偏八辊轧机液压伺服系统调试与改进-.pdf

．设备与维修 ■ q u i p me n t a n d Mn i n t e n a n c e 拦旦 圭 持 拄盎垒 偏八辊轧机液压伺服系统调试与改进 陕西重型机械制造有限公司 西安7 1 0 0 3 2 胡红军 随着国民经济的迅速发展 ，近年来市场 不但对 薄板和宽板幅带材的需求快速增长 ，同时对带钢的 质量要求也越来越高 ，因此对于带钢轧制设备也提 出了新的要求 。偏八辊轧机具有刚性较大的辊系结 构和独特的辊 系调整装置 ，轧机总弹跳值小 ，工作 辊稳定性好 ，轧制力小 ，它可以轧制出部分2 0 辊轧 机轧制的产品 ，多用于轧制冷轧难变形钢材 、硅钢 以及有 色金属钢带 ，但它的结构和调整要 比2 0 辊轧 机简单得 多。也正是在这样的背景下在国内得到普 遍认可，并被广泛使用。笔者在7 5 0 ram偏八辊精密 液压轧机的安装调试过程 中，总结 了一些现场调试 经验 ，针对现场实际情况对部分液压系统以及执行 机构进行了改进和完善 。 1 ． 偏八辊轧机液压伺服系统的组成和功能 1 辊 型调整 系统 的组 成和功能 。辊型调 整 系统由伺服液压站 、背衬 弯辊 控制阀组 、背衬 液压缸 、工作辊夹紧机构等组成。 背衬液压缸安装位移传感器应用线 陛反馈控制 ； 液压缸通过铰座带动四块活动斜楔在固定斜楔中上下 移动，这样斜楔移动就可通过侧支承辊和中间辊使工 作辊产生不同的弯 曲变形 ，即在辊身长度上 由斜楔 作用产生四个弯辊力使工作辊产生挠曲。夹紧液压 缸将偏离支承辊 中心线安装的工作辊稳定地顶紧在 工作辊抱颈装置上并使工作辊与支承辊紧贴，保证 工作辊在可逆及高速轧制中都具有可靠的稳定性， 能实现在轧制过程中的板形调节 ，用以控制带材横 向厚度的均匀性 ，从而达到控制板形的 目的。因此 偏八辊液压轧机具有良好的板型控制能力。 2 液压 下伺服系统的组 成和功能 。本 系统 主要 由高压泵站 、控制阀组 、蓄能器、伺服液压缸 7 0 ， 争磊 棚工 以及连 接管路 等装置组 成 ，与计算机 系统 、测厚 仪、位移传感器、压 力传感器等构成位置闭环控制 系统。 本台轧机选用 了高精度 、高分辨率的位移传感 器和 压 力传 感器 ，实现 连续 线性 反馈控制 ，从而 使 轧制 力波 动 、工作机座 的弹跳 以及其 他 因素对 辊缝 的影 响通过液 压缸位 置闭环控 制 系统 自动完 成补 偿 ，调 整和控 制轧机辊 缝并 实现厚 度 自动控 制 。另外伺服液压缸行程仅6 0 ram，油柱高 度低 ， 可以提高 位置精 度和液 压缸的 固有频率 ，有利于 获得最大刚度 ；速度响应快 ，辊缝改变0 ． 1 mm仅需 0 ． 0 5 ～0 ． 1 S ；位 置分辨率0 ． 0 0 2 mm，能实现“ 恒辊 缝”控制 ，可以获得厚度均匀、高精度带材 。利用 安装在液压缸上的压 力传感器检测液压缸 内的压力 来检测轧制力 ，并将其反馈到压 力闭环 回路 中去 ， 以调节轧机厚度控制 系统的刚性并作为动态压力反 馈信号 ，改善系统的动态特性 ，由计算机进行实时 控制和 自动调节 ，从而获得最小的带材纵 向厚度波 动 。 “ 恒辊缝 ”控制是提 高带材厚度精 度的主要方 法 。 2 ． 偏八辊液压轧机液压伺服系统的调试 液压伺服系统 的调试是该机组流体 系统调试 中 的重要环节 ，调试结果直接关系到轧机液压伺服 系 统的性能及其系统工作的可靠性，对成品精度起着 非常重要的作用 。在调试前熟悉所需技术文件 ，了 解 系统的控制思想 ，对整个 系统的控制元件和执行 机构要有一定的认识 。 电液伺服 阀是 电液转换元件 ，也是功率放大元 件 ，是电液伺服 系统的核心 。它的工作可靠性直接 影 响到液压伺服系统的性能。电液伺服阀对液压油 的清洁度要求很高 ，油液污染是 引起伺服 阀故障和 液压元件过早磨损甚至损坏的重要原因 ，所以对过 滤要求特别严格。在调试前必须对各路管道及系统 回路进行 清洁度循环清洗处理 ，油液清洁度必须达 f lj NA S 1 6 3 8 5 ～6 级，相当于q S O 4 4 0 6 标准2 0 ／ 1 8 级要 求。 