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液压系统同步技术在冶金行业的应用 钱有明 ① 马鞍山钢铁股份有限公司 安徽马鞍山243000 摘要 介绍了多种液压同步的控制方式,并结合现场实际使用情况详细分析了各种控制方式使用要求、 控制特点和投资成本;说明控制方式的选择必须根据现场使用工艺要求进行比较来确定。 关键词 同步 控制 液压系统 成本 中图分类号 TF307 文献标识码 B Applicati ng of Hydraulic Synchronization Technology i n Steel Plant Qian Youming Maanshan Iron and Steel Co. , Ltd. ABSTRACT All kinds of control of hydraulic synchronization are introduced. The using require, con2 trol characterisics and investment cost are analysed shroush comparingwith site using . The selecting of controlmeth2 od according to the requirement of site. KEYWORDS Synchronization Control Hydraulic system Invest 1 前言 工业或者军工设备上有很多场合要求两个 或多个液压缸同步动作,就产生了液压系统同步 问题的要求,特别是冶金工业,由于其高负荷、 高 危险的生产条件和生产环境,对于液压同步技术 使用的情况更为频繁和复杂,一般在设计和工程 论证过程中,可以根据工况要求和投资成本选择 使用各种不同的液压同步控制方式。 2 同步控制方式的种类 2. 1 多个普通节流阀或者调速阀同时使用 控制多个油缸同步动作,多使用在同步要求 不是很高或者同步功能可以通过机械结构进行 缓冲的场合,特点是控制简单,维护方便,投资成 本低。比如某厂的板坯翻转台就使用这种控制 方案,这个板坯翻转台布置在生产线之外,用于 对下线板坯进行翻转检查和处理,由于其用于线 外设备,且对同步要求不是很高,达到基本同步 即可满足工艺参数。因此该厂选择了这种简单 的同步控制方案如图1所示油缸下4个调速 阀。这种同步控制方式成本低,基本不需要电 气参与同步控制,使得调试和维护工作非常简 单,达到了既满足工艺动作要求,又满足投资成 本控制的要求。 2. 2 分流集流阀 分流集流阀又称速度同步阀,是分流阀、 集 流阀、 单向分流阀、 单向集流阀的总称。它们在 液压系统中,可使同一系统中的2～4个相同的 执行元件,无论负载大小如何,均能达到速度同 步的运行目的。自调式分流集流阀是在分流集 流阀基础上,增加了流量、 压力自调节能力,使得 47 TotalNo. 164 August 2007 冶 金 设 备 METALLURGI CAL EQU IPMENT 总第164期 2007年8月第4期 ①作者简介钱有明,男, 1976年出生,毕业于安徽工业大学流体传动及控制专业,工程师,主要从事钢铁厂液压润滑系统筹备与 维护工作 图1 调试阀同步控制 该阀可以适应大流量、 压力变化范围和大偏载工 作条件。如某钢厂包盖提升机构液压控制如图2 所示,此系统仅仅将包盖从低位提升到高位,没 有与其他设备的精确定位要求,因此对同步精度 没有很高的要求,考虑到免维护和免调节,该厂 选择了此种简单的同步控制模式,实践证明这个 选择是可行的。 图2 分流集流阀同步控制 2. 3 同步马达 某炼钢厂转炉裙罩提升控制,转炉裙罩是一 个非常庞大的结构件,加上内冷介质,重达数百 吨;而且与其他设备还有相对位置配合要求,因 此对其运动的同步有比较高的要求;特别是对系 统可靠性要求更高,决不容许发生差错,一旦控 制功能发生故障,将会引起严重的后果和巨大的 经济损失。