轧钢自动化酸轧联合机组方案BD课件

轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD主要内容液压辊缝控制，简称为HGC(HydraulicGapControl),或者RGC（RollGapControl)。机架间张力控制，简称ITC(InterstandTensionControl)。自动厚度控制，简称AGC(AutomaticGaugeControl)。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD系统结构（外环－内环）2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD内外环结构

2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）主要内容概述：检测及执行单元等；控制模式：辊缝控制，轧制力控制；控制技术：伺服阀特性补偿，泄漏检测等；辊缝标定；机架安全；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）概述液压辊缝控制功能（HGC）主要实现机架的辊缝或轧制力控制，以及倾斜控制或轧制力差控制。每个机架安装有两个液压推上（压下）缸，一个在操作侧，一个在传动侧；液压缸位置通过安装在每个液压缸内的sony磁尺进行检测。轧制力则通过轧制力仪或者推上缸主油路的压力传感器进行检测。缸固定，活塞运动。每个活塞的运动由液压回路的油流量确定，伺服阀控制油流量，伺服阀线圈电流设定来自控制器的模拟输出。轧制线2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）概述比例伺服阀：200L/min，快速打开；伺服阀：90L/min，精细调节；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）辊缝控制：对于两侧辊缝，实际辊缝＝零辊缝位置－实际位置。其中，“零辊缝位置”来自标辊程序，作为辊缝计算的基准点；零辊缝位置：类似使用“增量编码器＋接近开关”测量位置时的接近开关，简单地说，即把两侧的轧制力均加载至300ton（人为定义）时，测得的液压缸的位置。例如，加载完毕，假设两侧的磁尺位置读数为50mm，那么此50mm即为零辊缝位置，定义此处的辊缝为0；当液压缸下降，磁尺位置读数为40mm时，此时两侧辊缝＝50mm－40mm，即10mm；辊缝标定平均辊缝即两侧辊缝的算术平均值，辊缝倾斜即传动侧辊缝减去操作侧辊缝所得差值（人为定义）；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）轧制力控制：实际轧制力由轧制力仪测量或者根据安装在液压油路中的压力传感器检测信号进行计算。使用压力传感器计算，单侧液压缸推上力＝该侧液压缸活塞侧油压*活塞侧横截面积－该侧液压缸杆侧油压*杆侧横截面积；单侧轧制力＝该侧液压缸推上力－（下支撑辊重量＋下中间辊重量+下工作辊重量）/2－弯辊力；液压辊缝控制－概述总轧制力即两侧轧制力之和，轧制力差即传动侧轧制力减去操作侧轧制力所得差值（人为定义）。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制控制模式单独辊缝控制－位置模式，以各侧的辊缝作为控制对象（分别闭环控制），用于辊缝标定及单缸调试；单独轧制力控制－轧制力模式，以各侧轧制力作为控制对象（分别闭环控制），用于辊缝标定；平均辊缝控制－位置模式，以平均辊缝作为控制对象，用于位置模式轧制；总轧制力控制－轧制力模式，以总轧制力作为控制对象，用于轧制力模式轧制；通常应用于末机架的光整模式；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制控制模式倾斜控制－控制倾斜，用于位置模式轧制；轧制力差控制－控制轧制力差，用于轧制力模式轧制；模式切换保证切换的互斥性；通过赋值当前值＋斜坡函数实现辊缝控制和轧制力控制之间的无冲击切换！！2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）伺服阀特性补偿伺服阀的流量与其入口、出口间压力差的平方根成正比，使得伺服阀在控制系统表现为一个非线性环节，并导致整个伺服系统响应变慢。为了补偿这一非线性环节，可以通过对伺服阀输出乘以一个可变增益来实现：其中，Ps为系统压力，△P为伺服阀入出口压力差。由于进出油两种情况下入出口压力差不同，所以补偿增益也需要分两种情况考虑2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）PsPmP=Ps-PmPmP=Pm到油箱PsPmP=Ps-PmPb到油箱PsPmP=Ps-PbPb到油箱3-way4-way油流动方向移动位置伺服阀特性补偿2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）伺服阀泄露检测伺服阀在长期运行后其性能将逐渐下降，泄漏（或称零漂）增加。通过一个偏差积分单元监测伺服阀的泄漏情况，当泄漏检测值到达一定的限幅值后，伺服阀报警，提示更换伺服阀；参考值恒定检查RefErrOutSat2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）伺服输出