调试前制定周详的调试 计划 ，清理所有设备周 围的杂物 ，设置安全设施和标志 ，并对操作者进行 必要培训 ，参与人 员明确分工 ，统一指挥 。做好安 全文明生产工作 ，确保 人身和设备安全 ，使调试工 作顺利进行 。 1 伺服液 压站调试 。伺 服液压站主要 由恒 压变量泵 、循环泵 、背压泵 、蓄能器、过滤器 、冷 却器、液位液温控制器以及阀站等组成，给A G C 系 统 和电液伺服阀提供一 个稳定的工作压 力，满足 电 液 伺服 阀供油条件。调试步骤 ①熟悉技术文件 ， 根据装 配图检查管路连接是否正确可靠并认定各液 压元件的位置 。②确认 蓄能器的氮气压 力是否与说 明书一致 ，将溢流阀手柄全部松开、开 启吸油管路 上 的截止 阀、减压阀置于最低压力位置 。③先手 动 盘车 ，转动灵活、无卡 阻现象后点动电动机确认 方 向无误再 进入 循环 泵及主 泵的调试 。 ④启动液压 泵 ，将液压 系统 压力调整No ． 5 MP a ，拧松相关排 气阀排净液压缸 及各管道 中的气体 。⑤动作正确后 先从主溢流阀开始 ，逐次逐级调整各分支 回路的各 种压 力阀 。⑥与电气配合调整液位 、温度传感器、 压 力继 电器 、行程开关等各发讯元件达到系统控制 要求 。⑦确认管道压力试验合格 、油液清洁度化验 合格 、各运动部件状态 良好、电气设备安装完毕满 足试车条件后 ，方可进入系统调试 。⑧压力调定符 合设计要求后将锁紧螺母拧 紧。 2 AGC系统调试步骤 ①检查确认蓄能 器 的充气压力。②根据原理 图、装配图和配管图确认 各 个执行 元件是 由哪 个支路 的 电磁 阀操纵 。③将 A G C 液压装置上 的冲洗板换为 电液 伺服阀 ，协助 电 气人 员按说明书作极性检查将电气线路连接好并再 次确认。④伺服液压缸和相关管路经仔细排气后测 定最 低启动压 力并记录 。⑤电气AGC系统 处于开 环状态 ，进行辊缝控制调试时机架 内为空腔 ，将 系 统压力和杆腔的背压调整适当，作液压自身负载控 制 。压下液压缸上下运动数次 ，确认是否满足位置 设备s维修 | l - q u i p me n t a n d Ma r i n t e n a n c e 精度需要。⑥进行压下液压缸的位 置闭环和压 力闭 环 的调试 。⑦待系统的稳定性 、控制精度 、动态响 应等指标达到系统控制性能要求后再将系统压 力提 高到工作设定压力值 。⑧电气A G C 系统切入到闭环 状态 ，利 用动态调试 仪器和微机在线调试 ，测试 出 系统的特性 ，进一步校正参数 ，确定满足设计要求 后并记录。⑨电气将压下液压缸上 的安全溢流 阀进 行最大轧制力压 力 最大极限压力标定后锁定保 护值。 3 辊 型调 整系统调试 。与压 下系统调试大 致相 同，油液清洁度及管道试压合格后 ，确认极性 换 装 电液伺 服 阀。电气切换 到开环 状态 ，将 系统 压 力逐次逐级调整 ，同时进行各液压缸排气并试动 作 。正常后 电气进入压力环 、位置环手动调试 ，调 整 颤振信号 的频率 和振幅 ，使分辨 率处于 最高状 态 ；待系统的稳定性 和控制精度指标满足性能要求 后 ，将系统压力提高到工作压力值 ，然后进入 闭环 状态 ，进行 电气控制动态调试 ，直到满足控制性能 指标为止。最后与电气配合将同路_ 卜 安令溢流 阀进 行标 定后锁定保护值 。 3 ． 现场改进措施 生 产过程 中出现 开卷机纠偏系统液压缸外泄漏 和工作辊夹紧不稳定问题 ，具体 改进措施如下 I EP C q 偏 系统的伺服液压缸使 用一 段时 间后液压缸活塞杆处 产生外泄漏 ，液压缸活塞杆处 的密封 圈经常需 要更换 ，影 响了生产并 增加 _『维 护成本 。发现问题后 ，笔者根据 自己多年来的装配 经验结合现场实际情况判断 这是 由于E P C 液压缸 密封件 因受 力不均匀产 生单侧磨 损 。用量仪进 行 位移检测后 ，发现卷取机作用力中心线与E P C 液压 缸 中心轴线交叉 ，卷取机纠偏系统在工作时E P C 液 压缸承受的侧向力使活塞杆伸出困难加速 了密封件 磨损。