毕业设计冷轧轧机机组CPC纠偏系统改造.doc

毕业设计论文题 目：冷轧轧机机组CPC纠偏系统改造 内 容 摘 要论文题目：冷轧轧机机组CPC纠偏系统改造 专业：机电一体化指导老师： 学 生：随着现代化酸轧联机速度的提高，对带钢的传送速度也大大的提高了，相应的辅助设备的速度也大幅提高为保证带钢在轧制过程中保持在轧制中心线附近运行，保证卷取时带卷边缘整齐，从而避免因带材偏离轧制中心线发生的刮坏设备或带材边缘损坏，影响产品轧制精度，产生质量事故所以带钢的边缘控制和机组上的对中控制是带材连续作业上必不可少的环节本文介绍了某冷轧厂轧机机组CPC纠偏系统的工作原理、基本结构，分析了系统存在的问题及发生故障的原因，把原来六套分离的CPC液压系统整合成一套系统，进行了液压站部分的设计，从分析纠偏辊受力方面入手，结合纠偏系统响应速度确定液压缸，对液压站部分包括泵、电机、过滤器、冷却器、管路进行选型和效验；在电控方面，把原来的光电对中检测器改为电磁式检测器，进行了泵站电控方面电路设计和程序设计，使轧机CPC系统的稳定性得到了提高 因此本次的设计的重点在于液压站设计以及电控方面的设计。

目 录前 言 11、机组CPC纠偏系统简述 22、CPC纠偏对中装置组成 23、CPC纠偏系统控制过程 33.1带钢跑偏的原因 33.2测量原理： 43.3带钢纠偏过程 53.4、纠偏执行机构 53.4.1 纠偏执行工作原理 53.4.2 1#CPC纠偏分析 6二、CPC纠偏系统液压的工作原理及故障现象和分析 71、 CPC纠偏系统液压原理 72、故障现象和分析 8三、轧机CPC系统的改造 81、改造方案 92、新系统液压配置设计 92．1液压缸确定 92．2泵的选择确定 112．3电机功率确定 122．4油箱的设计 122．5冷却器的选择 122．6过滤器的确定 132．7主 要 油 管 管 径 及 油 管 选 择 132．8．验算液压系统性能 142.8.1管路沿程压力损失 142.8.2系统发热温升验算 143．新系统电控方面设计 153.1输入输出I/O分配 153.2系统电路设计 163.3系统软件设计 163.3.1 信号采集 173.3.2 液压泵控制程序 183.3.3 系统管理 193.3.4 输出信号 193.3.5 轧制条件 19四、小 结 20致 谢 22 9冷轧轧机机组cpc纠偏系统改造 前 言近年来我国轧钢行业得到了飞速发展，钢材年产量突破6亿吨大关，成为世界上钢材产量最多的国家之一。

但是我国目前轧钢生产的设备装备水平还主要依赖于对外引进，部分技术指标已不能满足国内外需要，为了提高轧制产品的产量和质量，对引进设备特别是八九十年代引进设备的技术改造已势在必行某冷轧厂轧机机组系引进HITACHI公司八十年代初生产的冷轧轧机机组，1994年经DEMAG公司和ABB公司进行局部改进，1996年投入生产，经过2008年轧机主电机改造扩能后，机组年产量由原来的50万吨达到了年产量120万吨，带钢速度提高后原有CPC纠偏系统逐渐暴露出一些机械与液压方面的先天缺陷，出现出现故障增多，纠偏能力不足等问题，严重制约了轧机机组产量及质量的进一步提高，为了适应市场和现场情况有必要对该系统进行分析改进设计，以完全满足现在生产的要求一期使用的是光电式，控制器也比较落后针对以前设备使用的光电式对中测量存在的不足，本文采用了更为可靠的电磁式测量设备，将原来分散的6套独立的CPC液压纠偏系统整合成1套共用液压泵站，提高了轧机CPC系统的稳定性本文介绍了带钢纠偏自动控制系统（CPC）的原理、基本结构和存在的问题，分析了发生故障的原因，结合工厂生产实际的要求，对CPC纠偏系统进行了改造，提高了控制手段和精度，减少了生产调整时间、提高了产品质量和生产效率。

