敖火平¹  鐘良偉¹  侯方羊¹  黃小全²  顧秋玲²

（中冶南方（新余）冷軋新材料技術(shù)有限公司新余338001）

【摘要】介紹了卷取機(jī)帶鋼邊部位置控制系統(tǒng)的組成及工作原理，針對(duì)生產(chǎn)中系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題,做了相應(yīng)改進(jìn)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】邊部糾偏控制系統(tǒng)；硅鋼連退機(jī)組；糾偏；卷取機(jī)

1概述

帶鋼邊部位置控制系統(tǒng)（EPC-Edge Position Controller）的作用是使卷取帶鋼保持側(cè)面平整，避免帶鋼邊緣在后續(xù)工藝、運(yùn)輸和操作中造成損壞。中冶新材公司2010年采用了兩套EPC系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠確保帶鋼卷取時(shí),鋼卷邊部始終保持平整, 該系統(tǒng)具有對(duì)邊精度高，設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。根據(jù)多年的使用經(jīng)驗(yàn)加強(qiáng)了系統(tǒng)維護(hù)和做了適當(dāng)改進(jìn)，目前能夠充分滿足連退機(jī)組生產(chǎn)的要求。

2帶鋼邊部位置控制系統(tǒng)（EPC）

2.1 EPC系統(tǒng)工作原理

EPC系統(tǒng)通過(guò)光電式位置檢測(cè)裝置檢測(cè)帶鋼跑偏量,位置檢測(cè)裝置設(shè)置接收傳感器，當(dāng)帶鋼通過(guò)時(shí)根據(jù)接收信號(hào)的不同計(jì)算出帶鋼邊緣的位置。檢測(cè)傳感器把檢測(cè)到的帶鋼偏移信號(hào)傳送給糾偏控制器，糾偏控制器把測(cè)量值和設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)控制器比較計(jì)算出帶鋼跑偏差值，控制放大器把信號(hào)放大，轉(zhuǎn)換成足夠大的伺服閥控制信號(hào)。伺服閥信號(hào)通過(guò)控制伺服閥來(lái)控制液壓油的流量、方向和大小（糾偏方向和速度），糾偏液壓缸產(chǎn)生足夠大的糾偏力推動(dòng)卷取機(jī)糾偏移動(dòng)，整個(gè)伺服控制過(guò)程是閉環(huán)控制（見(jiàn)圖1）。

2.2 EPC系統(tǒng)主要組件

2.2.1 伐移傳感翠

位移傳感器是糾偏系統(tǒng)的反饋元件，輸出位移信號(hào)，輸岀電流信號(hào),具有偏差比較功能。 位移傳感器與液壓缸相連，通過(guò)檢測(cè)液壓缸的位移間接反映帶鋼的位置，并將此位移信號(hào)反饋給控制器,控制器經(jīng)過(guò)計(jì)算通過(guò)伺服閥對(duì)液壓缸進(jìn)行控制,校正帶鋼卷取位置。

EPC系統(tǒng)位移傳感器采用直線電阻式位移傳感器。其原理是基于電位器的電壓轉(zhuǎn)換原理（見(jiàn)圖2）。將傳感器上不同的位移量與電阻的關(guān)系最終轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，見(jiàn)公式（1）,通過(guò)電壓值來(lái)反應(yīng)位移量的大小。

式中：U_1——輸入電壓；

l—電阻體的長(zhǎng)度；

x——位移量。

直線電阻式位移傳感器實(shí)物見(jiàn)圖3。這種電阻式傳感器主要由測(cè)量桿、連接頭、電阻元件等組成。將可變電阻滑軌固定在傳感器上，液壓缸移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑片在滑軌上移動(dòng)，從而使可變電阻的阻值改變，輸出不同位置的電信號(hào)。

2.2.2 帶鋼聚.集式光電住置檢測(cè)裝置

這種測(cè)量裝置是通過(guò)光學(xué)鏡頭聚焦成測(cè)量光束，圖4所示為光電測(cè)量傳感器和配套的反射板，以及它的測(cè)量原理。這種傳感器對(duì)于外來(lái)光的干擾有比較好的抑制能力，聚焦式的光電測(cè)量裝置的光通量直接關(guān)系到檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱。但是由于聚焦式光電傳感器的測(cè)量范圍很小，所以一般光源變化引起的附加誤差可以忽略不計(jì)，聚焦式光電傳感器因?yàn)闇y(cè)量范圍小,無(wú)法覆蓋全部帶寬,所以一般采用可調(diào)節(jié)的安裝形式。

采用電動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)，由伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)傳感器在直線導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)有“定位”秋'尋邊”兩種工作模式。“定位”模式是根據(jù)板寬設(shè)定信號(hào)，自動(dòng)將傳感器調(diào)節(jié)到板寬位置;“尋邊”模式是在EPC投入運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)尋找?guī)т撨吘壩恢谩?/p>

聚焦式光電測(cè)量裝置具有較高的測(cè)量精度，既可以用于對(duì)中測(cè)量，也可以用于對(duì)邊測(cè)量。帶鋼上下的波動(dòng)對(duì)于測(cè)量的影響很小，可以忽略不計(jì)。由于聚焦式光電測(cè)量裝置檢測(cè)精度高，所以常用于卷取機(jī)等部位。

