CN101791683A - 结晶器液压振动曲线的发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结晶器液压振动曲线的发生装置，该装置包括：信号发生单元，用于定时设定与结晶器振动台相连的液压缸的理想位置值；位置采集单元，用于采集液压缸的实际位置值；控制单元，与位置采集单元、信号发生单元以及伺服执行单元相连接，根据从信号发生单元接收到的液压缸的理想位置值以及从位置采集单元接收到的液压缸的实际位置值生成伺服阀控制信号；伺服执行单元，与控制单元连接，用于根据所接收到的伺服阀控制信号驱动液压缸移动，液压缸的位移随时间的周期性变化产生结晶器液压振动曲线。该装置能够提供正弦波曲线或非正弦波曲线，从而优化结晶器的振动规律，改善结晶器和铸坯间的润滑，以减少坯壳应力。

Description

结晶器液压振动曲线的发生装置

技术领域

本发明涉及连铸机结晶器领域，具体而言，涉及一种结晶器液压振动曲线的发生装置。

背景技术

近些年来从提高生产率和节能的目的出发，连铸技术领域一直在进行铸造速度高速化的努力。然而，高速浇铸却降低了结晶器和铸坯间的润滑性能，使铸坯经常产生粘结性拉漏，因此改善结晶器和铸坯间的润滑措施将成为实现连铸高速化的条件。目前用于改善润滑的主要措施有两个，一个是开发高速连铸用的保护渣，二是开发出有利于润滑的结晶器振动波形曲线。目前业界所开发的结晶器振动波形曲线振动有正弦波曲线和非正弦波曲线两种形式，但现有的这些振动波形曲线在润滑效果方面仍有待改善。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种结晶器液压振动曲线的发生装置，用来提供能够优化结晶器振动的正弦波曲线或非正弦波曲线，改善结晶器和铸坯间的润滑，以减少坯壳应力。

为了解决上述问题，本发明提供了一种结晶器液压振动曲线的发生装置，该装置包括：信号发生单元，用于定时设定与结晶器相连的液压缸的理想位置值；位置采集单元，用于采集液压缸的实际位置值；控制单元，与位置采集单元、信号发生单元以及伺服执行单元相连接，根据从信号发生单元接收到的液压缸的理想位置值以及从位置采集单元接收到的液压缸的实际位置值生成伺服阀控制信号；伺服执行单元，与控制单元连接，用于根据所接收到的伺服阀控制信号驱动液压缸移动，液压缸的位移随时间的周期性变化产生结晶器液压振动曲线。

进一步地，控制单元为PID(比例、积分、微分)控制器。

进一步地，位置采集单元为位移传感器。

进一步地，信号发生单元采用PLC(Programmable Logiccontroller，可编程逻辑控制器)来定时设定液压缸的理想位置值。

进一步地，PID控制器对液压缸的位置采用闭环控制。

进一步地，伺服执行单元包括：伺服阀和液压缸，伺服阀和液压缸通过液压管路相连接。

进一步地，当伺服阀接受到伺服阀控制信号后通过调节开口度来调节液压管路中的液压的大小，从而控制液压缸的升降。

进一步地，当实际位置小于理想位置时，调节伺服阀的开口度使液压缸从实际位置上升到理想位置；当实际位置大于理想位置时，调节伺服阀的开口度使液压缸从实际位置下降到理想位置。

进一步地，理想位置与实际位置的差值是液压缸在定时时间段里需要完成的位移，其中，定时时间段为信号发生单元产生的脉冲长度。

进一步地，液压缸的位移随时间的周期性变化关系为：

其中S表示液压缸的位移；T表示周期；Vmax表示液压缸的最大速度；f表示计算机根据实际浇钢拉速计算出的振动频率；α表示偏斜率，α＝t_m/(T/4)，t_m为相对正弦波峰偏移的时间；h表示振幅；t表示振动的时间；t_b表示第一个波形转折点的时间；t_c表示第二个波形转折点的时间；t_e表示第三个波形转折点的时间；t_f表示第四个波形转折点的时间，f₂表示非正弦波形上升频率。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过定时分析比较液压缸的理想位置和实际位置，根据液压缸的理想位置和实际位置的差值控制液压缸的移动，液压缸的移动驱动结晶器按所需要的正弦波曲线或非正弦波曲线运动，从而优化了结晶器的振动，改善了结晶器和铸坯之间的润滑效果，提高铸坯质量。

