CN206425502U - 一种结晶器振动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种结晶器振动控制装置，包括驱动机构、双向定量泵、电磁切断阀、第一蓄能器和单出杆三腔液压缸，驱动机构的输出端与双向定量泵的输入端连接，双向定量泵的A口与单出杆三腔液压缸的A腔连接，双向定量泵的B口与单出杆三腔液压缸的B腔连接，双向定量泵的B口与单出杆三腔液压缸的B腔之间的管路上设有电磁切断阀，第一蓄能器与单出杆三腔液压缸的C腔连接，单出杆三腔液压缸的输出轴连接振动负载。本实用新型的优点在于：不仅完全解决了单出杆非对称液压缸两腔面积比控制流量不匹配问题，同时平衡了重力负载，减小了装机功率，降低了运行能耗，在满足系统控制精度和响应特性的前提下，能够大幅降低结晶器振动系统的投资和运行成本。

Description

一种结晶器振动控制装置

技术领域

本发明涉及连铸结晶器振动技术领域，特别是一种结晶器振动控制装置。

背景技术

结晶器振动装置作为连铸机的关键设备，其作用是通过结晶器的振动保证在浇铸过程中铸坯与结晶器铜壁不发生粘结，并获得良好的铸坯表面质量。现有的结晶器振动装置按照驱动控制形式分为机械式振动、液压伺服振动、电动缸振动。机械式结晶器振动装置通常采用旋转电机和偏心轮连杆机构来实现正弦振动，其缺点是机械磨损严重、难以实现非正弦振动、振幅及偏斜率等振动参数不能在线调节；液压伺服结晶器振动装置采用电液伺服阀控制液压缸来实现正弦和非正弦振动，可以方便的实现振幅、频率和波形的在线调整与监控，其缺点是由于采用了电液伺服阀，对油液清洁度要求高，其建造、运行、维护成本高；电动缸结晶器振动装置采用伺服电动缸直接驱动结晶器振动台实现正弦和非正弦振动，具有成本较低、设备维护方便、无污染等优点，但是其核心传动构件丝杠的抗冲击能力较差、易磨损、寿命短等缺点，制约了电动缸结晶器振动装置的更广泛应用。

随着液压技术的发展，出现了一种新型的伺服驱动方式，即直驱式电液伺服系统。直驱式电液伺服系统的换向、调速、调压三大功能直接由伺服电机控制，不需要常规的电液伺服阀，从而对油液清洁度的要求大大降低。与传统电液伺服系统相比，直驱式电液伺服系统具有伺服电机传动控制灵活、电气传动能耗低和液压传动出力大的多重优点。

公开号为WO2015/121829 A1的PCT国际专利公开了将直驱式电液伺服系统应用于单侧驱动的结晶器振动装置，针对双出杆对称缸和单出杆非对称缸执行机构公开了两种控制回路。其中单出杆非对称缸控制回路由于非对称缸两腔容积不一样，采用了“一大一小”两台双向定量泵方案，大泵控制非对称缸大腔，小泵控制非对称缸小腔，这种控制方案存在非对称缸两腔面积比控制流量匹配问题，由于非对称缸两腔面积比可以任意匹配，而定量泵的排量是确定的，商品化的定量泵排量都有一定系列，大泵和小泵的排量比难以通过选型与非对称缸两腔面积比完全对应，造成两腔的压力波动和控制的困难，影响最终的控制精度；如果通过定量泵排量的定制，做到与非对称缸两腔面积比完全对应，将大大增加成本。同时双出杆对称缸和单出杆非对称缸两种控制回路在正弦或者非正弦运动下，均需要克服的负载包括结晶器及振动台架的重力、结晶器与铸坯的摩擦力、惯性力等，其中结晶器及振动台架的重力占比最大，高达20吨左右，约占总负载的90％，这将大大增加系统的整体功率配置，增大投资和运行成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种结晶器振动控制装置，提出了一种直驱式电液伺服系统和蓄能器控制单出杆三腔缸控制方案，不仅完全解决了单出杆非对称液压缸两腔面积比控制流量不匹配问题，同时平衡了重力负载，减小了装机功率，降低了运行能耗，在满足系统控制精度和响应特性的前提下，能够大幅降低结晶器振动系统的投资和运行成本。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种结晶器振动控制装置，包括驱动机构、双向定量泵、电磁切断阀、第一蓄能器和单出杆三腔液压缸，所述驱动机构的输出端与双向定量泵的输入端连接，双向定量泵有A口和B口，所述单出杆三腔液压缸有A腔、B腔和C腔，双向定量泵的A口与单出杆三腔液压缸的A腔连接，双向定量泵的B口与单出杆三腔液压缸的B腔连接，所述双向定量泵的B口与单出杆三腔液压缸的B腔之间的管路上设有电磁切断阀，所述第一蓄能器与单出杆三腔液压缸的C腔连接，所述单出杆三腔液压缸的输出轴连接振动负载。

