电液型水平连铸拉坯控制系统.doc

PAGE 一．前言 　　 随着现代化工业生产对钢材的需求量日益增加，连铸生产能力已经成为衡量一个国家工业发展水平的重要指标之一。在连续铸钢工艺中，模铸和弧形连铸由于技术较为成熟，已被广泛使用。近年来，水平连铸因具有投资少、铸坯直等多方面的优点而日益受到人们的重视。但水平连铸技术难度较大，目前，国际上德国和俄罗斯水平连铸技术水平较高，日本一些钢铁企业也采用了水平连铸技术。衡阳钢管有限公司是我国掌握水平连铸技术较好的厂家，该公司采用全水平连铸技术，铸坯一次合格率达到了98%以上。在水平连铸工艺中，水平连铸机拉坯辊速度控制是水平连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响铸坯生产产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。 设计系统如图1所示。它采用电液伺服控制技术，综合了电气控制和液压控制的优点，并全部采用国产元器件组装，便于推广应用。 图1电液型水平连铸拉坯控制系统示意图 二、系统组成和工作原理 电液型水平连铸拉坯控制系统是水平连铸钢设备的心脏，它由电气控制部分和液压驱动机构组成，如图2，其中包括速度指令设定器、校正回路、伺服放大器、电液伺服阀、液压马达，直流测速机和液压源等部件。 图2水平连铸钢坯拉辊速度控制伺服系统 VC-1型电液速度控制仪是发出拉坯动作的控制信号和进行速度闭环控制的电控装置，其基本电路图如图3所示。 图3电液速度控制系统仪基本线路图 2．水平连铸机拉坯辊速度控制系统 2．1电液伺服调速系统 　　液压传动曾是连铸生产中拉坯装置的主要驱动方式，水平连铸机拉坯辊速度控制系统原来也采用电液伺服阀调速系统。　　该系统于1991年投入运行。电液伺服阀调速系统的主要优点是抗负载扰动能力强，其动、静态性能也基本能满足当时连铸生产的需要，但是液压伺服驱动也存在一些固有的不足之处，主要有: Ⅰ 由于液压油泄漏和可压缩性等原因造成液压传动不能保证严格的传动比； Ⅱ 液压传动对油温比较敏感，调速系统稳定性易受温度影响； Ⅲ 为了减少泄漏，液压元件制造加工精度要求高，因而造价较贵。 　　此外，维护工作量大，出了故障检修较复杂，这些因素都直接影响了连铸生产铸坯产量和质量的提高，限制了生产规模的扩大，随着作业时间的增长，已难以满足生产的需要。 2．2 交流变频调速系统 　　随着电力电子技术和控制技术的发展，交流电机变频调速技术日益成熟，交流变频驱动调速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，电动机维护量大大降低，交流变频调速性能也已接近或达到直流调速水平，能够满足拉坯辊速度控制的需要，因此，衡阳钢管有限公司在1998年对拉坯辊速度控制系统进行了改造，采用交流变频驱动取代了原来的电液伺服驱动方式。　　系统中采用美国A-B公司的变频器和该公司的1326AB系列交流伺服电动机实现对水平连铸机拉坯辊速度的伺服控制。该系列变频器具有频率控制、矢量控制和伺服控制等多种控制方式。考虑到拉坯辊电动机频繁启动、停止和正反转，应用中选择矢量控制方式，这一方式采用空间磁场定向控制，在1：10的调速范围内不需要速度实际值的反馈，就能实现高精度的速度和转矩控制，完全可以满足拉坯速度控制的要求。 2.3．速度控制方式 　　连铸机拉坯辊速度有按照速度曲线自动调速和手动点动调速两种方式，前者用于正常拉坯时的速度控制，后者用于进行送引锭杆操作。 2.4．工作原理：速度指令设定器按拉坯工艺要求发出拉坯型号，经校正、放大送入伺服阀线圈，伺服阀输出与电信号成比例的压力油流，进入液压马达油腔，从而使液压马达运转，通过齿轮减速箱驱动拉辊。 给定输入拉坯信号，通过控制拉推速度V1，V2和拉推时间t1,t2值，达到控制拉推步距s1,s2值，以实现水平连铸所要求的拉坯动作。通过安装在齿轮箱和拉辊同轴上的速度传感器（直流测速机），把反馈信号检测出来，经过衰减、滤波，把反馈信号送到校正回路的加法器端子上与给定输入信号相比较，其差信号通过伺服放大器转换成电信号，驱动伺服马达，从而使拉辊处于稳定工作状态。 三、主要技术指标 控制系统主要技术指标设计值和实测数据，如表1所示。 水平连铸拉坯电液伺服系统主要技术指标对比表（表1） 项目 符号 单位 对比情况 备注 研制协议书数据 设计数据 实测数据 拉拔频率 次/分 30~100 30~100 1~120 工况拉坯60~100 最高频率 次/分 120 150 冷调试 拉拔时间 秒 0.2~1 0.2~1 0.15~5 可调，由频率和拉推时间决定 反推时间 秒 0.2~1 0.2~1 0.15~5 拉拔步距 毫秒 10~60 10~60 可任意选择 反推补缩量 百分比 10% 10% 可任意选择 引锭杆量大瞬速 米/分 12 12 16 减速箱输出力矩 公斤米 400