2.信号发生单元采用PLC来定时设定所述液压缸的理想位置，而没有采用运动控制器等，这种通过可编程逻辑控制器来设定液压缸的理想位置的方式，使得液压缸位置的设定更灵活，整个发生装置所需硬件少，减少了故障点，运行更加稳定可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明第一实施例的结晶器液压振动曲线的发生装置框图；

图2示出了根据本发明第二实施例的结晶器液压振动曲线的发生装置的原理示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图1示出了根据本发明第一实施例的结晶器液压振动曲线的发生装置，包括：信号发生单元10、位置采集单元20、控制单元30、和伺服执行单元。

信号发生单元10定时设定与结晶器相连的液压缸的理想位置值，并将此理想位置值输出至控制单元30。位置采集单元20采集液压缸的实际位置值，并将该实际位置值输出至控制单元30。控制单元30将从信号发生单元10接收到的液压缸的理想位置值与从位置采集单元20接收到的液压缸的实际位置值进行比较得到一个差值，并根据该差值生成一个伺服阀控制信号，并将该控制信号输出至伺服执行单元40。伺服执行单元40根据所接收到的控制信号驱动液压缸移动，液压缸理想位置与实际位置的差值是液压缸在定时时间段里需要完成的位移。液压缸的位移随时间的周期性变化关系为：

其中S表示液压缸的位移；T表示周期；Vmax表示液压缸的最大速度；f表示计算机根据实际浇钢拉速计算出的振动频率；α表示偏斜率，α＝t_m/(T/4)，t_m为相对正弦波峰偏移的时间；h表示振幅；t表示振动的时间；t_b表示第一个波形转折点的时间；t_c表示第二个波形转折点的时间；t_e表示第三个波形转折点的时间；t_f表示第四个波形转折点的时间，f₂表示非正弦波形上升频率。

液压缸的位移随时间的周期性变化使得结晶器按正弦波曲线或非正弦波曲线振动，从而优化了结晶器的振动规律，改善了结晶器和铸坯之间的润滑效果，提高铸坯质量。

图2示出了根据本发明第二实施例的结晶器液压振动曲线的发生装置的原理示意图。如图2所示，信号发生单元10包括脉冲发生模块101和位置计算模块102。脉冲发生模块101用于生成一个脉冲，位置计算模块102根据非正弦曲线的计算公式计算出该脉冲下的液压缸402的理想位置值。位置采集单元20包括位移传感器201以及该位移传感器的保护装置(未示出)，位置采集单元20的位移传感器201安装在液压缸402内，可以实时检测液压缸402位置的变化。控制单元30包括PID控制器301和同步控制模块302，PID控制器301采用的是工业控制应用中常见的反馈回路，实现对液压缸402位置的闭环控制，这样可以减小系统的误差，提高控制精度和稳定性，同步控制是指两个液压缸振动的同步性控制，振动同步误差要求±0.1mm。信号发生单元10和控制单元30都是通过采用PLC来实现的，而没有采用运动控制器等，这种采用可编程逻辑控制器的控制方式，使本结晶器液压振动曲线的发生装置所需硬件少，减少了故障点，运行稳定可靠。伺服执行单元40包括伺服阀401和液压缸402，伺服阀401和液压缸402通过液压管路相连接。

