厚板坯加热炉液压步进梁运动曲线的优化实践.docx

厚板坯加热炉液压步进梁运动曲线的优化实践【摘要】本文介绍了新钢厚板线加热炉步进梁系统的运动过程对加热炉液压系统存在的问题做了技术分析优化了步进梁的运动曲线为最终解决生产问题提供了理论依据。【关键词】步进式加热炉；电液比例调节阀；运动曲线1引言要想获得理想的产品质量现代化的轧材系统皆配置大型化的上下两面加热、多段供热的步进梁式加热炉以满足高产、优质、低消耗和生产操作自动化的工艺要求。步进式加热炉在运动中几百吨重的框架会产生很大的运动惯量且执行机构在瞬间承受的负载变化复杂采用炉底液压系统为步进式加热炉底传动机械提供动力要在控制中达到快速启动运行轻拿轻放并使其按照设定的程序和速度运行需要在控制系统中做程序优化和运动曲线整定。2设备简介新钢公司厚板线的2座加热炉皆是横装、横出的步进梁式加热炉进料端端部由推钢机装钢出料端端部由出钢机出钢。加热炉额定加热能力为175t/h（标准坯冷装）最大加热能力为：200t/h（标准坯冷装）热装最大加热能力：240t/h（标准坯600℃热装）加热炉的有效尺寸为：45050×8100mm（有效长×内宽）。加热炉所加热的主要原料规格：定尺板坯长度：短尺坯2500～3600mm长尺坯4800～7500mm最大板坯重量：短尺坯（双排）16.1t（250×2300×3600mm）长尺坯（单排）33.6t（250×2300×7500mm）布料方式为：单排双排（并排和错排）两种3步进式加热炉的运动过程步进梁的运动主要包括升降运动和平移运动采用双轮斜轨式步进梁机构包括提升框架和平移框架通过液压系统控制来实现以下操作：正循环（运输板坯前进）逆循环（运输板坯后退）踏步（使板坯作起伏运动）高位保持中位保持低位保持。步进梁上下和进退运动的位移量通过安装在其中一个升降液压缸内的线性位移传感器控制。为了保证设备运行安全在步进梁旁边设置4个前后、上下极限位置接近开关用于控制液压缸运动的极限行程。在自动方式下当炉内激光检测仪没有检测到有钢或炉内第一块钢的头部距离小于HMI上的设定的跟踪头部距离、并且满足出钢机在炉外和推钢机没在前进的条件时步进梁开始自动上升、前进、下降、后退动作；直到激光检测仪检测到有钢或炉内第一块钢的头部距离大于设定跟踪头部时步进梁停止前进并下降、后退到原位等待出钢。步进梁的前进步距为600mm步进一个周期大约45S。装料推钢机动作时步进梁必须位于中位以下即步进梁在上升至装料线以上或未下降至装料线以下时推钢机不能动作。反之推钢机未退至推钢起始位置时步进梁也不能动作当加热炉入口固定台架上有板坯时步进梁不得逆循环运动。4液压比例调节阀的参数设定由于电液比例阀容易使用计算机控制且控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点新钢厚板生产线加热炉选用德国REXROTH公司的VT5005阀该阀是带位置反馈的自动式比例方向控制阀比例阀能够根据给定的电流信号大小产生相应动作使工作阀阀芯发生位移阀口尺寸发生改变以成比例控制输出流体的压力和流量。此环节是电气控制信号与机械液压系统连接的关键部分直接影响到控制系统性能的发挥比例阀能够根据设定的启动加速度曲线控制比例阀的开度变化使相应的液压油的流量也发生变化驱动步进梁完全按程序中预定的加速度曲线运动起来。通过优化电液比例阀的基准电流及给定斜率等相关参数在生产运行中实现了步进梁高精度同步控制、平稳运行和准确定位。步进梁式加热炉在运动时比例阀的参数设定直接影响到整个系统的稳定性图1是步进梁升降曲线图。当步进梁在下降过程中图一所示的曲线如果速度斜坡过陡步进梁突然产生一个较大的速度在这一瞬间与升降油缸的有杆腔联接的管道很有可能被吸空导致液压油产生“水锤”现象而发出很响的啸叫声、冲击管道和油缸严重的造成液压系统漏油影响生产。经过仔细分析我们在程序中通过分段给定且在给定的加速斜率和减速斜率基础上按经典PI控制算法计算出平滑的速度曲线由PLC输出控制量作用到比例阀上使步进梁升降运动曲线的速度斜坡变缓达到减小步进梁上升、下降刚起步时的加速度的作用这样可以让与升降油缸的有杆腔联接的管道有足够的时间充满液压油从而避免啸叫现象的发生。为了防止油路系统的“水锤效应”在临近全开、全关位置时减小比例阀开度并延时开启和关闭截止阀。5步进梁运动曲线图加热炉自动控制系统采用SIEMENS公司最新PCS7系列的CFC和SFC控制软件编程对步进梁四个基本运动即上升、前进、下降、后退进行速度控制以减小其运动惯性和冲击。在每个运动的起始和终止