新型液压推钢机兴盛 轧钢生产线加热炉
摘 要：本文简要介绍了炉卷加热炉出钢机升降存在的设计弊端，给出了适应现场工况的优化方案，并进行了适应性改造。
关键词 ：出钢机；适应性；改造
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.007
0 引言
某钢厂炉卷生产线加热炉使用的出钢机用于将加热完成的板坯由炉内移动至出钢辊道。加热炉出钢机升降动作设计为平行布设八根出钢臂，分为1号与2号出钢机，有4个液压缸驱动，每个液压缸推动2根出钢臂完成升降动作。
出钢机的升降过程采用分段变速进行相应的控制，由相应1号至4号液压比例阀组控制。动作模式分1号出钢机单动、2号出钢机单动与共同动作三种。
现场在2号液压缸与3号液压缸上安装位置检测元件，安装行程为280MM外置式位移传感器作为位置反馈，并在相同位置安装2个接近开关分别定位为上位与下位。接近开关作为动作到位信号，位移传感器信号作用于速度控制中的反馈环节。1号与4号比例阀使用与相邻阀的速度给定，无单独位置反馈。
在生产中，由L2计算机发出动作标记与动作命令，出钢机按计算行程完成前进、上升、后退、下降的步骤将板坯由炉内步进梁移至出钢辊道。
1 问题及原因分析
在长时间生产中，原设计逐渐暴露出多种问题，给生产与设备维护造成极大的困扰，具体弊端分为以下几类：
1.1 位置检测元件故障
液压缸位置检测元件安装在出钢臂下基坑内，高温潮湿环境较差。如果位移传感器出现故障，程序中判断无位置反馈，将直接停止给比例阀的升降信号，造成出钢机无法升降，如果在程序中强制信号，出钢臂升降将不会变速，会使板坯高速撞击辊道造成板坯变形并损坏设备。如接近开关故障，则造成无位置检测或某一位置常到位，也不允许动作，程序中强制信号只能手动动作，无法自动运行，会造成板坯温度下降引起产品质量问题。处理故障元件时由于基坑内作业空间狭小，出钢机如出现误动作将会伤人，所以又必须关闭液压系统与平移动力电源，造成每次出现故障处理时间较长。因处理时间过长，又会造成板坯在炉时间过长，造成板坯过烧、脱碳等一系列问题。
1.2 液压比例阀特性变化
长时间生产中，液压比例阀的特性会出现变化，差别虽然很小，但在开环系统中会出现误差累计。经过长时间观察，液压比例阀特性会受环境温度、液压油温度、液压油洁净程度等外界原因影响出现不可控的变化。特别是在液压人员更换阀组后，八根出钢臂升降速度明显出现不同步，出现下位时两根出钢臂高与辊道面或上位时板坯倾斜。为避免这一现象，将1号阀与4号阀给定信号加大，使开环控制的液压缸动作速度加快，暂时解决了这个问题。但是在使用了约20个月后，中修检查时发现液压缸内12条螺栓因长时间冲击出现机械疲劳断裂。
1.3 机械故障
1号与4号液压缸因是开环控制，所以出現故障后PLC无法检测，不能及时停机。曾经出现过液压阀故障，两根出钢臂没有正常下降，辊道转动后造成板坯出现大量划伤；两根出钢臂没有正常上升，上位信号到位出钢机开始后退，将板坯拉斜后损坏炉墙；后退过程中液压系统突然泄露减压，液压缸受重力收回，出钢臂不受控下降，但平移没有停止，造成撞毁出钢炉门隔热墙等情况。
2 解决方法
为解决以上问题，需要对原设计进行改造，因现场接近开关维护不便、故障率高，所以决定弃用。
2.1 位置检测与控制改造
因废弃接近开关的位置检测，所以接近开关故障问题不以考虑。4组液压缸分别安装位置传感器，将处于开环控制的两个液压缸各加装一套位移传感器，引入原PLC系统之中，通过PLC编程优化、完善功能。优化为位置闭环控制后，通过调试做出升降位置曲线，实现对板坯“轻拿轻放”避免冲击设设保护板坯。
另外在INTOUCH操作画面上增加位置检测数值显示、位置标定、位置指示及单调按钮等功能以方便调整。在首次使用时，在新增INTOUCH操作画面上切换到位置调整模式，此时所有位置限制无效，手动点动操作各出钢臂，到位标定位置值后即可正常使用。
如果出现单个传感器故障，只须将报警传感器退出使用即可，程序中将自动切换回原设计开环控制方法暂时使用，避免生产中抢修从而影响生产节奏。
2.2 液压比例阀特性变化的适应性修正
优化PLC程序，将位移传感器真实读值减去下位标定值使位置基准相等，然后将两值相减，通过正负与数值可以判断两个液压缸位置关系。例如差值大于2MM，则将较慢的一组速度给定乘以1.1的系数；如差值继续变大，则将较快一组速度给定乘以0.9系数。这样经过动态修正后基本消除了比例阀特性造成的误差，并且液压缸的控制全部改造为闭环控制，不会产生累计误差。
如果退出一处传感器，仍可使用原设计的控制方法，在INTOUCH操作画面上直接输入系数以修正比例阀特性偏差。
2.3 机械故障后的应急处理方案
完善位置判断与连锁，如出现一组液压缸因机械位置没有到位，不启动下一步动作触发；如上升完成后，在下降前如果出现任一出钢臂偏离原有位置，则触发连锁条件进行停机，并使用操作台蜂鸣器进行报警提示，最终防止事故扩大。
3 结束语
该系统经过优化后已经达到了常见特殊工况的使用要求，有效消除了出钢臂遇到的几类问题，从根本上解决了设计弊端造成的动作故障，大大减少了故障时间，提升了动作质量。
作者简介：孙普（1981-），男，电气助理工程师。endprint