2.2.3 拴制麥

EPC系統(tǒng)的控制過(guò)程：當(dāng)帶鋼卷取錯(cuò)位時(shí)，帶鋼位置檢測(cè)器檢測(cè)帶鋼偏移的方向和大小，形成信號(hào)傳給控制器主放大器.主放大器經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換放大輸出電流信號(hào)，電流信號(hào)發(fā)給伺服閥線圈，使伺服閥動(dòng)作控制油的方向和大小，油缸根據(jù)油的方向和大小控制糾偏液壓缸方向和大小.液壓缸動(dòng)作的大小由位移傳感器進(jìn)行檢測(cè)，液壓缸動(dòng)作后位移傳感器將輸出一個(gè)反饋信號(hào)給主放大器。該反饋信號(hào)使糾偏油缸動(dòng)作減小，當(dāng)反饋信號(hào)和前置糾偏信號(hào)等值相反時(shí).伺服閥停止控油，糾偏液壓缸動(dòng)作停止。這時(shí)卷取機(jī)卷軸已經(jīng)伸縮到一定位置，帶鋼在卷取機(jī)上糾正到齊邊位置，帶鋼位置檢測(cè)器檢測(cè)帶鋼兩側(cè)的電壓信號(hào)相同，前置糾偏信號(hào)輸出變?yōu)榱?，糾偏液壓缸動(dòng)作也回到零位。

如帶鋼再次岀現(xiàn)偏離則重復(fù)此控制過(guò)程，不斷連續(xù)的糾正帶鋼，保證帶鋼卷取過(guò)程中始終保持邊部對(duì)齊。

2.2.4 伺服液壓閻

電液伺服閥是帶感自動(dòng)對(duì)邊設(shè)備中重要的電液轉(zhuǎn)換部件.控制器輸出電流信號(hào)的正負(fù)決定伺服閥的方向、大小，決定伺服閥的開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)電-液轉(zhuǎn)換。

根據(jù)液壓控制系統(tǒng)的使用經(jīng)驗(yàn)，采用能在外部進(jìn)行手動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)和性能監(jiān)測(cè)的高重復(fù)精度的轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥，利用轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制泄油間隙;它控制精度高，控制范圍大，閥內(nèi)無(wú)節(jié)流孔，不必要設(shè)計(jì)內(nèi)置式濾油器。

高重復(fù)精度轉(zhuǎn)盤式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5,6。閥的主軸是由一對(duì)滾針軸承支撐，軸由預(yù)夾緊彈簧對(duì)中，閥軸上裝上了電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)盤;外磁路由定子線圈構(gòu)成。在鋁制罩殼內(nèi)安裝有驅(qū)動(dòng)部分，在罩殼的端面鉆有一個(gè)孔，內(nèi)裝旋轉(zhuǎn)軸帶定位爪,當(dāng)改變錐轉(zhuǎn)動(dòng)軸時(shí)轉(zhuǎn)盤零位也隨著改變。

閥體液壓部分的前端為上面帶環(huán)形槽的閥板（見(jiàn)圖7）,閥板上的四個(gè)長(zhǎng)孔將閥板上的環(huán)形槽分割成了相同的四部分，閥板表面的光潔度很高，閥板上相對(duì)稱的兩個(gè)環(huán)槽分別連接閥體的壓力油口 P,而另外閥板兩個(gè)對(duì)稱的環(huán)形槽分別和閥體上通回油的T 口相連；執(zhí)行器的A 口和B 口有四個(gè)長(zhǎng)孔分別對(duì)稱地兩兩連接。

為了保證閥板和旋轉(zhuǎn)盤接觸面密封良好，要求接觸表面的粗糙度不低于0.5um。旋轉(zhuǎn)盤上帶有四個(gè)肓孔，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤處于申位時(shí),旋轉(zhuǎn)盤的兩個(gè)盲孔正好關(guān)閉A,B兩個(gè)孔，這時(shí)無(wú)流量輸岀；當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤從中位約轉(zhuǎn)過(guò)一定距離時(shí)(見(jiàn)圖7虛線)，根據(jù)虛線移動(dòng)方向P 口和B 口慢慢連通打開(kāi).T 口和A口慢慢連通打開(kāi)。P口液壓油向B口輸出，A 口液壓油向T口輸岀。轉(zhuǎn)盤裝置的密封是靠密封罩里液壓油壓力壓緊密封的，用于沖洗和間隙調(diào)節(jié)的螺絲安裝在密封罩上。

放大器輸出電流到激勵(lì)線圈上，線圈形成磁場(chǎng)力作用使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的大小和方向取決于輸出電流的大小和方向’當(dāng)電流形成力矩增大到大于對(duì)中彈簧的回位彈力時(shí)，力矩就能推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)固定在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)盤上的盲孔就可以從中間位不斷的增加環(huán)形油槽與長(zhǎng)孔之間的連通面積,控制向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸岀油的速度。

