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摘要：在钢铁工业液压系统中，对液压缸的独立控制需要通过自动化控制系统进行。而且自动化控制系统能够提高控制精度，并有效提高轧制效率，保证轧制质量。现主要对自动控制系统钢铁工业液压系统中的应用进行分析。
关键词：自动控制系统；钢铁工业；液压系统
热轧四辊轧机是钢铁工业中十分重要的生产加工装备，在生产加工过程中，该设备的性能和精度会直接影响钢材的质量。热轧四辊轧机在运行过程中，主要依靠液压压下系统进行工作，而该系统的自动控制系统的性能与液压压下系统的工作效率和操作精度有直接的联系[1]。现本文主要分析自动控制系统的控制原理及其在钢铁工业液压系统中的应用。
1液压压下自动控制系统构造和工作原理
液压压下自动控制系统主要由AGC液压缸、伺服阀、先导阀、安全卸压阀构成。自动控制系统中的操作侧和传动侧各安装有一个AGC液压缸，它们用于控制下支承辊轴承座位置和分离力（液压辊缝控制），因此可以在机架上调节需要的工作辊缝。AGC液压缸作用于支承辊的轴承座上，轧制力通过与支承辊接触传递到工作辊上。
液压辊缝以两种方式操作：
（1） 位置控制，轧制操作期间内部力控制回路。线性位置变送器测量实际辊子位置反馈，在液压缸的整个行程范围上有效。位置基准值来自于2级力模型，通过1级测厚仪函数修正。超出轧制力极限时，位置控制自动切换到最大允许力基准值的轧制力控制。
（2） 力控制，超出轧制力极限时或轧机校准期间。通过操作侧、传动侧、活塞侧和液压缸杆侧的压力变送器计算实际力。
AGC液压缸的操作由一套液压阀控制，包括伺服阀、安全泄压阀等。简化后的自动控制系统原理如图1所示。图中-Y101为伺服阀，-Y105为锁定阀，-Y109安全卸压阀。AGC缸主要通过伺服阀、锁定阀和安全卸压阀来实现位置控制和力控制。AGC缸具体控制如表1所示。
2钢铁工业液压压下控制系统的优势分析
2.1运行稳定性高
液压压下自动控制系统能够进行过载保护，并设置安全卸压阀，期能够防止轧机过载引起的轴承损坏问题。当出现堆钢、卡钢等问题时，液压压下自动控制系统能够自动卸荷，起到过载保护的作用，确保系统能够稳定运行。相对于传统的电动压下控制系统来说，液压压下自动控制系统运行的稳定性更高。
2.2运行精度高、速度快
以往电动压下自动控制系统的控制精度最优情况下仅能达到0.01mm，响应频率最高为5Hz，而目前钢铁工业中应用的热轧四辊轧机正常运行情况下，其控制精度最高可达到2.5μm，响应频率可高达约25Hz。可见，液压压下自动控制系统无论是运行精度还是响应速度，都远远超过了传统的电动压下控制系统。
2.3适用范围广
液压压下自动控制系统能够自动控制恒辊缝、自动转换恒压力。在钢铁工业中，液压压下自动控制系统可通过该功能来实现钢材不同轧制阶段的生产工艺生产，进而生产出规格各异、金属材质不同以及厚度不一的钢材[2]。可见，液压压下自动控制系统的在钢材生产很多阶段的轧制都可以应用，适用范围十分广泛。
2.4节约投入成本
液压压下自动控制系统体积小、占地小、重量轻，运行过程中惯性低[3]。在钢铁工业中，能够有效节约场地空间，减少成本投入。除此以外，液压压下自动控制系统机械结构相对简单，操作简便，维护检修相对简单，能够有效节约日常运行维护的成本投入。
3液压压下自动控制系统在钢铁工业中的应用
3.1轧制力的自动控制
