三辊连轧管机液压辊缝控制系统

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1、总第152期山西冶金r0tal1522014年第6期SHANXIMETALLURGYNo．6，2014

2、葛饕敷凫馘誉

3、三辊连轧管机液压辊缝控制系统郝志红(太原重工股份有限公司技术中心，山西太原030024)摘要：介绍了韩国日进中18Olnln三辊连轧管机组采用的连轧管机辊缝控制系统的设备结构、电气控制系统以及头尾削尖功能的实现。关键词：连轧管机组辊缝控制头尾削尖中图分类号：TG333．8文献标识码：A文章编号：1672—1152(2014)06—0059—03韩国日进180mm三辊连轧管机组是一条由太原重工自主设计及制造的连轧管机组，它标志着我国拥有自主知识产权的

4、三辊连轧管机组开始进军国际市场。该设备采用了目前最先进的液压辊缝控制系统(HydraulicGapControl，简称HGC)。HGC集成了轧钢工艺、机械、液压、电气等专业的最新研究成果，满足了无缝钢管机组生产高精度无缝钢管需要。连轧管机的液压辊缝控制在无缝钢管生产中十分关键，它直接关系到钢管几何尺寸精度及切头切尾长度，从而影响钢管的成材率以及经济效益[。1辊缝控制系统的设备结构及主要功能1．1HGC设备结构连轧管机组共有5个主机架，每个机架的三个轧辊成120。交叉布置，相邻机架间的轧辊交错60。。连轧机架的每个轧辊由单独的液压小舱控制，l一位移传感器；2—平衡缸

5、；3一主缸；4一轧辊这样可以方便实现单个轧辊位置调整，其结构原理图1连轧管机机架轧辊布置示意图如图1所示。1．1．1机架主缸的驱动设备杆腔低压阀：每个机架的三个主缸的杆腔由一伺服阀：每个机架上有三个伺服阀，用来控制主个双电磁铁两位四通电磁阀控制缸的位置。伺服阀选用MOOG的D661系列伺服阀，1．1．2机架平衡缸的驱动设备具有控制精度高，直线性好，死区小，灵敏度高，动态平衡缸保压阀：每个机架上有一个平衡缸保压性能好以及响应速度快等优点，是电液调节系统的阀，是一个单电磁铁两位四通锁阀。核心和关键。平衡缸调整阀：平衡缸调整阀是一个双电磁铁快开阀：每个机架上有三个单电磁

6、铁两位两通三位四通换向阀。每个机架上有三个平衡缸调整阀。快开阀，得电时液压缸快速打开。1．1-3机架液压小舱的检测元件锁紧阀：每个机架上有三个单电磁铁两位四通三个主缸主腔压力传感器(4～20mA)，一个主锁紧阀，失电时液压缸锁紧。缸杆腔压力传感器(420mA)，三个主缸位移传感器，SSI输出信号，分辨率为0．001mm。收稿日期：2014—09—111．2HGC系统功能作者简介：郝志红(1982一)，女，硕士研究生，主要从事电气技术工作，工程师。E—mail：haozhihong666@163．corn1)轧辊的精确定位和调整。液压小舱要实现“全山西冶金第37卷E

7、-mail：sxyjbjbO126．COB缩回”、“插入位置”、“轧制位置”的准确定位以及在为了能够实时监控轧制过程中的数据，还配置线调整等功能。了PDA数据采集系统，在机架上装了高速数据采集2)过载保护功能。能够实时监控轧制力的大小，卡ibaSM128V，配合IBA软件可以快速采集TDC中当轧制力大于报警阈值时，会产生相应的报警信号的数据，采集周期可以达到1ms[。和保护动作。2．3系统通讯3)头尾削尖功能。依照预先设定实现头尾削尖1)人机界面HMI与TDC的通讯是通过以太网可以降低壁厚偏差，减少切头切尾损失，提高成材率。来实现的。HMI通过以太网下传轧制参数、

8、工具尺寸2电气控制系统和一些控制命令，包括轧制位置、头尾削尖长度和压2．1控制原理下量等参数。人机界面上还显示着轧制的理论数据、轧制时，通过采集安装在液压小舱上的压力传过程数据以及报警信息等。感器和位移传感器的信号，计算出实际的轧制压力2)连轧管机还配置了2个西门子s7—400PLC，和辊缝值。将实际的辊缝值与给定值相比较，对其偏TDC与用于限动电机及主传动的控制的PLC之间差进行PID调节，将控制信号输出到伺服阀，伺服阀的数据交换使用PROFIBUSDP通讯方式。驱动油缸从而实现对轧辊位置的闭环控制。系统的3)TDC与PDA数据采集系统采用光纤的通讯控制框图如图

9、2所示。方式，这样可以快速地采集轧制过程中的数据，便于2．2TDC控制系统数据分析。对于液压辊缝控制系统，其控制周期要求在3削尖轧制功能2～3ms以内，使用常规的PLC不能满足液压辊缝控3．1削尖轧制原理制系统高速性的要求。PLC中PID的功能最初是被连轧管机组在生产时，钢管会出现头尾壁厚增设计用来控制温度或者气压的，而不是用于压缩比厚的现象，其原因主要有三个方面：一是经过连轧管极小的流体的。PID的时间常数不能达到毫秒级。所机时，钢管的头端和尾端无张力作用；二是连轧管机以三辊连轧管机HGC的电控部分采用了目前最先在“咬钢”和“抛钢”阶段，液压小舱由于压力的突变进

10、的西门子公