PID调节器伺服阀参考值位置参考值位置反馈伺服阀流量线性化补偿PsPm伺服阀泄露补偿增益选择2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）控制输出当采用平均辊缝控制时：传动侧输出＝平均辊缝控制环输出＋倾斜控制环输出；操作侧输出＝平均辊缝控制环输出－倾斜控制环输出；当采用总轧制力控制时：传动侧输出＝总轧制力控制环输出＋轧制力差控制环输出；操作侧输出＝总轧制力控制环输出－轧制力差控制环输出；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）辊缝标定辊缝标定的目的就在于找到各侧的零辊缝位置辊缝计算，为辊缝计算提供参考点；酸轧机组中的机架标定分为有无带钢标定和有带钢标定两种；无带钢标定有带钢标定2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD液压辊缝控制（RGC）机架安全辊缝锁定急停按钮；“机架锁定”按钮；辊缝倾斜（轧制力差）超限；检测元件（SONY磁尺，压力传感器）故障伺服阀（泄漏检测，阀芯反馈等）故障；辊缝快开上游发生断带；拍下辊缝快开按钮；轧制力超限；液压站故障；机架卸荷有快开请求，同时，伺服系统（检测元件，执行元件，液压站）故障；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD机架间张力控制（ITC)系统结构速度张力模式/辊缝张力模式2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD机架间张力控制（ITC)速度张力模式穿带期间采用速度张力模式；另外对于4-5机架间张力，当末机架工作于光整模式时，采用速度张力模式；速度张力模式又分为张力连续和张力极限两种方式。张力连续指张力控制器连续调节使张力保持为恒值；张力极限指张力控制器仅在张力超限时进行调节，当张力调回目标区间时，控制器被保持。辊缝张力模式轧制期间（>36m/min）采用辊缝张力模式速度张力模式；辊缝张力模式采用张力极限方式；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD机架间张力控制（ITC)2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD机架间张力控制（ITC)控制说明；以1-2机架间张力控制为例：当穿带进入ST2后，1-2之间设定为穿带张力，采用张力连续方式，使带钢保持REF恒定，防止带钢跑偏。穿带进入ST3后，1-2间张力为设定张力，采用张力极限方式进行控制，当实际张力位于（TMIN,TMAX）内时，控制器不调节，当张力波动至（TMIN,TMAX）以外时，控制器投入，调节张力进入（TL2,TH2）区间时，控制器被保持。开始轧制，辊缝张力模式下，采用张力极限方式，当实际张力位于（TL1,TH1）内时，控制器不调节，当张力波动至（TL1,TH1）以外时，控制器投入，调节张力进入（TL2,TH2）区间时，控制器被保持。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)系统结构模式１：第五机架-光辊2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)系统结构模式2：第五机架-毛辊（光整模式）2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－入口AGCC1机架前馈（FF1)前馈控制用于补偿入口来料厚度的动态偏差。入口测厚仪采样测量一段未轧带钢的偏差（该测量段长度可调），然后跟踪该测量段至其通过C1辊缝时，通过比例调节器输出调整C1机架辊缝，同时对C1机架前张力辊速度进行修正，以补偿辊缝调节引起的张力波动，并保持进入C1机架的金属秒流量恒定。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－入口AGCC1机架反馈（FB1)反馈控制用于获得带钢所需的绝对出口厚度。C1机架余下的带钢厚度偏差由出口测厚仪THG1进行测量，取采样段内测量值的平均值作为实际厚度偏差（采样段长度可调，如可取出口测厚仪与C1辊缝的距离）。厚度偏差经过一个积分控制器后作用于C1机架辊缝，直到出口偏差为零。同样地，在调节C1辊缝的同时对C1机架前张力辊速度进行修正，以补偿辊缝调节引起的张力波动，并保持进入C1机架的金属秒流量恒定。该积分控制器通过改变积分增益进行优化，积分增益由控制系统的纯滞后时间决定，该纯滞后时间为采样段带钢从辊缝至出口测厚仪的时间延迟，因此在算法中引入了速度，辊缝和测厚仪间的距离越短，系统滞后时间越短，反馈厚度控制质量就越好。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－入口AGC2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－入口AGCC1机架秒流量（MFC1)由于前馈控制是开环控制，要求系统模型参数准确性，很难完全消除厚差。而反馈控制虽然是闭环控制，却存在由于系统带有纯滞后环节而响应缓慢的问题。而秒流量控制则解决了上述两种控制方式的不足，兼具了准确性和快速性。秒流量控制能够计算出带钢在辊缝中变形的带钢单元出口厚度值。根据秒流量方程: h1＝v0/v1×（H0+h0）－H1式中：v：带钢实际速度（由激光测速仪测得） H：带钢厚度设定值 h：带钢厚度偏差所以不再需要等待带钢出口由轧机出口测厚仪测得的厚度值，这种控制方式能够对入、出口厚度偏差作出快速反应，避免了辊缝与出口测厚仪的时间延迟。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－入口AGC2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－入口AGCC2机架前馈（FF2)C1机架后余留的厚度偏差被测厚仪THG1记录下来，存入存储器缓冲区中，并跟踪至C2机架的辊缝，然后转换成适当的速度修正应用到C1机架和入口张力辊中，以保持进入C2机架的秒流量恒定。为了尽量减少C1-C2机架间张力的波动，C2机架辊缝控制需根据速度修正成比例地同时进行调整。同C1机架前馈一样，控制信号也需经过跟踪（FIFO)输出给C1机架和入口张力辊速度控制进行修正。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－出口AGC出口反馈（FB5S/FB4R)FB5S:该模式用于最后一个机架采用的光辊轧制。利用C5出口测厚仪产生的厚度偏差信号作为反馈控制的修正信号作用于C5机架的速度修正，由于C4-C5间张力设定总是保持恒定（张力控制中，允许张力实际值在设定值上下的一个范围内，此时张力调节闭环无输出），所以需要C5机架的辊缝控制的同步调整以补偿速度调节引起的过大的张力波动。。FB4R:以下两种情况时采用模式2：第一，当来料板形不好，而所轧产品厚度及硬度用4台轧机轧制就能到达所需出口厚度，最后机架就相当于平整或光整机架；第二，C5采用毛辊轧制。末机架的轧制力保持常数，C5出口测厚仪产生的厚度偏差信号作为反馈控制的修正信号作用于C4机架的速度；为了保持与C5机架以及卷取机的速度关系，由厚度控制给出的速度偏差也必须应用到C5机架以及卷取机的速度控制上。