从以上图表中可知，在不同的工作状态下，自动控制系统的功能作用都有所不同。操作侧和传动侧的HGC液压缸在不同的工作状态下，由不同的伺服阀控制，经支承辊、工作辊、中间辊产生轧制力。在工作中，可以使用轧制力控制器来维持其在设定值的范围内。利用轧制力控制器还可以实现对压下响应速度的调整和控制，使其保持在最适宜的状态。
3.2自动位置控制
自动控制系统中双侧HGC液压缸的平均值也是辊缝位置值，要对齐进行补偿时可以采用辊缝来完成。在工作中，将辊缝恒定为设定值作为参照。传感器根据HGC液压缸位移情况获取油缸位移的信息，并产生辊缝反馈信号。有系统自动完成辊缝设定值和辊缝反馈信号的比较，两者之间的差值即是位置误差信号。随后由位置控制器来调整响应时间。操作侧和传动侧的HGC油缸经过自动处理误差信号、自动调整后，能够保证两个油缸的位置差保持在预期值范围内。除此以外，自动控制系统中还可以使用P控制器、积分控制器，计算伺服阀的零漂情况，进而自动进行补偿和调整。
3.3随动控制
在钢铁工业液压下自动控制系统运行过程中，位置控制和轧制力控制是交替工作的，在工作过程中可能出现不平稳的情况，导致两者切换中产生扰动，影响到系统运行的稳定性以及工作质量。为了让两者运行稳定，切换中无干扰出现，则需要对位置控制器、轧制力控制器进行匹配操作，并正确调整和控制它们的输出值，利用计算机系统对该两种控制方式进行设定操作命令，便可以实现自动化完成位置控制器和轧制力控制器平稳地进行交替工作。
3.4倾斜控制
相对于传统的电动压下轧机，液压轧机具有反应速度快、工作效率高、控制精准度高等优势。在液压压下自动控制系统中，主要利用位置传感器来实现对位置闭环的检测，从而获取辊缝的间距大小。在检测位置闭环的情况下，自动控制系统才能通过其他环节来实现对辊缝的修用。因此，在位置闭环检测中，位置传感器的检测精度将会对系统的精度产生直接的影响。为了保证位置传感器能精准、快速地完成工作，通常会将其安装在机架各侧、上下工作辊轴承座间等位置。其中安装在机架各侧具有响应速度快、换辊方便等优势。当将位置传感器安装在机架各侧时，对倾斜偏差进行测量计算可以使用机架各侧的脉冲信号相减。如果两侧机架脉冲信号相减出现较大的误差，说明出现倾斜。在此情况下，控制器可结合机架中心线进行调整，校正倾斜情况。另外，控制器还可以将倾斜控制幅度进行适当调整，从而加快响应时间。通过调整后，能够有效提高液压压下自动化控制系统控制对轧制力和位置控制的速度。
结束语
钢铁工业液压压下自动控制系统具有运行稳定性高、体积小、重量轻、精度高等多方面的优势，应用比较广泛。热轧四辊轧机是液压压下自动控制系统中的典型设备，其主要通过自动控制系统中的伺服阀、安全卸压阀等实现对位置控制、倾斜控制、轧制力控制等自动控制，极大提高该系统运行的稳定性。在运用该设备进行工作期间，应掌握好各种工作状态，正确操作，控制好精度，达到提高生产效率的目的，确保生产质量。
参考文献：
[1]王纬. 热轧四辊轧机液压压下自动控制系统的应用及效果[J]. 建材与装饰,2016(37):172-173.
[2]任培顺. 计算机在工业自动控制系统中的应用[J]. 计算机光盘软件与应用,2014(23):159-160.
[3]刘丽英. 冷轧厚度自动控制系统控制方法[J]. 自动化应用,2015(5):13-14.
论文作者:刘晶1,罗应义1,段超2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/7
标签：液压论文; 压下论文; 自动控制系统论文; 位置论文; 液压缸论文; 轧机论文; 钢铁工业论文; 《电力设备》2017年第11期论文;