1、 I 摘 要 本设计系统为 1450 五机架冷连轧机工作辊液压 压下 系统 ，针对钢板轧机的轧辊的位置偏差进行反馈纠正。主要介绍了目前国内外轧机液压 AGC 控制的发展状态和发展趋 势以及现存的一些问题，本设计主要包括系统原理的设计、元件选择、 阀组装配体设计、油箱设计等。本着合理并存有一定裕量、保证工艺要求、降低成本的原则设计本系统。通过这套伺服控制系统，可以精确控制轧机轧制钢板的厚度。 设计中参数的计算、系统原理的设计、元件的选择、油箱的设计等有关问题在说明书中进行了详细的阐述。 关键词 冷轧机 液压 AGC 油 箱 II Abstract The design system for th
2、e1450 five stand cold rolling mill hydraulic AGC control system for steel mill roll position feedback error correction is a servo control system. Mill at home and abroad are introduced the development of hydraulic AGC control of the state and development trends and existing problems. The design prin
3、ciples include system design, component selection, Manifold Design, valve assembly design, tank design and pump station design, the spirit of reasonable co-exist with a certain margin to ensure the process requirements, the principles of the design cost of the system . Through this servo control sys
4、tem can precisely control the thickness of steel plate rolling mill. The calculation of the design parameters, system design principles, component selection, integrated block design, the design of pumping stations in the prospectus for the issue in details. Keywords Cold Rolling Mill Hydraulic AGC P
5、umping StationIII 第 1 章 绪论 1 图 1.1 AGC 控制方式简图 第 1 章 绪论 1.1 课题背景 1.1.1 AGC 概述 AGC（ Automation Gauge Control） ,即为 厚 度自动控制 。 厚度是板带钢最主要的尺寸之一，随着技术的进步，厚度自动控制已成为现代化板带钢生产中不可缺少的重要组成部分。厚度自动控制（ AGC-Automation Gauge Control）的基本方式是通过测厚仪或者其他传感器对带钢的实际轧出厚度进行连续测量，根据实测值与给定值相比较得到的偏差信号，借助各种测量装置调整压下量、张力或压下速度，将轧机出口厚度控制在允
6、许的偏差范围内。 其基本方式就是通过测厚仪或者其他传感器对带钢的实际轧出厚度进行连续测量，根据实测值与给定值相比较得到的偏差信号，借助各种测量 装置调整压下量、张力或压下速度，将轧机出口厚度控制在允许的偏差范围内。 1.1.2 AGC 控制的发展情况 近 30 年来，国外轧机的装备水平发展很快。在冷带轧机上广发利用液压压下、液压弯辊、厚度自动控制、板形控制和计算机控制等技术、在新技术运用方面均已采用液压 AGC 系统与计算机控制相结合的 DCS，装设了测量精度高的三测仪表（测厚、测压、测张），且装设了板形检测装置。而国内轧机设备还比较落后，特别是自动控制系统。即使 60 年代中期从日本、美国等
7、引进的当时属于较先进的单机架轧机，由于当时技术水平的限制，多数未达到 设计目标，面临着改造。在采用新技术方面，部分设备采用了液压压下，少数设备将原有的机液伺服改成了电液伺服系统，并装设了 AGC 系统，燕山大学里仁学院课程设计 2 安装了三测仪表，实现了张力闭环控制，但是精度不高。面对国内轧机的这种情况及资金短缺的实情，在吸收国外 AGC 先进控制的基础上，开发实用性、高精度自控系统装备现有的设备，能使我国钢铁冷轧设备的控制水平进一步提高。 由于轧机自动化水平及对板带材的质量要求越来越高，对轧机执行机构及控制系统性能的要求也越来越高。目前，液压技术的应用程度和水平，已成为冶金设备技术水平高低的