为了满足以上的功能要求,该厂在此 系统设计过程中进行了充分的调查和技术论证。 首先,为了达到高可靠性,优先选择机械模式的 同步控制方案,因为机械机构在现代技术中是比 较可靠和很少发生意外的方案,因此比例伺服阀 加位置传感器的同步控制方法在这里不合适;其 次,由于此设备运动过程中与其他设备还有配合 要求,因此同步要求比较高,所以普通的分流集 流阀在这里精度达不到要求。为了满足上述的 工艺动作要求,使用同步马达在这里比较合适。 因此该厂最后确定使用如图3的同步马达控制 方式。经过近3个月的运行证明使用精度合适 的同步马达可以满足设备的同步控制要求,同时 机械同步确保了设备的可靠性,保证生产线能够 顺利运行,避免生产事故和不必要的经济损失。 图3 同步马达控制 2. 4 同步马达配合普通小型换向阀 对同步要求较高的时候,而又不愿意增加投 资成本,就可以采用另外一种简单可靠的同步控 制系统,它的原理是正常情况下使用同步马达保 持同步,在油缸的位置传感器检查的同步误差超 过设计值的时候,打开小型补偿阀对油缸进行微 量的调整,使油缸回到同步状态中。如某生产线 使用的同步顶升系统。此系统顶升力量近百吨, 顶升的目标是液态钢水,且每动作一次就要求保 持位置达40分钟,如此长的保压时间,难免两个 57 钱有明液压系统同步技术在冶金行业的应用2007年8月第4期 油缸的位置产生偏差,一般的传统控制方式采用 两个比例阀单独控制两个带位置传感器的油缸, 保压过程中产生不同步时,系统采取控制相对应 的比例阀来调整油缸的方式,但是这种方式成本 较高,特别是无法避免软件故障带来的两个油缸 倾斜,严重时液态钢水溢出损坏其他设备,甚至 带来人身伤亡及其他经济损失,为了达到高可靠 性,又能够控制设备投资成本,改成如图4所示 的系统后,不仅降低了成本,同时完全实现了原 同步控制的要求,且系统的可靠性得以提高。 图4 同步马达配合补偿阀控制 2. 5 伺服阀配合液压缸位置传感器 这种控制方式特点是同步精度非常高,能够 时刻保持同步,而且频响可以达到较高的水平; 但投资成本非常高并且控制方式比较复杂。除 非设备要求较高的状态,不推荐使用。如图5所 示某生产线使用的同步振动系统。此系统对应 的两个油缸要求完全同步,且两个油缸间基本没 有机械刚度,同时,两个油缸作高速高频往复运 动,工艺要求每时每刻两个油缸均保持相同的状 态。对这类要求非常苛刻的同步控制,只有采用 图5的控制方式来实现。 2. 6 其他 近年来出现了一些新的控制技术如北京某 公司开发的数字液压技术实现同步控制,达到了 很高的水平,但是业绩有限且成本难于控制,此 类技术还有待于更近一步的研究。 图5 比例伺服阀配合位置传感器控制 3 结束语 总之,液压同步控制的方案非常多,具体使 用过程中应该根据实际的工艺动作要求,安装可 靠性要求和投资成本的预算等多方面因素最终 确定具体的控制方案。 参考文献 [1 ]李壮云.液压元件与系统.北京机械工业出版社, 1999 [2 ]管忠范.液压传动系统.北京机械工业出版社, 1997 [3 ]何存兴.液压与气压传动.武汉华中科技大学出版 社, 2000 [4 ]雷天觉.新编液压工程手册.北京北京理工大学出版 社, 1998 [5 ]陈奎生.液压阀与液压控制系统.武汉武汉工业大学 出版社, 1997 [6 ]程啸凡.液压传动.北京冶金工业出版社, 1983 [7 ]许福玲,陈光明.液压与气压传动.北京机械工业出 版社, 1999 [8 ]刘长年著.液压伺服系统分析与设计.北京科学出版 社, 1985 [9 ]顾瑞龙编著.控制理论及电液控制系统.北京机械工 业出版社, 1984 [10]孙文质编.液压控制系统.北京国防工业出版社, 1985 [11] [英]H. E.梅里特著.液压控制系统,陈燕庆译.北 京科学出版社, 1976 [12] [英]C. R.帕劳斯著.液压气动伺服机构,黄明慎译. 北京国防工业出版社, 1978 收稿日期 2007 - 03 - 28 67 总 第 164 期 冶 金 设 备 2007年8月第4期