CN102039317B

CN102039317B - 一种中厚板轧机液压压下系统压力超限保护方法

Info

Publication number: CN102039317B
Application number: CN200910235648A
Authority: CN
Inventors: 胡浩平; 费庆; 梁启宏; 李保奎
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2009-10-10
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: CN102039317A

Abstract

本发明为一种中厚板轧机液压压下系统压力超限保护方法，设定轧机每侧轧制力超限卸油限幅值和允许最大工作轧制力值，将伺服阀的阀芯位移反馈值输入到控制器中；增加压力闭环控制，将新增的压力闭环控制回路添加到位置闭环控制回路中；将压力传感器测量的轧制力和轧制力超限限幅值送入比较器中；将伺服阀的给定阀芯位移量和实际的阀芯位移量送入比较器中；比较器给出控制伺服阀的控制器输出以及控制快卸阀的输出；本发明当轧制力没有超出设备允许范围，但是接近最大允许范围时，在位置闭环和轧制力闭环控制之间进行无扰动自动切换，保证钢板的顺利轧出。

Description

一种中厚板轧机液压压下系统压力超限保护方法

技术领域

本发明应用于轧钢生产线领域，涉及一种板带材生产中的液压位置控制方法，尤其涉及一种中厚板轧机液压压下系统压力超限保护方法。

背景技术

目前中厚板轧机广泛使用了液压厚度控制系统。在一个如图1所示的四辊轧机上，每侧均安装有一个液压油缸1。通过控制液压回路上的伺服阀4可以控制液压油缸活塞的位移，从而调整轧机的辊缝。油缸活塞的位移量是通过安装在油缸上的位移传感器2来检测的。同时，油缸上还安装有压力传感器3用于检测轧制过程中的轧制力。在液压回路上还安装有卸油阀5用于油缸的快速卸油。

液压厚度控制是通过控制安装在轧机上的液压缸的活塞位移来调整轧机辊缝，从而轧出不同厚度规格的产品。其基本的油缸活塞位移的位置闭环控制结构框图如图2所示。设定辊缝S₀由如下所示的弹跳方程计算：

S_{0} = h - \frac{P}{C}

其中，h为钢板的目标厚度，P为预计轧制过程中的轧制力，C为轧机的刚度。

轧机正常轧制时，上述的位置闭环控制系统中若存在油缸活塞位移量调整不当、钢板局部过硬、伺服阀异常等故障都有可能造成轧制力过大，超出设备的允许范围，从而导致钢板轧废甚至损坏轧机设备。因此控制系统必须以压力传感器作为保护监测装置，当测量轧制力超过允许范围时控制油缸活塞回缩，保护设备不受损坏。

目前对于轧制过程压力超限保护的通常做法是：设定两个限幅值，一个是轧制力超限报警限幅值FHLim，另一个是轧制力超限卸油限幅值FHHLim。当轧制力超过FHLim时，系统仅给出轧制力超限报警，同时继续钢板的轧制过程。若轧制力超出FHHLim，则立刻打开安装在油缸液压回路上的卸油阀，将油缸卸油，使得油缸活塞全部回缩，保护设备不受过大轧制力的伤害。

上述方法存在的问题是：若轧制力过大仅是由于钢板的局部过硬造成的，则此时导致的油缸卸油虽然保护了设备，但若后续的处理不及时就会造成正在轧制的钢板因温度过低无法继续完成轧制而报废。这种情况不但造成了材料的浪费，还会造成整个生产线的停顿，降低生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种中厚板轧机液压压下系统压力超限保护方法，能够在位置闭环和轧制力闭环控制之间进行无扰动自动切换，保证钢板的顺利轧出，从而减少了产品轧废的情况发生并且提高了生产效率。

该一种中厚板轧机液压压下系统压力超限保护方法，包括以下步骤：

第一步：根据轧机允许的最大负荷，设定轧机每侧轧制力超限卸油限幅值FHHLim和允许最大工作轧制力FMax的值，其中轧制力超限卸油限幅值大于允许最大工作轧制力；

第二步：将伺服阀的阀芯位移反馈值输入到控制器中；

第三步：增加压力闭环控制，将允许最大工作轧制力FMax减去实测轧制力F，然后乘以压力闭环增益系数K_F后作为伺服阀的控制量；其中压力闭环增益系数K_F等于原位置闭环的增益K_S除以轧机的刚度C；

第四步：将新增的压力闭环控制回路添加到位置闭环控制回路中；其中，位置闭环的设定值为设定辊缝S₀，反馈值为位移传感器的检测值S，位置闭环输出为OUT_S；压力闭环的设定值为允许最大工作轧制力FMax，反馈值为压力传感器测量到的实测轧制力F,压力闭环输出为OUT_F，OUT_S和OUT_F均送入比较器中；

