液压小仓控制在PQF连轧机上的应用
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【摘 要】液压小仓控制系统HCCS是伺服阀控制连轧机的主要控制方式，是通过控制轧辊液压缸位置来控制轧机的辊缝和压力进而在线控制钢管的壁厚。本文介绍了液压小仓控制系统（HCCS）的组成以及其在pqf连轧机上的应用。精确、稳定的应用好液压小车控制系统，对提高热轧无缝钢管质量有巨大帮助，对提高经济效益有重大意义。
【关键词】液压小仓控制系统HCCS 辊缝控制 PQF连轧机 无缝钢管
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-236-01
前言
PQF连轧机为5机架（或6机架）3辊连轧机，采用限动芯棒方式，是SMS MEER公司设计的用于无缝钢管生产的先进机组。每个机架包含有3个轧辊，呈120°排列形成相应的孔型，每个轧辊的位置由相应的液压小仓控制驱动，通过调节相应的液压小仓的位置，来实现辊缝的调节；对辊缝的精确控制，是生产优质、高质量无缝钢管的重要的前提条件。
液压小仓控制概述
液压小仓控制系统即Hydraulic Capsules Control System（简称HCCS），用来实现连轧机辊缝精确控制和调整。对应每个机架的3个轧辊，分别设置有一个液压小仓，每个液压小仓液压缸设置位移传感器来检测小仓的实际位置，轧制状态下也即是轧辊的实际位置。液压小仓控制系统采用位置反馈控制方式，对小仓进行实时动态调节，来保证其保持在给定位置，从而使各机架的辊缝保持在相应的给定辊缝，来满足生产工艺的要求。图一所示为轧制过程中液压小仓控制系统的调节，以保持辊缝为给定的辊缝要求。
3.1 液压阀的设置和功能
每个液压小仓由一个伺服阀和2个电磁换向阀控制。伺服阀Vservo用来进行位置的闭环控制；2个电磁换向阀分别为快开阀Vopening和锁定阀Vlocking，分别实现液压小仓的快速打开和压力锁定功能，从而实现不同情况下小仓的位置和状态，主要包括锁定状态、工作状态和打开状态。
当Vopening打开时，将主液压主管路和回油管路之间连通，从而利用有杆腔的压力将辊缝打开；对于Vlocking，通常情况下处于打开状态，当其关闭时，液压主管路和液压缸无杆腔之间断开，将小车锁定来保持当前的压力，切断伺服阀的调节。为了保护系统当出现轧制过载或操作员干预的主机停车时控制系统立即将辊缝打开到安全位置；在轧制过程中如果控制系统检测到报警，通过电磁阀锁定当前液压缸位置直到完成当前钢管的轧制。
具体的动作及对应的状态如下表所示：
3.2 小仓的控制功能
3.2.1 位置控制
当向HCCS系统发出相应的命令后，使其处于位控模式并将每个机架的3各小仓运行至“插入”位置，在该位置，必须保证小仓和轧辊轴承盒之间可靠的接触，然后才能够激活控制环。
3.2.2 小仓定位到轧辊更换位置
这个功能是将小车定位到接近于完全打开位的位置，在该位置要确保一定的间隙使能够进行机架的抽出和插入。
3.2.3 小仓定位到平衡插入位置
这个功能是使小车运行到一个“中间位置”，在该位置能够在平衡缸的作用下使小仓和轴承座接触，在这个位置，可以检测针对平衡缸和轧辊自重产生的液压力，即空载力。
3.2.4 小仓定位到插轴位
这个功能是将轧辊定位到可以插轴的位置，必须在平衡缸动作后进行插轴。插轴后，可以检测平衡缸及轧辊、轴承盒、传动轴产生的液压力，在控制程序中将此时的液压力赋值给Fvoid并保存，这也称为轧制力的清零。这个力做为生产过程中实际轧制力的计算使用。
3.2.5 轧制力计算
生产过程中实际轧制力是通过计算产生的，通过设置于液压小仓液压缸无杆腔和有杆腔的压力传感器，来计算轧制过程中产生的液压力，并结合进行轧制力清零时所保存的Fvoid，来进行实际轧制力的计算。
每个小仓的轧制力F小仓i计算公式如下：
F小仓=[（F无杆腔*S无杆腔-F有杆腔*S有杆腔）*106/103]-Fvoid [KN]
其中：
F小仓： 某一小仓的实际轧制力
F无杆腔：某一小仓液压缸无杆腔的压力
F有杆腔：某一小仓液压缸有杆腔的压力
S无杆腔：某一小仓液压缸无杆腔的面积（常数）
S有杆腔：某一小仓液压缸有杆腔的面积（常数）
对每个机架的3个小仓分别进行轧制力计算，将计算出的小仓的轧制力进行平均，做为该机架的轧制力。
3 结束语
对于PQF机组，对辊缝的精确控制是生产高质量、高品质钢管的首要前提条件，辊缝的正确调节是对辊缝控制的基本要求。液压辊缝控制系统（HCCS）是结合工艺、机械、液压及自动化为一体的自动控制系统，只有对该系统进行正确、合理的使用，才能够使PQF机组发挥应有的功能，进行高质、高效的无缝钢管生产。
参考文献：
孙树青，赵晓峰，连轧钢管厂HCCS系统的控制特性，包钢科技，2004（01）
李小民，张海燕，无缝钢管壁厚控制的核心技术HCCS，科技信息，2012（34）
胡俊、孙天健、易坤，液压控制技术在PQF连轧管机上的应用，液压与气动，2011（07）