Y₁為密封罩里的旋轉(zhuǎn)盤與閥板前沿的密封面之間的泄漏間隙(見(jiàn)圖6),這個(gè)間隙是通過(guò)液壓力使間隙不變的;假設(shè)當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤發(fā)生軸向移動(dòng)時(shí)，Y₁的間隙逐漸加大,這時(shí)泄油節(jié)流口間隙Y₂將逐漸減小，這樣會(huì)造成作用于轉(zhuǎn)盤上的油壓PC增加，使轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生恢復(fù)力回到原來(lái)的位置。

相反，當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤發(fā)生相反方向軸向移動(dòng)時(shí)，根據(jù)上述原理旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤也將回到原來(lái)位置。Y₁的間隙大小取決于Y₂的間隙大小，間隙Y₂可通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿來(lái)調(diào)節(jié)間隙量。

3 EPC系統(tǒng)使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

(1)帶鋼位置檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)誤差,導(dǎo)致卷取邊部凸起。該問(wèn)題主要是由于帶鋼表面反射率較強(qiáng)，其反射光會(huì)對(duì)光電測(cè)量傳感器產(chǎn)生影響。遇到這 種情況時(shí)，通過(guò)調(diào)整角度使測(cè)量光束不與被測(cè)帶鋼垂直，只要有5~8°傾斜角，使帶鋼的反射光不能進(jìn)入測(cè)量傳感器，就能夠有效的提高帶鋼位置檢測(cè)精度。

(2) 系統(tǒng)伺服閥岀現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致糾偏液壓缸動(dòng)作異常，引起卷取錯(cuò)位。該問(wèn)題主要是由于伺服閥堵塞引起.可通過(guò)不拆卸的情況在線沖洗解決，同時(shí)需要定期更換濾芯和液壓油，保證油的潔凈, 可防止類似故障發(fā)生。

(3)EPC系統(tǒng)獨(dú)立液壓站的EPC冷卻器經(jīng)常堵塞,EPC液壓站油溫升高.EPC主泵和循環(huán)泵梅花墊損壞、聯(lián)軸器損壞等，容易造成停車等故障。該問(wèn)題主要是由于獨(dú)立液壓站本身的磨損和冷卻水污染等原因引起。通過(guò)對(duì)EPC液壓系統(tǒng)改造. 改造成由連退岀口液壓站液壓系統(tǒng)供油。出口液壓站有3臺(tái)主泵和2臺(tái)循環(huán)泵，主泵采用2開(kāi)1備供油.循環(huán)泵采用1開(kāi)1備循環(huán)。改造后有如下優(yōu)點(diǎn):①出口液壓站系統(tǒng)供油較原來(lái)EPC的1臺(tái)主泵 供油方式可靠性得到了很大提高。②系統(tǒng)的壓力油過(guò)濾采用二級(jí)過(guò)濾.一級(jí)出口液壓站本身自循 環(huán)過(guò)濾，二級(jí)過(guò)濾為伺服過(guò)濾，系統(tǒng)過(guò)濾精―更高。還有本身出口液壓站的循環(huán)過(guò)濾及回油過(guò)濾，可以有效保障供給EPC的油液的潔凈度,能夠有效避免油液潔凈度不滿足要求而造成的伺服閥卡死或者孔隙堵塞故障。③系統(tǒng)油溫控制更可靠。出門液壓站冷卻器為板式冷卻器.冷卻能力強(qiáng).能夠?qū)⒂蜏乜刂圃诤侠矸秶?并且操作室電腦畫(huà)面有油溫報(bào)警，油溫異常可以早發(fā)現(xiàn),提前處理避免停機(jī)。

4結(jié)論

在硅鋼生產(chǎn)線上.卷取機(jī)邊部糾偏控制系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性對(duì)硅鋼的成材率及生產(chǎn)吊運(yùn)工序有較大影響，所以采用EPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度糾偏和高穩(wěn)定性很關(guān)鍵。根據(jù)實(shí)際使用情況得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1) 聚焦式光電測(cè)量裝置精度高，精度能達(dá)到土 1 mm,適用于開(kāi)口度大的場(chǎng)合,可以用于開(kāi)卷機(jī)、卷取機(jī)、圓盤剪等要求精度高的場(chǎng)所。該聚焦式光電測(cè)量裝置通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)量光束角度可有效減少位置檢測(cè)岀現(xiàn)的誤差。

(2) 高重復(fù)精度轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的重復(fù)精度高、調(diào)節(jié)范圍大。一方面能在外部進(jìn)行手動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)和性能監(jiān)測(cè).另一方面非常有益的特點(diǎn)是閥堵塞后不必拆卸就能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行沖洗。

(3)該系統(tǒng)為了降低故障率和運(yùn)行成本，盡量不要單獨(dú)設(shè)置液壓站，采用集中液壓系統(tǒng)控制運(yùn) 行更可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]  電子液壓糾偏設(shè)備在金屬工業(yè)中的應(yīng)用[R].2009.

[2]  EMG.Strip Guiding System[R].2009.

[3]  李彩云•帶鋼卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[D].西安建筑科技大學(xué),2009.