示。 当给出的控制信号输入到比例放大器时,比例放 图2 比例变量泵工作原理 大器根据设定要求对此电流信号做相应的处理,然后 相应产生一个0～118 A的电流去驱动比例阀电磁铁, 电磁力推动阀芯,改变阀芯的位置,从而改变通过比例 阀的流量。比例阀通过此流量去控制液压泵的斜盘活 塞,改变斜盘倾角,从而控制液压泵的输出流量。传感 器根据液压泵斜盘的倾角将泵的输出状态反馈给比例 放大器,与输入信号进行比较,若两者有误差,则比例 放大器根据比较结果对泵的输出进行调整,直到误差 在允许范围内为止。这样,比例变量泵对输出流量就 达到了比较精确的控制。 电液比例变量泵用于步进梁运动控制的简单原理 图如图3所示。在电控系统与比例阀之间设置过渡模 块,即比例控制器。将步进梁PLC电控系统输出的与 工艺有关的控制电磁铁的开关量转换为相应的0～10 V模拟量,然后经过比例放大器转换为0～118 A的电 流输出,从而控制主泵的变量,其变量梯度任意可调。 图3 泵控系统结构简图 4 结束语 采用泵控系统调速,可以避免节流能量损失,提高 系统的效率。这种系统结构简单、 流量控制直接方便, 减少了故障点,便于维护。 另外,这种控制方式从根本上解决了平稳起动、 制 动问题,实现了无冲击、 无振动、 快速短周期平稳运动, 确保了钢坯不错动、 不跑偏,使出钢顺畅。 参考文献 [1] 卢长耿,等.步进炉液压同步及电液比例控制系统[J ].集 美航海学院学报,19971 . [2] 阎智江.酒钢步进梁式加热炉步进机械的设计与应用 [J ].江西冶金,19998 . [3] 蒋守仁,等.比例变量泵系统参数的最佳匹配[J ].合肥工 业大学学报,199312 . 61液压与气动2004年第9期 QQ286925800咨询、交流加热炉、热处理炉；步进炉、推钢炉、环形炉、台 车炉、辊底炉、连退炉技术。 更多宝贵资料等您交流共有 60 张 CD 的工业炉资料可供选择