80吨架可控供配电机厚度控制系统研究

80吨架可控供配电机厚度控制系统研究

1对低热值产品进行技术改造随着经济的可持续发展，所有行业对窄带钢的质量要求都越来越高。然而,由于目前大多数窄带轧机的装备与工艺较为落后,产品表面质量差,成材率低,因此,需要对已建成的、问题较多的窄带轧机进行技术改造。目前主要采取以下几方面措施:采用AGC系统;保证张力轧制;提高卷重;改造工艺冷润系统等。其中,采用AGC厚度自动控制技术是一种投资少、见效快、切实可行的现代化改造手段。本文主要介绍某钢厂800单机架可逆式四辊冷轧机的厚度控制系统及实际应用情况。2干预式agc技术的介绍2.1u3000厚度调节在进行厚度自动控制时,要用到轧制时的弹塑性曲线来表示轧件和轧机的相互作用,如图1所示。根据轧制时的弹塑性曲线可得出弹跳方程:h=S0+(P−P0)/K(1)h=S0+(Ρ-Ρ0)/Κ(1)式中S0——预压靠时的原始辊缝P——轧制时轧制压力P0——预压靠时轧制压力K——轧机刚度系数为了消除各种原因造成的厚差,运用轧制时的弹塑性曲线,可采用各种不同的厚度调节方案和措施,具体有如下几种方法。(1)调压下。调压下是厚度控制最主要的方式,常用来消除由于轧件和工艺方面的原因影响轧制压力而造成的厚度差,调压下方法包括反馈式、厚度计式、前馈式、秒流量法液压式等厚度自动控制系统,广泛应用于热连轧、冷连轧的头几机架、单机架冷轧机上。(2)调张力。调张力即利用前后张力的变化来改变轧件塑性变形线的斜率以控制厚度。这种方法在冷轧薄板时用得较多。但目前在冷轧厚度控制时不单独应用此法,往往采用调压下与调张力互相配合的联合方法。(3)调轧制速度。轧制速度的变化影响到张力、温度和摩擦系数等因素的变化,故可通过调速来调张力和温度,从而改变厚度。2.2agc的方式对于单机架冷轧机的AGC控制,由于其结构简单,因而厚控方式也多种多样。除了常见的反馈AGC、厚度计式AGC、前馈AGC、压力AGC外,近几年来又出现了秒流量AGC、直接测量辊缝的压力AGC、恒压力轧制等方式。传统的方法主要是采用监控反馈AGC和压力AGC联合控制的方法,这种方法可以消除大部分的来料厚差。3800.辊架自适应冷辊厚度控制器3.1u2004范围某轧钢厂ϕ750/ϕ250×800单机架可逆式四辊冷轧机,所轧材料为Q215、Q235等普碳钢以及08A1等优质钢,可轧带钢宽度100～600mm,轧速0～3m/s,年产钢材1～2万t。在技术改造中为这台轧机研制了计算机过程控制系统,包括直流传动系统的数字化改造、计算机规程设定系统、主机速度和准确停车控制系统、厚度自动控制系统、张力自动控制系统,从而构成了一个完整的两级计算机控制系统,实现了控制、管理一体化,见图2。3.2设备配置3.2.1测压头和辊缝仪(1)在800轧机的入口及出口处都安装了X射线测厚仪;(2)在800轧机的压下螺丝处安装了测压头;(3)在800轧机的压下螺丝处安装了光电编码器作为辊缝仪;(4)在800轧机的前后导向辊上安装了光电编码器作为测速仪。3.2.2ipc—计算机控制系统控制系统由两台工业控制计算机组成,分别称为上、下位机,其间通过双工串行口RS422进行通讯。所采用的工业控制机为IPC—610工业级PC机,能适应复杂恶劣的工业环境,满足温度、湿度、粉尘、冲击振动、电磁干拢等要求。在轧制过程,为了对轧机进行实时在线控制,必须即时采集、发送各种模拟量信号、数字量信号及脉冲量信号,包括轧制压力、张力、厚度、辊缝、速度。因此,采用了模拟量输入/输出卡、数字量及脉冲量输入/输出卡、开关输入/输出卡。