AGC液压缸内泄的在线检测.pdf

第3 0 卷2 0 1 2 年第3 期 总第1 5 9 期 技术改造与改进 技术 改造与改进 A GC液压缸 内泄的在线检测 董喜荣赵伦峰窦锁民陈晖 鞍钢股份有 限公 司热轧带钢厂 鞍 山 1 1 4 0 2 1 【 摘要】 液压缸在使用过程 中 会产生内泄， 内泄会使液压阻尼比增大， 液压固有频率减小， 降低系统的响 应速度。采用在线测试上升时间 、 峰值时间t p 和调整时间 的方法判_ A GC液压缸是否需要 下线修复， 可避免 资金浪费。 【 关键词】 A G C液压缸 内泄在线检测 阶跃响应 On- l i ne I n s pe c t i o n o f I nt e r n a l Le a ka g e o f AGC Hyd r a ul i c Cy l i nde r DONG Xi -r o n g ， ZHAO L un - n g ， DOU Su o -mi n， CHEN Hu i H o t S t r i p R o l l i n g Mi l l o f A n g a n g S t e e l C o ． ， L t d ． ， A n s h a n 1 1 4 0 2 1 【 A b s t r a c t 】I f t h e in t e r n a l l e a k a g e h a p p e n s i n t h e u s e o f h y d r a u l ic c y l i n d e r ， i t w i l l m a k e t h e h y d r a u l i c d a mp i n g r a t i o h i g h，t h e n a t u r a le q u e n c y l o w a nd t he s y s t e m r e s p o n s e s l o w． The r e f o r e i t ’S n e c e s s a r y t o c a r r y o u t t h e o n - l i n e i n s p e c t i o n o f r i s i n g t i me t r ， p e a k t i me t p a n d a d j u s t i n g t i m e t t o d e t e r mi n e wh e t h e r t h e AGC h y d r a u l i c c y l i n de r h a s a n y i n t e r n a l l e a k a g e a n d wh e t h e r i t ha s t o b e t a ke n o ff t h e l i n e f o r r e p a i r i n g i n o r d e r t o a v o i d f u n d w a s t a g e ． 【 K e y w o r d s ] A G C h y d r a u l i c c y l i n d e r ， in t e rna l l e a k a g e ， o n - l i n e i n s p e c t i o n ， s t e p r e s p o n s e 1 前 言 液压伺服系统因其优越性能而在轧机系统得 到广泛应用 ， 板带材轧机的液压 A G C系统是通过 测厚仪 、 位移传感器和压力传感器等对相关参 数 的连续 测量 ， 再通过 AG C液压缸 的压下位移 、 压 力 、 张 力或 轧制 速度 等 的调整 来控 制板 带材 厚 差 。构成一个完整的液压 A G C系统的主要动态元 件为伺服阀、 液压缸 、 轧机 、 管道 、 传感器和控制调 节器。在使用过程中， 液压缸会产生内泄 ， 目前采 用周期 下线模式对液压缸进行修 复 ， 不仅增加了 拆卸 、 安装的工作量 ， 同时很多情况下会形成液压 缸过修 ， 浪费资金。本文分析 了在线判断液压缸 是否需要下线检修的方法。 2 液压 A GC系统的传递函数 1 如 图 1 所示 ， 伺服阀的输出流量 Q 的线性 化方程为 Q L |] j[ v K 式中 伺服阀阀芯位移； P 一液压缸控制腔压力； ． 28 - 伺服阀的静态流量放大系数 ； 伺服阀的压力流量系数。 P 0 __________●__--______ 图1 四边滑阀控制液压缸示意 2 液压缸控制腔的流量连续性方程为 1 d Xv “ 4 - C ip 2 栏 目编辑 王先强 技术改造与改进 第 3 0 卷 2 0 1 2 年第 3 期 总第 1 5 9 期 式中 p 。 液压缸控制腔的流量 ； A 液压缸活塞杆侧 的活塞有效面积 ； _一 活塞及负载的位移 ； 一 有效体积弹性模量 ； P 液压缸控制腔的压力； c ．广液压缸内部泄漏系数 ； 尸 h 液压缸背压 活塞杆侧 ， 为恒定值 ； - 一 液压缸控制腔的容积。 A ， 其 中 为液压缸控制腔的初始容积。 在正常轧制过程 中 ， A G C液压缸 的活塞位移 很／ J 、 ， IA p X , ,I ， 贝 0 3 将式 3 代人式 2 并做拉氏变换得 Q LA P XP s 0． c p sC ip P 。 