[莱钢1500带钢活套自动控制技术的应用实现] 冶自欧博带钢系统精轧活套张力修正

　　摘要:活套控制的高精度的控制是防止堆钢和钢拉断的重要保障,同时是产品指标的重要依据。本文结合生产改造实际运用了二维模糊套高闭环控制技术、活套位置检测自动校零技术、升套过程软接触技术、自适应活套落套控制技术取得良好效果。文章对于带钢生产线精轧控制有着很高的借鉴价值。
　　关键词:模糊控制 自动调零 软接触
　　中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00
　　
　　1概述
　　活套控制系统在整个热连轧精轧机组控制系统中占有重要的地位,直接关系产品质量,决定企业的经济效益。其中活套高度闭环、检测误差、活套于钢软接触、防止钢甩尾都是所面临的技术难题,解决这些问题对于提高带钢产品质量具有非常现实的意义。
　　由于活套套高闭环系统的复杂性:套量和套角对应关系是非线性的,活套套量等于前后机架速度差的积分,其变化明显的滞后于速度补偿控制量的变化,其性能很难满足日益增加的产品种类规格,以及质量和精度控制要求。活套闭环控制系统完全依靠反馈的活套位置角度来进行套高调节,因此活套检测误差对于活套控制系统是非常关键的。本文通过在莱钢1500中宽带精轧机组技术改造过程中的摸索和尝试,为解决这些问题提出了一些新的具有良好控制效果的控制方法。
　　
　　2 活套自动控制技术实现
　　2.1 二维模糊套高闭环控制
　　影响带钢轧制及其产品质量的主要因素是机架间带钢秒流量和带钢张力的均衡关系。但由于带钢穿带等原因引起了前后机架速差扰动,破坏了机架间秒流量平衡,引起了套量和套角的变化,带来带钢张力的扰动。活套套高闭环控制器的作用就是根据套角变化信息,相应的给出对前架速度的补偿来消除前后机架因各种干扰导致带钢流量和张力的扰动,保证顺利轧制,提高带钢质量。目前大部分电动活套系统具有以下几个特点:
　　首先,套量大小 与套角大小θ并不是线性关系的[1]。
　　其中, 为活套臂臂长, 活套辊半径, 活套支点离轧线的距离, 为活套支点离上游机架的距离, 为机架之间的距离。
　　根据莱钢精轧机组活套的机械参数求得的套量套角函数关系图1,从这个图中我们可以发现活套套高在正常工作点22度附近呈现非线性关系[2]。
　　套量和套角非线性关系决定了单一参数的纯比例控制器在活套角度小于15度时,输出套高调节量偏大;而当活套角度大于25度时输出套高调节量又偏小,因此在活套正常工作角度范围内(设定工作角度正负10度区间内)不能够进行较为精确的控制,调节误差较大,容易使得活套系统不稳定。
　　根据以上分析,本文提出利用2维模糊控制器来实现活套套高闭环控制:以某一设定的活套高度为基准,用调节轧机速度来维持活套量恒定。即在由主传动控制系统及活套装置的套量信号(活套臂的摆角信号)所组成的活套高度闭环控制系统中,当实际的活套高度(活套量)与基准值不等时,用其差值控制上游(或下游)机架主传动的速度,纠正秒流量偏差,以保证活套量恒定。抛钢前活套降低高度基准进行微套量控制。活套张力控制,首先根据预设张力、预设带钢的重力,在给定的活套高度下计算出活套合力矩。一旦由于活套量的变化,会使活套角产生变化,在新的活套角反馈后,又将计算出此刻的张力力矩和重力力矩,再折算出新的合力矩设定值。
　　智能比例调节器,将根据轧制规格和设定速度的不同,调整Kp参数,来放大或者缩小模糊控制器输出的调节百分数,以满足该轧制速度下闭环套高控制系统的最佳控制。利用2维模糊控制器来实现活套套高闭环控制,产品的质量获得了明显的提高。
　　
　　2.2 活套位置检测自动调零技术
　　活套闭环控制器完全依据活套反馈的位置信号来计算对前面机架的速度补偿量,因此活套位置的检测误差直接影响套高控制效果,从而影响带钢产品质量。
　　根据现场实际情况,利用连轧间隔时间,即在上一根带钢轧制完毕,所有活套落套并稳定后,对光码盘输入板卡进行脉冲计数器初始化,这样所有的通道计数器都被清零了,之后马上对处于机械零位角的活套位置进行标定。这样自然把初始化和标定动作之前的所有因为干扰造成的错误计数清除了,从而不会影响下一根带钢的顺利轧制。活套清零程序的原理如下:在HMI上,将活套选为测试方式,手动将活套落下到机械零位角度后,进行标定,即把编码器在机械零位C0=90的码盘记录下来。活套的角度计算2,标定结束后,活套的角度就可以计算出来:编码器在机械零位C0=90的码盘记录下来,记为X0,在某时刻,码盘的读数为X,则相对于机械零位的码盘变化量为ΔX=X-X0,码盘的角度变化量ΔC=ΔX/8192*360,活套角度C=C0+ΔC。
　　通过生产实践的证明,采用了活套位置自动校零技术后,活套位置干扰信号引起的活套系统误动作可能性减少到了最小。同时也避免了经过长时间连续轧制后,活套光码盘计数器溢出问题的出现。该项技术实现简单,效果明显,值得迅速推广应用。
　　2.3 活套软接触技术的实现
　　本文提出相对简单的实现活套升套软接触的控制方法,避免了建立复杂的数学模型,然而在工程实际应用中取得了良好的控制效果。在升套过程初始阶段,带钢由于动态速降形成最大套量,而活套以最大速度起套,活套臂迅速上升;当活套角度上升到设定角度以前就切换到电流控制方式,进入套高闭环,这时动态速降正在逐渐恢复,但是套高闭环在套角上升到设定角度之前一直让上游机架加速,从而依然维持着较大套量,同时活套在电流方式下给出与设定角度相对应的工作电流,活套电磁力矩变小,活套臂上升趋势变缓,活套摆动动量变小,从而避免了活套与带钢接触时活套撞击带钢,实现了活套升套与带钢的软接触。
　　该厂在实际生产中应用该项技术,明显的改善了带钢头部的质量,充分证明这一技术是可行的。
　　
　　3 结语
　　莱芜钢铁集团中宽带厂进行精轧机组改造项目中,活套自动控制系统改造后设备控制稳定、故障率低,现场调试总结出来的一些符合实际情况并且明显取得控制效果的控制策略。投产以来的生产实践证明了这些控制策略是有效的。
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