为使C3-C4间张力设定总是保持恒定，需要C4机架辊缝控制的同步调整以补偿速度调节引起的过大的张力波动。2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－出口AGC监控AGC（Monitor)出口反馈的输出量改变了C4机架和C5机架的工作状态。由于希望C4机架和C5机架尽量保持相对稳定的工作状态，因此对出口反馈的调节量作了限幅，监控AGC将出口反馈的“超限”部分补偿转给入口AGC进行调节。在监控AGC中，对出口AGC输出值超出限幅部分进行积分。与C1机架反馈类似，该积分器通过C1机架到C5机架出口测厚仪传输时间进行了优化。监控AGC的输出分解为以下两部分： －C1机架速度 －C1出口测厚仪的厚度偏差最终的结果是改变进入机架的金属秒流量；2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－偏心补偿偏心补偿为了弥补轧辊热膨胀、磨损、弹性变形造成的轧辊偏心对辊缝的周期性影响，使轧辊在受力和受热轧制时，仍能保持平直的辊缝，采用了轧辊偏心补偿。

偏心信号有三种方式：一是入口张力，将张力通过转换系数（DF_DT）转换成轧制力参与计算得到偏心信号；二是出口厚度；三是直接选择轧制力作为偏心输入信号来参与计算。将偏心信号按照傅里叶级数展开：，其中：恒定轧制力

：支撑辊转动角速度2023/7/18轧钢自动化酸轧联合机组方案38页BD自动厚度控制（AGC)－偏心补偿偏心补偿因此补偿信号主要有6个谐振器组成，其中3个用于上支撑辊，3个用于下支撑辊；对于每组3个谐振器，