位移传感器201实时采集液压缸402的实际位置值，位置计算模块102根据非正弦曲线的计算公式计算出液压缸402的理想位置值。PID控制器301将所输入的液压缸402的理想位置值与实际位置值进行比较得到一个偏差，利用这个偏差进行比例积分微分调节，然后输出一个控制信号给伺服阀401，通过控制伺服阀401的开口度大小和方向来保障液压缸402的实际振动的频率和振幅。当液压缸402的实际位置大于理想位置时，给伺服阀401的开口度一个合适的控制信号，让液压缸402从实际位置上升到理想位置；当液压缸402的实际位置小于理想位置时，给伺服阀的开口度一个合适的控制信号，让液压缸402从实际位置下降到理想位置，其中，液压缸理想位置与实际位置的差值是液压缸在振动时间t里需要完成的位移，其中，振动时间t为脉冲发生模块101产生的脉冲长度。

在第二实施例中，位移传感器201采用的是磁致伸缩式位移传感器，包括测杆和磁环两部分，安装方法是将位移传感器201的测杆固定于液压缸402内，磁环固定在液压缸402的活塞杆上，当活塞杆动作时磁环会跟着动作，这样位移传感器201的测杆可通过检测磁环动作的数据来检测液压缸402的位移。

伺服执行单元40的伺服阀401一方面通过线路与控制单元30相连接，一方面通过液压管路与液压缸402相连接，控制单元30输出一个模拟量信号给伺服阀401，伺服阀401的阀芯作出相应的移动，从而可控制油管内的液压油的流量，从而推动液压缸402的活塞杆动作，使得结晶器作周期性振动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，包括：

信号发生单元，用于定时设定与结晶器振动台相连的液压缸的理想位置值；

位置采集单元，用于采集所述液压缸的实际位置值；

控制单元，与所述位置采集单元、所述信号发生单元以及伺服执行单元相连接，根据从所述信号发生单元接收到的液压缸的理想位置值以及从所述位置采集单元接收到的液压缸的实际位置值生成伺服阀控制信号；

伺服执行单元，与所述控制单元连接，用于根据所接收到的所述伺服阀控制信号驱动所述液压缸移动，所述液压缸的位移随时间的周期性变化产生所述结晶器液压振动曲线。

2.根据权利要求1所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，所述控制单元为PID控制器。

3.根据权利要求1所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，所述位置采集单元为位移传感器。

4.根据权利要求1所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，所述信号发生单元采用PLC来定时设定所述液压缸的理想位置值。

5.根据权利要求2所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，所述PID控制器对所述液压缸的位置采用闭环控制。

6.根据权利要求1所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，所述伺服执行单元包括：伺服阀和所述液压缸，所述伺服阀和所述液压缸通过液压管路相连接。

7.根据权利要求6所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，当所述伺服阀接受到所述伺服阀控制信号后通过调节开口度来调节所述液压管路中的液压的大小，从而控制所述液压缸的升降。

8.根据权利要求7所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，当所述实际位置小于所述理想位置时，调节所述伺服阀的开口度使所述液压缸从所述实际位置上升到所述理想位置；当所述实际位置大于所述理想位置时，调节所述伺服阀的开口度使所述液压缸从所述实际位置下降到所述理想位置。

9.根据权利要求8所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，所述理想位置与所述实际位置的差值是所述液压缸在定时时间段里需要完成的位移，其中，所述定时时间段为所述信号发生单元产生的脉冲长度。

10.根据权利要求1所述的结晶器液压振动曲线的发生装置，其特征在于，所述液压缸的位移随时间的周期性变化关系为：

其中S表示液压缸的位移；T表示周期；Vmax表示液压缸的最大速度；f表示计算机根据实际浇钢拉速计算出的振动频率；α表示偏斜率，α＝t_m/(T/4)，t_m为相对正弦波峰偏移的时间；h表示振幅；t表示振动的时间；t_b表示第一个波形转折点的时间；t_c表示第二个波形转折点的时间；t_e表示第三个波形转折点的时间；t_f表示第四个波形转折点的时间，f₂表示非正弦波形上升频率。

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