CPC纠偏系统在冷轧连退机组中的应用
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[摘 要]由于冷轧薄板厂的生产线相对较长，如何控制带钢在冷轧连续退火的中心线运行十分重要。本文介绍了EMG 纠偏系统 cpc 控制方式在冷轧连退机组中的具体应用。
[关键词]连续退火炉 CPC系统 系统结构 工作原理 问题及对策
中图分类号：TB7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0203-01
在连续带钢生产线正常生产过程中，带钢的中心线应该与整条生产线的中心线完全重合或在一定的允许横向偏移量内。由于一些带钢本身的原因（ 例如前道工序收卷不齐、带钢存在镰刀弯、浪形、焊缝处前后带钢错位等） 或者现场设备原因（ 例如开卷机上卷没有上正，部分压辊轴向压力不均等） ，往往会造成带钢运动过程中偏离生产线中心线，继而造成带钢跑偏。由于这类型生产线带钢的运动速度非常快，经常会达到 100 m/min 以上。在这样一个高速生产的过程中，一旦带钢跑偏，就会在极短的时间内对周围机械、电气设备造成比较大的损害，刮坏周围设备，例如酸洗槽侧壁、退火炉炉壁等，甚至还有可能出现断带事故，造成长时间停车，对生产影响非常大。所以，在连续带钢生产线上，为了保证生产的高效性、流畅性，保证产品有较高的质量及可观性，带钢纠偏系统的正常、有效工作就起到了决定性的作用。本文就以 EMG 公司的带钢纠偏系统为例进行简要分析。
1.EMG 纠偏系统工作原理
在冷轧的应用中，EMG 公司的带钢纠偏系统主要有两类： 中间位置控制系统 CPC（ Center PositionControl） 和边部位置控制系统 EPC （ Edge PositionControl） 。CPC 纠偏系统根据应用位置不同，其机械结构也会存在一些差异，可分为 P（ 比例） 型纠偏辊、I（ 积分） 型纠偏辊、PI（ 比例积分） 型纠偏辊； 同样电气控制方式也会存在一些差异，如： 一般环境下采用液压设备来移动纠偏辊，连续退火炉内由于高温环境等，一般采用伺服控制器与伺服电机进行纠偏辊的移动。
虽然 CPC 由于应用位置不同存在着一些差异，但其系统构成及控制原理基本相似。下面就以 P（ 比例） 型 CPC 纠偏系统为例，对其工作原理进行介绍： CPC 纠偏系统主要由电感式传感器、数字式控制器、线性位移传感器、伺服阀及纠偏辊构成。图 1 为CPC 纠偏系统组成示意图。
测量金属板带中心位置的电感式传感器组通常被对称地安装在机组中心两侧。每个传感器分别用于测量板带的一个边缘，其中一个用作发送传感器，相对应的另一个用作接收传感器，如图 2 所示。
每对线圈本身是有方向的空心变压器。金属板带在通过这些传感器和接收器时，在连接的线圈之间产生磁通量差异，该差异被作为测量结果。发射线圈提供一个有规则的正弦电压，根据板带的横向位置所造成的磁通量差异，在接收线圈中将产生一个相应的感应电压波形。在对两个接收通道的差值进行放大和计算后，会得到一个稳定的板带偏离机组中心位置的信号。该信号被送至数字式控制器中进行计算处理，得出结果后向伺服阀发出命令，伺服阀控制液压缸进行动作，通过带动纠偏辊的运动将带钢逐步多次进行位置调节，直至调整到电感式传感器的中间位置，即生产线的中间位置，从而达到两组线圈反馈信号相同，此时 CPC的闭环位置调节过程结束。在整个调整带钢位置过程中，线性位移传感器所起的作用是实时向系统反馈纠偏辊的偏移量，保证纠偏辊的位移始终处于其机械允许的最大位移量中，避免偏移量过大损坏纠偏辊。
2.纠偏系统应用的问题及解决方法
2.1 纠偏系统的工作模式
纠偏系统具有三种工作模式，分别为自动工作模式、手动工作模式、对中工作模式。在自动工作模式下，纠偏系统为闭环自动控制，根据传感器检测的带钢位置自动对液压缸进行调节，保证带钢在轧制线中心。
在手动工作模式下，通过人工点动对液压缸进行调节，不采用传感器所检测的带钢位置，一般在维护工作中或生产线停车情况下采用手动工作模式。
对中工作模式就是手动把纠偏辊停在中间位，一般在纠偏系统损坏的情况下，可以把纠偏系统设在对中模式，把纠偏辊当作一个固定辊来使用。
2.2 纠偏系统应用中存在的问题及解决方法
1）电感式测量传感器没有移动设备，为免维护设备，通常只有在损坏的情况下才更换部件。在更换传感器后应对传感器进行重新标定，保证传感器的测量零位与轧制线中心重合。
2）测量框架与其它金属部件之间的最小间隙应大于200mm。为保护测量传感器在带钢断带情况下不受损坏，在传感器与带钢之间应加装保护框架或保护板，且保护框架和保护板需抗冲击性强不能为金属物，因为金属物会干扰磁场，一般采用聚氨酯板。
3）随着镀锌线和连续退火线的应用，炉内纠偏显的尤为重要。在连续退火线上，带钢运行速度可达300m/min，带钢跑偏会使生产线限速，有时会刮炉壁造成断带，这就要求纠偏系统能够及时动作，保持带钢在轧制中心线上。又由于炉内温度较高，一般在800度以上，使得炉内带钢偏软，纠偏辊动作过快过大都会将带钢拉变形，造成废品，炉内纠偏也应以稳定为主，电动伺服推杆动作应当平稳，不易动作过快。可见，炉内带钢的纠偏系统存在及时动作和稳定动作之间的矛盾。通过实际应用中发现，对电动伺服推杆进行动作限制和增加反馈参数，既可以保证了纠偏辊动作迅速，又不会让纠偏辊在很短的时间内动作过大。
4）带钢跑偏的原因有很多，可能是由于板形过差，存在单边浪、镰刀弯等；也可能是由于某个固定安装不水平或是包胶辊掉胶；张力辊倾斜等各种原因。如果带钢长时间向操作侧或传动侧一方跑偏，不应单靠纠偏系统来对带钢进行纠偏控制，应当查找纠偏辊前方固定辊是否安装正确，或是辊子轴承是否动作灵活等方面。在生产中，不能停线检查设备问题，如果发现带钢跑偏，且纠偏辊到最大纠偏位置也无法将带钢纠正，可以通过加大生产线张力，一般为10%，如果板带较厚，可以增加到40%；降低生产线速度来纠正带钢位置。经过实践验证，加大生产线张力纠偏效果明显。
3.结语
采用 CPC 控制系统后， 带钢机组运行时的跑偏现象得以解决，保证了生产过程中带钢运行的稳定性， 卷取的整齐度可控制在±1mm 范围内，系统的高精度、高可靠性和高稳定性大大提高了生产效率。
参考文献
[1] 曹平，朱文华，徐宁.CPC带卷对中系统在梅钢平整线上的应用[J]. 冶金自动化. 2008（01）
[2] 邹凤欣，杨溪林，高增雪，邱忠义.基于电感式位置检测原理的带钢纠偏控制方法[J]. 冶金自动化. 2006（04）