一、轧机机组CPC纠偏系统组成和控制1、机组CPC纠偏系统简述轧机机组是冷轧厂工艺流程中重要的一道工序，主要是将酸洗后的热轧钢进行轧制，根据市场要求轧制出不同规格的冷轧卷，然后送到下到工序进行退火或镀锌（铝），经过精整以后生产出满足用户要求的冷轧带钢产品在进入轧机机架轧制前，酸洗卷首先储存在轧机活套里为了使轧机活套存储的大约500米的带钢保持在一条中心线上，同时为了使带钢正确进入机架及轧机出口卷取机钢卷良好的卷型，在酸洗出口到轧机1#机架入口增加了6套独立的CPC(Center Position Control)纠偏对中装置，分布情况如图1所示图1 轧机工艺流程图本文着重介绍的1＃CPC纠偏对中装置，它位于酸洗出口到轧机TCM活套之间，负责酸洗活套出来的带钢纠偏对中，同时分别与2＃-6＃CPC纠偏对中装置配合对入口活套内带钢进行纠偏对中调节，实现机组稳定、连续的生产，1＃CPC纠偏装置的工况对轧机生产起到至关重要的作用2、CPC纠偏对中装置组成 CPC纠偏系统是一个完整的闭环控制系统，主要由电磁式带钢检测器BMI、控制单元、液压伺服系统、纠偏机械结构等部分组成，见图2。

BMI控制单元SPCSignalSignal 浮动机架带钢纠偏辊 液压伺服系统旋转中心图2 CPC纠偏结构伺服缸3、CPC纠偏系统控制过程3.1带钢跑偏的原因带钢在运送辊上行走, 如果运送辊之间是相互平行, 带钢与辊子之间接触在摩擦阻力界限之内, 带钢平直, 断面厚薄均匀, 则作用在带钢上的张力分布均匀, 这样, 带钢在辊子上行走就不会“跑偏”, 即能保持在运行的辊道中心, 无侧向位移但在实际的生产过程中, 会有各种各样的外界干扰, 它们对带钢正常行走的条件带来影响, 从而使带材跑偏主要的原因有下列几点:(1) 带钢断面不均匀的影响(带钢镰刀弯) 当带钢断面不均匀, 带钢两边厚薄不一, 一边厚一边薄时, 带钢本身就成镰刀弯状带有镰刀弯的带钢上各点, 都趋向与辊子中心线成直角, 从而引起了带钢跑偏这种镰刀弯带钢在平行运送辊上引起的带钢跑偏, 其跑偏量与镰刀弯的程度, 带钢张力的大小和两个运送辊之间的间距大小有关2) 辊子几何形状的影响辊子在长期的运行中由于单边磨损大, 而呈锥形由于锥形辊使带钢张力分布不均匀, 使带钢总是向粗的一端跑偏锥度小,带钢张力分布不均匀程度小; 锥度大, 带钢张力分布不均匀度大, 跑偏也大。

所以锥度的大小影响了跑偏的速度3) 两运送辊轴向不平行的影响带钢在两个互不平行的运送辊上运行, 但带钢总是有要与辊子成直角的趋势, 就成生了跑偏理论上的跑偏量与两辊之间的间距和两辊之间的夹角有关，见式1-1f = Lsin a° （1-1）式中: f —跑偏量;　L —带钢在两辊之间悬空长度;　α—两辊之间的夹角但实际上带钢的跑偏量要比理论上的小, 因为上述关系是以带钢与辊子成90°, 而实际上带钢与辊子曲线是大于90°两个不平行的辊子使带钢张力不均匀, 一侧的张应力变大, 而另一侧张应力减小, 带钢形成镰刀弯, 以使实际的偏差量减小所以得到新的关系式（1-2）:f = kLsin a° （1-2）式中: k —修正系数4) 辊面质量的影响辊子表面的粗糙度不一样, 带有螺纹形橡胶辊, 或者镀层的辊子, 都同样会使带钢跑偏5) 两端压力不均的橡胶夹送辊的影响如果带钢在两根互相受压不均的橡胶辊之间夹送时, 则会产生与锥形辊上相似的效应带钢向压力小, 夹送辊开口度大的一端偏移6) 带钢运送中的气流和液流的影响运行中的带钢受侧向气流和液流的影响, 同样会造成带钢的跑偏。

