2050軋機(jī)自動厚度控制系統(tǒng)介紹

張鵬宇

（中鋁河南鋁業(yè)有限公司，河南 洛陽 471800）

設(shè)備介紹：我廠2050六輥冷軋機(jī)是洛陽有色金屬加工研究院研發(fā)的國產(chǎn)第一臺寬幅冷軋機(jī)。運(yùn)行幾年中，暴露了不少問題，先后進(jìn)行了加裝板形控制系統(tǒng)，AGC控制系統(tǒng)改造，噴淋系統(tǒng)改造等。通過幾年的改造，取得了比較滿意的結(jié)果，能滿足各種生產(chǎn)要求。

1 液壓AGC系統(tǒng)介紹

1.1 液壓AGC的特點(diǎn)

液壓 AGC即液壓壓上厚度自動控制系統(tǒng)是利用電液伺服閥直接控制壓上缸的位置，使軋輥保持恒定的輥縫。它具有以下特點(diǎn)：慣性小，響應(yīng)快，控制精度高。由于AGC缸等運(yùn)動部件比電機(jī)慣性小，它的加速度大，可達(dá)120 mm/s2，壓下速度可達(dá)5 mm/s，系統(tǒng)頻率可達(dá)15 Hz以上，較電動壓下優(yōu)越。安全可靠，操作靈敏。由于AGC液壓缸行程從－5－20 mm，可調(diào)范圍大，因而具有過載保護(hù)功能，伺服閥控制靈敏可靠。液壓系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，通用性好，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時較機(jī)械傳動效率高。采用液壓壓下可以根據(jù)需要而改變軋機(jī)的當(dāng)量剛度，實(shí)行對軋機(jī)從“恒輥縫”到“恒壓力”的控制。但是液壓AGC系統(tǒng)比較復(fù)雜，設(shè)備制造精度高，一旦出現(xiàn)故障，查找排除比較困難。尤其對油的污染特別敏感，伺服閥容易堵，因此，在維護(hù)中需格外注意。

1.2 液壓AGC組成

液壓AGC主要由油箱（污油箱、過濾機(jī)系統(tǒng)和凈箱油），泵站，伺服閥和壓上缸組成。反饋信號來自出口側(cè)的測厚儀。

2 厚度控制原理

根據(jù)來料的厚度和生產(chǎn)要求，設(shè)置本道次的出口厚度。軋機(jī)將自動調(diào)整輥縫。當(dāng)投入測厚儀反饋后，測厚儀將測出來的厚度反饋給系統(tǒng)并與設(shè)定值比較得出差值，根據(jù)差值來調(diào)節(jié)壓上缸動作，使差值趨向零。輥縫達(dá)到設(shè)定值。

厚調(diào)組成控制原理如下圖所示：

圖1 液壓厚調(diào)系統(tǒng)組成控制原理圖

厚調(diào)系統(tǒng)主要有如下幾種控制方式：

第一，位置控制。位置控制是AGC控制的基本內(nèi)環(huán)，它與其他AGC模式一起使用。輥縫位置由4個磁尺檢測，在軋機(jī)的操作側(cè)和傳動分別有兩個磁尺獲取位置反饋信號，然后把這兩個信號加以平均產(chǎn)生一個代表中央位置的信號，這個平均值和一個輥縫給定信號相比較，用兩者的差值來驅(qū)動伺服閥，調(diào)整壓上油缸使差值趨于零。

第二，壓力控制。壓力控制是AGC控制的第二個基本內(nèi)環(huán)，它也需與其他AGC模式一起使用。安裝于壓上油缸上的壓力傳感器檢測油缸內(nèi)的壓力，經(jīng)轉(zhuǎn)換得到軋機(jī)軋制力反饋信號，這個信號和一個壓力給定信號相比較，用兩者的差值來驅(qū)動伺服閥，調(diào)整壓上油缸使差值趨于零。壓力控制主要用于壓力－張力速度AGC控制、軋機(jī)預(yù)壓靠調(diào)零、軋機(jī)調(diào)試及故障診斷。