3.3本控制系统模型的组成根据ϕ750/ϕ250×800冷轧机的轧制工艺过程,为了进行实时在线控制,提高轧制出口厚度的精度,提高劳动生产率,设计了一个复合反馈控制系统模型,主要是采用反馈(监控)AGC和前馈AGC联合控制的方法。这种方法可以消除大部分的来料厚差,对于轧机类拢动中的低频拢动,如支承辊轴承油膜、轧辊热膨胀、轧辊磨损也将通过采取相应的补偿法来克服其影响。该复合反馈控制系统模型的工作原理是:把输出量检测出来,经过物理量的转换,再反馈(或前馈)到输入端去与给定量进行比较,并利用比较后的偏差信号,经过控制器对控制对象进行控制,抑制内部或外部拢动对输出量的影响,从而减少输出量的误差。在本控制系统模型中,控制对象是轧机的轧制工艺过程,被控制量或输出量是带钢的轧出厚度。输入量则根据对控制对象和输出量的影响又可分为两种原则上不同的类型,一类是控制量或给定量,另一类是拢动量。在本控制系统中,只考虑对输出量有较大影响的输入量,故而给定量确定为设定出口厚度,拢动量确定为以下四类因素:轧件成分和组织的不均匀;坯料尺寸的变化;轧辊的热膨胀、磨损的偏心;还有摩擦系数的波动等。从结构上看,本控制系统模型是一个复合控制系统模型,其中包括一个厚度监控环、一个厚度前馈(预控)环、一个厚度反馈环。由于在系统中采用了数字计算机作为控制器,它的输入、输出和反馈各量都必须是离散的数字量,而执行机构输入的控制量也是离散的数字量,其输出量是连续的模拟量,因此,这一系统是由离散控制部分和连续控制部分组成,在两部分的接口处有控制信号的转换装置——数模转换和模数转换装置。由于在系统的采样过程中,信号是以脉冲列或数码的型式来传递的,因而又称为采样数字控制系统。本模型的基本环节组成见图3。(1)控制对象:指所要进行控制的轧制工艺过程。(2)执行机构:指由传动装置和调节机构所组成的机构,它直接作用于控制对象,使被控制量达到所要求的数值。(3)检测装置:指测厚仪、测压仪、测速仪、辊缝仪等一次仪表以及数据采集卡,用来检测厚度、压力、速度、辊缝等模拟量,并将其转换成为数字量。这些检测装置的精度和特性直接影响到控制系统的控制品质,是构成控制系统的关键性元件。(4)给定环节:是设定被控制量的给定值的装置,在要求控制精度高时,常用数字给定装置。(5)比较环节:比较环节将所检测的被控制量和给定量进行比较,确定两者之间的偏差量。该偏差量由于功率较小或由于物理性质不同,还不能直接作用于执行机构,所以,在执行机构和比较环节之间还有中间环节。(6)中间环节:中间环节一般是放大元件,将偏差信号变换成适于控制执行机构工作的信号。在计算机控制的系统中,中间环节一般由计算机来完成,实际上是计算机的一个功能程序,因此可以很方便的改变控制规律。4agc控制试验现场实际应用的基本设想首先是认真观察第一道次时的入口来料厚差,分析产生厚差的原因,根据产生厚差的原因不同,考虑合适的厚度自动控制系统来消除它;其次,合理分配各道次的厚差调整范围。经过现场实际应用,本AGC控制系统在实际生产中取得了比较满意的控制效果。现场原材料尺寸为(单位mm)(3.0～2.5)×(280～210),成品尺寸为(单位mm)(1.0～0.9)×(280～210),材质Q235BF或08A1。现场实时采集出口厚度数据,并经统计得出如下结果。人工轧制和AGC控制轧制的精度比较见表3。由表3可知,该轧机刚度较好,故而在人工轧制时厚差在±20μ范围之内的可达到80%,效果较不错。但是如果采用前馈加反馈AGC进行控制时,厚差在±20μ范围之内的达92%,效果良好。如果能将该800轧机的压下电机由电动式改成液压式,厚度控制的精度还可以有更大的提高。5设备更换、优化及建议(1)将前反馈加反馈的AGC控制系统在某轧钢厂80