第五步：将压力传感器测量的实测轧制力F和轧制力超限卸油限幅值FHHLim送入比较器中；

第六步：将伺服阀的给定阀芯位移量OUT和实际的阀芯位移量SV_FB送入比较器中；

第七步：比较器给出控制伺服阀的控制器输出OUT1以及控制快卸阀的控制器输出OUT2：

7.1 若实测轧制力F小于轧制力超限限幅值FHHLim，则控制器输出OUT2控制快卸阀关闭，同时：

①若位置闭环输出OUT_S小于压力闭环输出OUT_F，则控制器输出OUT1等于位置闭环输出OUT_S；

②若位置闭环输出OUT_S大于压力闭环输出OUT_F，则控制器输出OUT1等于压力闭环输出OUT_F；

7.2 若实测轧制力F大于轧制力超限卸油限幅值FHHLim，则给出超限报警，通过控制器输出OUT2控制快卸阀打开到卸油状态，并将控制器输出OUT1切换到使得伺服阀处于最大卸油状态，直到满足如下条件之一：①油缸活塞回缩1毫米以上且实测轧制力小于允许最大工作轧制力FMax；②油缸全部缩回；

7.3 在过程7.2中，比较伺服阀的给定阀芯给定量OUT和实际阀芯位移量SV_FB，若OUT与SV_FB之差的绝对值大于伺服阀阀芯允许最大位移量的百分之二十，则保持快卸阀一直处于卸油状态。否则，在满足步骤7.2的上述两个条件之一后，关闭快卸阀，进入7.1。

本发明的有益效果：

在轧制力超出设备允许范围时，油缸不是全部卸油，从而保证了系统能够进行快速的恢复；当轧制力没有超出设备允许范围，但是接近最大允许范围时，在位置闭环和轧制力闭环控制之间进行无扰动自动切换，保证钢板的顺利轧出。通过上述方案的实施，可以大大减少系统由于轧制力异常造成的卸油故障并且减少了系统的恢复时间，从而减少了产品轧废的情况发生并且提高了生产效率。

附图说明

图1现有技术中的轧机结构示意图；

图2原始辊缝位置闭环控制图；

图3本发明的辊缝位置闭环控制图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施技术对本发明进行进一步说明。

本系统的实施是在一台四辊中板轧机上，该轧机最大允许轧制力为4000吨，轧机刚度为700吨/毫米（即总轧制力每增加700吨，轧机的变形会增加1毫米，从而导致轧出钢板的厚度比测量辊缝大1毫米）。位移传感器安装在油缸的活塞和缸体之上，用来检测油缸活塞的位移量。压力传感器安装在油缸缸体上，用于检测油缸内部的压力，从而计算出轧制力。伺服阀按照设定值移动阀芯，从而使得液压油按一定的流量流进或流出油缸，使得油缸活塞做相应的移动。当伺服阀的设定为0时，阀芯位移量为0时，伺服阀不进油也不卸油；设定为正的最大值时，阀芯位移量为正向全部打开，以最大流量向油缸充油；设定为负的最大值时，阀芯位移量为反向全部打开，以最大流量向油缸外卸油。卸油阀的设定为0时，卸油阀关闭，对液压系统没有任何影响；设定为1时，则卸油阀打开，使得油缸中的液压油快速排出，从而使得油缸活塞全部回缩。

设定轧机每侧轧制力超限卸油限幅值FHHLim为2000吨，每侧允许最大工作轧制力FMax为1800吨。

设计如图3所示的闭环控制。其中，S0为轧机的设定辊缝值；OUT_S为位置闭环输出；OUT_F为压力闭环输出；S为实测油缸位移量；F为实测轧制力；SV_FB为将伺服阀的阀芯位移反馈值；OUT1为控制器输出给伺服阀的阀芯位移设定值；OUT2为控制器输出给卸油阀的开关量设定值。控制器内部包括位置闭环和压力闭环，并通过比较器来确定哪个闭环输出作为伺服阀的给定量。其中，位置闭环增益K_S与原系统一致，不需要改动，压力闭环的增益K_F等于K_S除以轧机的刚度C。

比较器通过比较以下比较来控制伺服阀和卸油阀的动作：

3.1 若实测轧制力F小于轧制力超限限幅值FHHLim，则控制器输出OUT2输出为0，控制卸油阀关闭，同时：

3.2 若实测轧制力F大于轧制力超限卸油限幅值FHHLim，则给出超限报警，通过控制器输出OUT2输出1，控制卸油阀打开到卸油状态，并将控制器输出OUT1切换到正的最大值，使得伺服阀处于最大卸油状态，直到满足如下条件之一：①油缸活塞回缩至实测轧制力F小于50吨；②油缸全部缩回；

3.3 在过程3.2中，比较伺服阀的给定阀芯给定量OUT和实际阀芯位移量SV_FB，若OUT与SV_FB之差的绝对值大于伺服阀阀芯最大位移量的百分之二十，则控制器输出OUT2输出1，保持卸油阀处于卸油状态。否则，在满足步骤3.2的上述两个条件之一后，控制器输出OUT2输出0，关闭快卸阀，进入3.1。

Claims

1.一种中厚板轧机液压压下系统压力超限保护方法，其特征在于：包括以下步骤：

第二步：将伺服阀的阀芯位移反馈值输入到控制器中；

7.1 若实测轧制力F小于轧制力超限卸油限幅值FHHLim，则控制器输出OUT2控制快卸阀关闭，同时：

7.3 在过程7.2中，比较伺服阀的给定阀芯位移量OUT和实际阀芯位移量SV_FB，若OUT与SV_FB之差的绝对值大于伺服阀阀芯允许最大位移量的百分之二十，则保持快卸阀一直处于卸油状态；否则，在满足步骤7.2的上述两个条件之一后，关闭快卸阀，进入7.1。