4 式 中 总 流量压力 系数 ， K c C 。r 。 黏 性 阻尼 系数 一般 很小 ， 由黏性 摩擦 力 B 引起 的泄漏流量 X 所产生的活塞速度 ， lP K c e 丁 Bp X p比活塞的运动速度 小得多 ， 即 ， lP t ip 1 ， 可以忽略不计 ， 则式 6 可简化并改写为” 1 式中 卜液压阻尼比， 瓮 B p ； 固有 e A p 2 ， 其中 为液压弹簧刚度 液压缸无泄 漏 。 3 液压 固有频率计算 1 对液压 A G C系统而言 ， 四通伺服阀控制液 3 活塞和负载的力平衡方程为 以 m 争 鲁 埘 式中 A 一液压缸控制腔的活塞面积 ； m广一 活塞和负载的总质量 ； ， 活塞和负载的黏性阻尼系数 ； 卜负载弹簧刚度 ； 任意外负载力 ； A G C 液压缸所受的平衡力。 上式的拉氏变换为 P A p m p s B p p sK XpF L 5 由式 1 ， 4 ， 5 中消去中间变量 Q 和 ， 得 到 ， 凡作用于活塞产生的位移 ， 6 压缸的一腔 ， 另一腔为常压 ， 如图2 所示 ， 只有液压 缸无杆腔为控制腔。 图2 液压固有频率计算示意 假设 液压缸无泄漏 ， 因为液压缸 只有一个腔 为控制腔， 即计算液压固有频率时仅考虑液压缸 无杆腔 ， 其 中充满高压液体并被完全封闭； 液压缸 有杆腔通向大气 ， 压力为 0 。 有效体积弹性模量 一 式中 △P _由于液体的可压缩性 ， 当活塞受到 外力作用产生位移 Ay 时， V o 腔产生 的压力升高值。△ p △ y ； r。 △ 由于液体的可压缩性 ， 当活塞受到外 一 2 9一 等 壁 姑 巫 一 2 一 ． 一 一N 兰 第3 O 卷2 0 1 2 年第3 期 总第 1 5 9 期 技术改造与改进 力作用产生位移 △y 时， 腔产生的 体积变化值。 被压缩液体产生的复位力为 F △P △y 由液压弹簧刚度的定义 K h F ／ Ay 得 Kh F ／ Ay B A 2 ／ E , 2 在液压缸存在泄漏的情况下 ， △P 可简化为 一 可 得 A p AP F 此时 - ／ e Ap 2 ． 7 4 液压缸内泄与阶跃响应速度的关系 液压固有频率o 9 是液压 A G C控制 系统中的最 低频率 ， 限制了系统 的响应速度 ， 由式 7 可知 随 着液压缸内泄的增加， C 增大， ∞ 降低， 从而导致 系统的响应速度变慢 ， 即上升时间t 、 峰值时间 和 调整时间 延长 。通过t ， t ， 的变化可以反映液压 缸的泄漏情况。 新液压缸或修复后 的液压缸上机时先进行 阶 跃 测试 配合新伺服 阀 ， 测量出t ⋯t ， t s 值 ； 液压缸 使用一段时间后 ， 保持伺服阀的参数及负载不变 ， 再测量 t ⋯ t， 值 ， 直到液压缸因为泄漏满足不 了t ， t ， 的要求时下线进行修复。 5结论 1 通过 t ⋯ t ， t 的数值可以判断伺服液压缸是 否需要下线修复 ， 避免设备过修引起的资金浪费。 2 液压缸的少量 内泄可 以提高液压阻尼 比 和系统 的稳定性 ； 但液压缸 的内泄达 到一定数值 后 ， 将增大 t ， t ⋯ t导致系统响应速度 降低 ， 需要将 液压缸下线修复 。 参考文献 I 1 】 王春行． 液压控制系统． 北京 机械J - ,3 k出版社， 1 9 9 5 6 9-70 ． f 2 1 黎启柏 ． 电液比例控 制与数 字控 制 系统． 北 京 机 械 工 业 出版社 ． 1 9 9 7 4 5 4 6 ． 2 0 1 1 0 8 2 1 收 稿 e 、 e e 、 e e ＼ ％ ＼ ＼ H 、 e ∞ 、 “ s HN0 ； [ 上接第2 7页] 区， 安装时需要保证其分布方向的正确性 。 8 两件立柱与两件提升臂连接时 ， 两侧须同 时插入销轴穿过八孔实现定位 ， 此时该位置离地 面将近 8 m。上部销轴的装配时先采用 自制的比设 计直径小 3 - 5 mm的假轴从 内部预先穿入 ， 基本固 定各相关件 ， 再从外部压人实际销轴将假轴顶出。 9 分部组装经验 ， 将固定底座及其附件预装 后 与 回转支座组装并进行 回转试 验 ， 合格后底座 连同回转支承预先发往现场安装 ， 剩余部分继续 完成组装。由于是本地制造预装后的拆解可仅将 钢包座拆卸， 其余的回转支座、 立柱和提升臂可固 定在一起发往现场。通过 以上的分部预装可以节 约装配时间， 同时降低装配难度。 6 结 语 钢包回转台因为大型异形结构件 多 、 重量大 、 ． 3 0 - 制造精度要求高实现国产化、 本地化制造存在一 定难度 。但针对制造难点结合实际情况合理拟定 工艺方案 ， 引人数控加工技术 ， 引入现代化 的设备 制造理念 ， 通过系统策划制造工艺 以及关键 工序 的精心控制 ， 完全可 以实现 了大型钢包 回转 台的 国产化 、 本地化制造 。 国产化钢包 回转 台2 0 0 7 年 3 月份投产 以来 ， 累积运送钢水超过 3 0 0 0 万 t ， 设备机械事故停机率 为零 ， 充分验证 了前期拟定并实施的制造工艺的 正确性。 3 0 0 t 钢包 回转台本地化的制造 ， 降低设备采购 成本 2 0 ％， 设备投产工期 比预定提前 了 3 个月 ， 成 本和工期均得到较好控制。 2 0 1 2 0 4 1 6 收稿