7) 塔式或卧式活套中运动辊的导向精度的影响各种活套中, 运动辊的导向精度也直接影响带钢的跑偏如卧式活套中, 活套小车运动轨道的误差,钢轨的松动, 活套支承门架的安装误差, 传送和换向辊的磨损等, 都要造成带钢的跑偏8) 来料钢卷的影响来料钢卷边缘层差不齐,或成塔形都对带钢运行传送产生影响, 使带钢跑偏9) 带钢张力波动的影响带钢张力波动, 特别是由于带钢张力系统没有调整好, 引起带钢张力的强烈波动, 也造成带钢在行走中的跑偏3.2测量原理：为了检测金属带钢的中心位置，设备采用了两对传感器这些传感器被安装在同机组中心相对称的位置每对传感器分别用于检测带钢的一个边；其中一个传感器用作发射装置，相对应的另一个用作接收装置（见图3）每对线圈本身又是有方向的空心变压器带钢在通过这些接收器和发送器时，在所连接的线圈之间产生磁通量差异，该差异就被作为测量结果发射线圈提供一个有规则的正弦电压波形根据带钢在框架中的位置，在接收线圈中将感应产生一个相应的电压波形两个接收通道值相减并放大，就可以得出带钢偏离机组中心线的一个连续位置信号图3 测量原理3.3带钢纠偏过程为确保纠偏的准确性，纠偏机构安装找正基准为机组中心线。

纠偏装置的中心位置或控制的原始位置由中心位置传感器检测纠偏系统工作过程中，带钢穿行在电感式带钢检测器框架内，检测结果转化为电信号传送给控制器控制器对两接收单元BMI传送来的电信号之绝对差值ΔI进行PD运算和功率放大，输出纠偏信号到伺服阀，控制伺服阀液压缸的动作方向和动作量伺服液压缸驱动浮动机架摆动和平动，使带钢两侧受到的张力和摩擦力发生变化导致带钢位置的变化，同时也改变带钢遮挡电磁的量和ΔI的变化外控逻辑控制（PLC）主要用于在生产过程中进行手动干预、报警和停机CPC纠偏控制过程如图4 中心位置传感器控制器伺 服 阀伺服缸 外控逻辑（PLC） 带钢位置检测(BMI) 浮动机架图4 CPC纠偏控制过程3.4、纠偏执行机构3.4.1 纠偏执行工作原理研究表明，导致带钢在机组上跑偏的原因非常复杂，从机械角度来说，主要有设备安装精度不够、带钢板形不良、设备磨损、控制系统等原因对运动中的带钢实施纠偏，其纠偏模式均可分解为平移模式（见图5）和张力模式（见图6）种类繁多的纠偏机械结构均是由这两种模式的不同比例成分的组合1#CPC纠偏系统就是这种组合的一实例，图7显示的纠偏机构动作示意图纠偏能力的大小因纠偏机构的不同而不同，需要充分了解实际应用场合后方可决定采用何种纠偏比例组合。

平移模式纠偏机构的最大纠偏能力主要取决于带钢与纠偏辊的包角α和带钢与纠偏辊方向的摩擦系数f张力模式纠偏机构的最大纠偏能力主要取决于纠偏机构的设计强度δ和带钢所能承担的最大拉力F纠偏动作方向图5 平移模式纠偏原理 带钢带钢沿带钢宽度方向上的张。