所述单出杆三腔液压缸的A腔与B腔的截面积相等。

还包括第二蓄能器，第二蓄能器分别与双向定量泵的A口、双向定量泵的B口以及第一蓄能器连接。

所述第二蓄能器与双向定量泵的A口之间设置有第一单向阀，所述第二蓄能器与双向定量泵的B口之间设置有第二单向阀。

所述第二蓄能器与双向定量泵的A口之间还设置有第一安全阀，所述第二蓄能器与双向定量泵的B口之间还设置有第二安全阀，所述第二蓄能器与第一蓄能器之间设置有第三安全阀。

所述第一蓄能器与单出杆三腔液压缸的B腔之间还设置有减压阀。

还包括控制组件，所述控制组件包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、位移传感器、控制器和驱动器，第一压力传感器设置于单出杆三腔液压缸的B腔处，第二压力传感器设置于单出杆三腔液压缸的A腔处，第三压力传感器设置于单出杆三腔液压缸的C腔处，位移传感器设置于单出杆三腔液压缸的输出轴处，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器以及位移传感器分别与控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端与驱动器的信号输入端连接，驱动器的信号输出端与驱动机构的信号输入端连接。

所述驱动机构为伺服电机。

所述控制器的信号输出端与电磁切断阀的信号输入端连接。

本发明具有以下优点：

1、本发明采用蓄能器和双向泵控制单出杆三腔液压缸，由一台泵实现单出杆液压缸的运动控制，同时将非对称液压缸的控制转化为对称液压缸的控制，解决了非对称液压缸流量不平衡问题，同时简化了控制方案，降低了控制难度。

2、采用蓄能器和单出杆三腔液压缸平衡了重力负载，使得振动系统只需克服摩擦力和惯性力，大大减小了装机功率，降低了运行能耗。

附图说明

图1为本发明的系统原理示意图；

图中：1-驱动机构，2-双向定量泵，3-第一单向阀，4-第二单向阀，5-第一安全阀，6-第二安全阀，7-第二蓄能器，8-电磁切断阀，9-第一压力传感器，10-第二压力传感器，11-第三安全阀，12-减压阀，13-第一蓄能器，14-第三压力传感器，15-单出杆三腔液压缸，16-位移传感器，17-振动负载，18-控制器，19-驱动器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种结晶器振动控制装置，包括驱动机构1、双向定量泵2、电磁切断阀8、第一蓄能器13和单出杆三腔液压缸15，所述驱动机构1的输出端与双向定量泵2的输入端连接，双向定量泵2有A口和B口，所述单出杆三腔液压缸15有A腔、B腔和C腔，双向定量泵2的A口与单出杆三腔液压缸15的A腔连接，双向定量泵2的B口与单出杆三腔液压缸15的B腔连接，所述双向定量泵2的B口与单出杆三腔液压缸15的B腔之间的管路上设有电磁切断阀8，所述第一蓄能器13与单出杆三腔液压缸15的C腔连接，所述单出杆三腔液压缸15的输出轴连接振动负载17。

作为优选地，所述单出杆三腔液压缸15的A腔与B腔的截面积相等。

作为优选地，还包括第二蓄能器7，第二蓄能器7分别与双向定量泵2的A口、双向定量泵2的B口以及第一蓄能器13连接，第二蓄能器7还与双向定量泵2的卸油口连接。

作为优选地，所述第二蓄能器7与双向定量泵2的A口之间设置有第一单向阀3，实现单出杆三腔液压缸15的A腔的补油功能，所述第二蓄能器7与双向定量泵2的B口之间设置有第二单向阀4，第二单向阀4实现单出杆三腔液压缸15的B腔的补油功能。

作为优选地，所述第二蓄能器7与双向定量泵2的A口之间还设置有第一安全阀5，所述第二蓄能器7与双向定量泵2的B口之间还设置有第二安全阀6，所述第二蓄能器7与第一蓄能器13之间设置有第三安全阀11，分别防止双向定量泵2的双腔以及第一蓄能器13超压。