8、一项衡量指标。其中液 压 AGC(Automatic Gauge Control)系统是所有冶金设备中液压技术应用的典型代表，是现代化轧机设备的核心技术。液压 AGC 系统运行状态的好坏，直接决定了轧机的工作可靠性。长期以来，由于机械设备水平的整体差距，我国的轧机设备主要依赖进口，在技术特别是核心技术方面受到限制。虽然近年来在先进技术的应用方面有重大突破，但仍局限在单机应用的水平。因此，开展液压 AGC系统故障诊断技术的研究不仅对提高轧机设备的生产率、提高设备的维护管理水平具有重要意义，同时也对提高国产轧机设备的应用水平具有重要的社会意 义。 1.1.3 AGC 控制的发展趋势 在连轧工艺发展
9、过程中，轧制过程模型研究一直为钢铁研究企业所重视，由于轧制内部机理十分复杂，目前对数学模型研究多集中在轧机体系模型，分析轧制过程中某一因素对厚度的影响，如张力、轧辊变形等，所建的模型缺乏全面、完整性。因此，建立一个全面、完整、正确的机电一体化轧制模型，进行轧机体系在轧制过程中的实时动态研究是目前的发展趋势。 1) 采用智能控制技术（如神经网络）提高自适应学习的精度。 2) 模型计算过程中考虑单元细化，如有限元方法和有限元思想的使用。 3) 在控制策略的研究方向，基于反 馈控制理论，控制模型出现了两个研 究方向。一是复合控制，即在常规 PID 控制的基础上，加入前馈、压力、秒流量等控制策略。这种
10、方法在轧钢工业中得到广泛应用，效果良好；二是利用被控对象建模的新方法（如人工神经网络）、自适应控制、预测控制、优化控制的新算法，构造单环反馈系统，由于这些算法第 1 章 绪论 3 在理论推到研究上有许多假设条件，与实际有很大差距，随着算法的进一步改进，这个方向无疑有很大的发展前景。 1.1.4 AGC 控制存在的问题 虽然 AGC 在各个方面都有了不同程度的发展，但是，由于各方面因素的限制以及 AGC 控制方式很多 ，各种 AGC 复合体统往往相互关联，相互影响，实际上存在最优组合方案。存在的问题和带来的难点主要有： 1) 建立真实反映被控对象内在本质的数学模型比较复杂。冷轧机阀控液压系统是一
11、个多变量、非线性、强耦合、参数时变的且带有随机干扰的不确定系统。目前轧机系统的模型都用二阶惯性环节简化代替，由此利用经典的控制方法设计的控制器很难进一步提高厚度控制的精度，难以适应轧制工艺。 2) 对于闭环系统而言，系统设定值的精度难以保证，从而限制了 AGC的控制精度。 3) 影响出口厚度波动的因素很多。 4) 测厚仪的安装位 置，导致了检测到的出口厚度在反馈控制上的滞后。 当前，厚度控制系统的控制存在问题除了上述几个方面，还有 其他方面，如轧机的制造水平、测量技术的发展等。 燕山大学里仁学院课程设计 4 第 2 章 液压系统原理图的设计 2.1 轧机的工艺要求 表 2.1 1450 五机架
12、冷连轧机工作辊液压 压下 系统设计技术参数 压下 缸 2 个 两侧总轧制 力 1800 T 厚控方式 液压 AGC 压下 缸输出速度 2.5-3 mm/s 压下 缸行程 280 mm 系统压力 28 Mpa 此轧机为 五机架冷连轧 机 ，其工艺要求为三个方面：正常轧制 通过力反馈控制辊缝、故障状态 压下 缸快速抬起、换辊时 压下 缸快速撤消。 2.2 轧机系统组成 液压 AGC 系统的主要设备由一套以计算机、检测元件为主的 控制装置 和以一套 液压系统 （包括泵站、控制阀台等）、液压伺服油缸为主的执行机构组成。每架机架配有 2个 AGC 液压缸，每个缸中心安装一个磁尺，用于检测油缸活塞的位移。
13、同时在每个油缸的活塞测和活塞杆侧均配有压力传感器，检测油缸两侧的压力，得出轧机的轧制力。 2.3 轧机系统原理图 第 2 章 液压系统主要参数设计及元件选择 5 2.3.1 泵站 原理图 图 2.1 泵站部分原理图 燕山大学里仁学院课程设计 6 说明：辅泵有三个作用：给主泵柱塞泵供油以延长主泵工作寿命、给执行元件液压缸有杆腔产生被压、使多余流量通过溢流阀形成冷却循环；主泵定为恒压变量泵，保证阀台伺服阀的工作稳定性；主泵出口的电磁溢流阀做安全阀用，蓄能器作为辅助动力源，两个温度控制器的作用是保证冷却器和加热器使用时的适当温度。 2.3.2快抬部 分原理图 说明：中间辊和工作辊的正负弯用的是堆成控
14、制，中间辊的电磁换向阀为 Y 型机能，能够实现换辊时的浮动状 态。 燕山大学里仁学院课程设计 7 第 3 章 液压系统主要参数计算及元件选择 3.1 初选系统工作压力 供油压力选择，由下表 表 3.1 各种机械常用的系统工作压力 机械类型 机床 农业机械、小型工程机械、 建筑机械、液压凿岩机 大中型挖掘机、 液压机、 重型机械、 起重运输机械 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 工作压力 /MPa 0.82 3 5 2 8 8 10 10 18 20 32 取工作压力 28sP MPa 。 3.2 液压缸尺寸计算及选择 3.2.1缸尺寸的确定 由于系统压力 Ps=28Mpa， 两侧 总 轧制 力 Fmax=1800T 则一个缸最 压下 力 Fmax1 = 9000KN 每个压下缸额定轧制压力： KNFFM A XS 7 2 0 054 缸最大输出速度 Vc=3mm/s=3 10-3m/s 缸行程 S=280mm 下面根据以上数据来计算压下缸的尺寸。 A0= PsF 1max =0.482m2 可以得出： D0= 04A =0.7m