产生两作用线交叉的根源是 因为卷取机与底 座在水平方向做相对移动 ，移动副采用的是滚动摩 擦 承受卷取时的恒张力 ，互 为支点的两组滚轮在短 距离内往复运 动 ，滚轮表面 与卷取机滑座受力面以 及滚轮 内孔与销轴 圆周表面 因压强太大 ，造成磨损 不均匀而失效 ，最终导致位置精度被破坏 ，这是造 成卷取机作用力中心线与E P C 液压缸轴线产生交叉 的主要原因。找 出原 因后笔者首先提 出将底座与卷 取机的滚动摩擦副改为滑动摩擦导轨，在底座侧受 争 磊 ～ 一 ￡ 7 1 设备s维修 J L q H i p me n t a n d M a i n t e na n e e P L C 与单片机在改造进I1 设备中的 应用 苏州苏福马机械有限公司 江苏2 1 5 1 2 9 陆伟红 俄 罗斯 乌里 扬 诺 夫 重 型 及 特 种 机 床 厂 生 产 的UF 5 2 2 5 型龙 门铣床 ，其工作 台长度 8 m，宽度 2 ． 5 m，工作 台最大载重6 0 t ，是机械制造行业的重 要设备 ，主要用于加工大型机架 、机械框架 ，其4 个动力头可 以同时进 行粗 、精加 工。但 由于 电气 控制系统较 落后 ，使 得整个机床 运行 的可 靠性较 差 ，电气的故障率较 高 。操作 站与 电控 箱之间采 用K2 4 数控 装置 ，该 机床数 控装置有 主显示 屏和 辅显示屏 ，以及X 、Y 、z 三个坐标显示屏 ，具有加 工程序 编辑 ，检查 与编辑工艺 指令 ，查 询程序 帧 幅 ，帧 幅移动顺序号 ，还包括其 他3 7 条功能 。很 多芯 片是前苏联 制造 ，现在 国际通用 的控制芯 片 无法替代。 俄龙 门铣床的P L C 是前苏联本国产品，其机床 共有2 2 4 个输 入点，由信号输入板 、信号输出板 、 读写存储 器板 、只读存储器板、框格 间联接板 、微 处理板、电源板 、编程器板等组成 ，输入板共有 1 4 块 ，用于接收继 电器和光 电管来的信号。输 出板有 2块 ，1 1 2 个直流输 出点，7 2 个交流输出点 ，整机 约4 0 8 个 点，控制 四个动 力头上 、下左 右移 动及工 作台前后移动 ，该 系统应用极不广泛。为此 ，我厂 与北京机床研究所下属机 电公司合作对K2 4 数控装 置及KI -I O1 1 - 0 5 P L C进行改造 。 1 ． 硬件配置 为 了用通用器件设计一个与机床功能相当的系 统 ，采用微型机 4 8 6 或5 8 6 从可靠性和可操作性 两方面来讲都是不可行的 。我们用8 0 C 3 1 单片机为 中央处理器 ，通过扩展其外部接 口电路来完成整个 系统。 力面每处增加 厚度为 1 5 mm铣有油沟的铜 衬板作 承 导 件 ，在卷取机滑座侧面对应位置增J ／ H 4 块 厚度为 3 5 mm经表面淬火处理的4 5 钢质滑板作运动件并 调 整好 间隙；增加手动干油泵，定时加 注润滑脂 ；然 后将E P C 液压缸衬套耳环换成球铰耳环与卷取机联 接 ，使卷取机滑座对于活塞杆处于浮动状态 ，现场 改进后从根本上解决 了E P C 液压缸外泄漏问题 ，液 压缸使用寿命得以延长 ，至今未 出现液压缸泄漏现 象 ，工作状态稳定可靠。 2 轧制时由于轧件咬偏等原因引起的轴向 力使工作辊夹紧液 压控制 回路 产生较大的反力，夹 紧缸稳定性受到影 响。这是 由于控制阀组到液压缸 的连接管路太长、管路受压弹性变形以及液压油的 可压缩性 同时也受到元件加工精度的限制等因素影 响，导致系统压力不稳 ，引起夹紧缸瞬时退缩 。笔 7 2 参磊 棚工 者根据流体力学原理 ，结合现场实际情况 ，首先将 装置上原有的液控单 向阀改换成 电磁锁阀 ；增设蓄 能器装置补充系统泄漏 ，稳定系统压力 ；再将锁阀 装置 由地下油库移放到离夹紧液压缸较近 的位置安 装 ，缩短 阀组与夹紧液压缸之间的连接管路 ，将液 体的可压缩量降到最低 。采取上述两种方案后解决 了工作辊 锁定问题 ，轧制过程中工作辊位置保持不 变 ，使板形精度得以稳定和提高。 4 ． 结语 将工作辊锁定和伺服液压缸的漏油问题在现场 采取技术措施进行了改造和完善，予以彻底解决 ， 经过两年 来的生产使用 ，设备运行状况 良好 ，使企 业取得了较好的经济效益。MW 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 0 9