第三，壓力AGC控制（GMTR）。這種控制也被稱為液壓軋機(jī)的可變剛性。壓力AGC控制可以有效地增加軋機(jī)剛性，使軋機(jī)的等效剛性遠(yuǎn)大于軋機(jī)的自然剛性。在軋制過程中，控制系統(tǒng)分別檢測軋機(jī)操作側(cè)和傳動側(cè)的軋制壓力，根據(jù)軋機(jī)的剛性曲線，計算出軋制力所引起的機(jī)架拉伸，相對于預(yù)計機(jī)架拉伸的任何變化被送入輥縫控制環(huán)進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。如果上述變化被完全補(bǔ)償，即100%補(bǔ)償，則軋機(jī)將呈現(xiàn)一無限大剛性，軋輥輥縫將不受來料厚度和硬度的影響，可以產(chǎn)生恒定的出口厚度。但是，100%軋機(jī)剛性補(bǔ)償會使支承輥偏心完全反映在帶材上，同時系統(tǒng)極不穩(wěn)定，影響軋制精度，實(shí)際工作中，補(bǔ)償?shù)陌俜直刃枰{(diào)整以獲得最佳的軋機(jī)性能。

第四，張力/速度AGC。張力AGC是通過調(diào)整軋機(jī)的入口張力，使軋機(jī)出口側(cè)帶材的厚度偏差趨于零。速度AGC是通過調(diào)整軋機(jī)的軋制速度，使軋機(jī)出口側(cè)帶材的厚度偏差趨于零。

同時還采取一些措施進(jìn)行補(bǔ)償。支承輥偏心補(bǔ)償：在軋制0.1～0.2 mm以上帶材，使用；輥縫控制時有效。采用快速傅立葉變換尋找上、下支承輥偏心的分布情況，在實(shí)際控制時對偏心進(jìn)行補(bǔ)償。厚度監(jiān)控：通過出口側(cè)測厚儀檢測軋機(jī)出口側(cè)帶材的厚度偏差，控制軋輥輥縫或軋制壓力，使厚度偏差趨于零。厚度監(jiān)控可以消除因熱膨脹、軋制速度等對出口厚度的影響，消除入口厚度變化和入口帶材硬度變化的影響。

縱向的帶材厚度主要靠帶材板形控制。

帶材板形控制是國產(chǎn)軋機(jī)急需解決的一個主要問題，其難點(diǎn)在于板形儀。我們廠采用的是IAS公司的板形儀控制系統(tǒng)。AGC可以提供下列三種板形控制手段：①正、負(fù)彎輥控制。通過調(diào)整彎輥力，改變軋輥的彎曲度。主要解決帶中部和雙邊波浪；②輥縫和壓力調(diào)偏控制。通過分別調(diào)整操作側(cè)、傳動側(cè)軋輥輥縫，使軋輥傾斜。主要解決帶材單邊波浪；③分段冷卻控制。通過調(diào)整冷卻液的分段流量，改變軋輥的局部熱膨脹變形。是軋制薄帶材的最有效的板形控制手段。最初有色院設(shè)計的噴淋系統(tǒng)容易造成電磁閥堵，冷卻控制簡單，效果一般。2012年通過改造，引進(jìn)IAS的噴淋系統(tǒng)，效果大大改善。IAS系統(tǒng)的脈寬控制時間為4 s，電磁閥動作時間為0.02 s，輸出級數(shù)20級。

3 結(jié)束語

通過幾年的運(yùn)行和不斷地改造，目前我廠2050冷軋機(jī)運(yùn)行狀況良好，運(yùn)行時間長，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品滿足生產(chǎn)要求，是我廠冷軋生的產(chǎn)主力機(jī)臺，該軋機(jī)AGC系統(tǒng)采用先進(jìn)的進(jìn)口IAS控制系統(tǒng)、整套的進(jìn)口板形儀和噴淋裝置，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字厚度和板形控制。它與軋機(jī)PLC和傳動系統(tǒng)配合，構(gòu)成了先進(jìn)的軋機(jī)整體自動化系統(tǒng)。AGC系統(tǒng)可靠性高、易維護(hù)、操作靈活、控制精度高、軟件系統(tǒng)完善。為我們公司其它軋機(jī)改造提供了良好的經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。

[1]燕格海，周連成，劉延革.熱軋鋁板軋機(jī)的液壓AGC控制[J].有色設(shè)備，2004（S1）.