作为优选地，所述第一蓄能器13与单出杆三腔液压缸15的B腔之间还设置有减压阀12，减压阀12的入口连接于单出杆三腔液压缸15的B腔，出口连接第一蓄能器13。

作为优选地，还包括控制组件，所述控制组件包括第一压力传感器9、第二压力传感器10、第三压力传感器14、位移传感器16、控制器18和驱动器19，第一压力传感器9设置于单出杆三腔液压缸15的B腔处，第二压力传感器10设置于单出杆三腔液压缸15的A腔处，第三压力传感器14设置于单出杆三腔液压缸15的C腔处，位移传感器16设置于单出杆三腔液压缸15的输出轴处，第一压力传感器9、第二压力传感器10、第三压力传感器14以及位移传感器16分别与控制器18的信号输入端连接，控制器18的信号输出端与驱动器19的信号输入端连接，驱动器19的信号输出端与驱动机构1的信号输入端连接，第一压力传感器9、电磁切断阀8、第二压力传感器10、第三压力传感器14、位移传感器16信号接入控制器18,控制器18的控制指令接入驱动器19，驱动器19的驱动指令接入驱动机构1。

作为优选地，所述驱动机构1为伺服电机。

作为优选地，所述控制器18的信号输出端与电磁切断阀8的信号输入端连接，在正常状态下得电使得油路导通，在失电状态下锁定单出杆三腔液压缸15当前位置，可以实现单出杆三腔液压缸15的停位功能。

本发明的工作原理是：结晶器振动系统工作时，控制器18接受外部PLC指令设定的振动曲线经过控制算法转化输出控制给驱动器19，驱动器19按照给定指令驱动驱动机构1进行正反转，驱动机构1的正反转驱动双向定量泵2正反转，双向定量泵2的正反转驱动单出杆三腔液压缸15的伸出和缩回。

Claims (9)

1.一种结晶器振动控制装置，其特征在于：包括驱动机构(1)、双向定量泵(2)、电磁切断阀(8)、第一蓄能器(13)和单出杆三腔液压缸(15)，所述驱动机构(1)的输出端与双向定量泵(2)的输入端连接，双向定量泵(2)有A口和B口，所述单出杆三腔液压缸(15)有A腔、B腔和C腔，双向定量泵(2)的A口与单出杆三腔液压缸(15)的A腔连接，双向定量泵(2)的B口与单出杆三腔液压缸(15)的B腔连接，所述双向定量泵(2)的B口与单出杆三腔液压缸(15)的B腔之间的管路上设有电磁切断阀(8)，所述第一蓄能器(13)与单出杆三腔液压缸(15)的C腔连接，所述单出杆三腔液压缸(15)的输出轴连接振动负载(17)。

2.根据权利要求1所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：所述单出杆三腔液压缸(15)的A腔与B腔的截面积相等。

3.根据权利要求1所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：还包括第二蓄能器(7)，第二蓄能器(7)分别与双向定量泵(2)的A口、双向定量泵(2)的B口以及第一蓄能器(13)连接。

4.根据权利要求3所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：所述第二蓄能器(7)与双向定量泵(2)的A口之间设置有第一单向阀(3)，所述第二蓄能器(7)与双向定量泵(2)的B口之间设置有第二单向阀(4)。

5.根据权利要求3或4所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：所述第二蓄能器(7)与双向定量泵(2)的A口之间还设置有第一安全阀(5)，所述第二蓄能器(7)与双向定量泵(2)的B口之间还设置有第二安全阀(6)，所述第二蓄能器(7)与第一蓄能器(13)之间设置有第三安全阀(11)。

6.根据权利要求5所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：所述第一蓄能器(13)与单出杆三腔液压缸(15)的B腔之间还设置有减压阀(12)。

7.根据权利要求1所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：还包括控制组件，所述控制组件包括第一压力传感器(9)、第二压力传感器(10)、第三压力传感器(14)、位移传感器(16)、控制器(18)和驱动器(19)，第一压力传感器(9)设置于单出杆三腔液压缸(15)的B腔处，第二压力传感器(10)设置于单出杆三腔液压缸(15)的A腔处，第三压力传感器(14)设置于单出杆三腔液压缸(15)的C腔处，位移传感器(16)设置于单出杆三腔液压缸(15)的输出轴处，第一压力传感器(9)、第二压力传感器(10)、第三压力传感器(14)以及位移传感器(16)分别与控制器(18)的信号输入端连接，控制器(18)的信号输出端与驱动器(19)的信号输入端连接，驱动器(19)的信号输出端与驱动机构(1)的信号输入端连接。

8.根据权利要求1或7所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：所述驱动机构(1)为伺服电机。

9.根据权利要求7所述的一种结晶器振动控制装置，其特征在于：所述控制器(18)的信号输出端与电磁切断阀(8)的信号输入端连接。