燒結(jié)機(jī)閥門液壓控制系統(tǒng)的改造
某鋼鐵廠新建一條鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)線,料倉(cāng)落料閥門采用電液比例閉環(huán)控制。閥門橫向跨度為2500mm,開口量為l60mm。兩控制缸呈倒置狀態(tài),分別置于閥門兩側(cè)。控制缸活塞桿伸出時(shí),閥門開口減小;活塞桿退回時(shí),閥門開口變大??刂埔鬄椋涸陂y門2500mm的跨度、液壓缸活塞桿l60mm行程范圍內(nèi),兩控制缸活塞桿任一位置的定位偏差控制在±1mm以內(nèi),同步偏差控制在±2mm以內(nèi)。
1.液壓控制系統(tǒng)
如圖46 (a)所示,在液壓控制系統(tǒng)中,兩控制缸規(guī)格為:活塞Ф100mm,活塞桿Ф56mm,有效行程160mm,最高壓力25MPa。控制缸活塞桿內(nèi)分別內(nèi)置MTS LDM-SOD600M0250IAO位移傳感器,用于檢測(cè)活塞桿位移??刂聘装此欧椎臉?biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造,低摩擦系數(shù),液壓缸空載起動(dòng)壓力低于0.05MPa,有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)。
液壓控制系統(tǒng)有兩臺(tái)液壓泵電動(dòng)機(jī)組,工作制度要求,起動(dòng)1臺(tái),備用l臺(tái)。液壓泵為A10VS018DR恒壓變量泵,電動(dòng)機(jī)5.5 kW,1000r/min。液壓控制閥組,配有兩只4WRE6 Q2比例方向閥,分別驅(qū)動(dòng)兩只控制液壓缸。1只4WMM6 J手動(dòng)換向閥作應(yīng)急之用。
2.調(diào)試中出現(xiàn)的現(xiàn)象及原因
原擬定的控制思路為:分別給兩控制缸活塞桿設(shè)定相同的位移指令值,兩只比例方向閥分別驅(qū)動(dòng)兩只控制液壓缸。用兩只比例方向閥的流量值來(lái)保證兩液壓缸活塞桿的同步,各控制缸活塞桿內(nèi)的位移傳感器,分別檢測(cè)各自活塞桿的實(shí)際位移值??刂七^(guò)程中,活塞桿的實(shí)際位移值與設(shè)定的位移值比較,根據(jù)各自比較值的正負(fù),決定相應(yīng)比例閥的切換方向,實(shí)現(xiàn)位移偏差的校正,此為一動(dòng)態(tài)過(guò)程。
初期調(diào)試時(shí),給定控制液壓缸活塞桿某一位移指令值,發(fā)現(xiàn)兩控制液壓缸活塞桿各自在給定值附近做較大幅度的往復(fù)運(yùn)動(dòng),不能穩(wěn)定,料倉(cāng)落料閥門整體上處于扭動(dòng)狀態(tài)??刂撇荒軐?shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo),用手動(dòng)換向閥來(lái)操作,調(diào)整調(diào)速閥的開口量大小,在開口較小的范圍內(nèi),即開口量的30%時(shí),兩控制缸活塞桿伸出、退回同步、定位偏差均在控制要求范圍內(nèi)。在方向閥的開口較大,即大于總開口量的30%時(shí),兩液壓缸活塞桿同步、定位偏差較大,達(dá)不到控制精度要求。
根據(jù)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象,結(jié)合液壓控制系統(tǒng)自身的特點(diǎn),認(rèn)為原因在于比例流量閥的工作特性及兩控制液壓缸使用的環(huán)境條件上。
比例方向閥的工作特性曲線如圖47所示,可以看出,4WRE6Q2比例方向閥中位機(jī)能的遮蓋區(qū)比較大?,F(xiàn)場(chǎng)控制中,比例流量閥實(shí)現(xiàn)A、T口導(dǎo)通時(shí),控制缸活塞桿伸出。但只有當(dāng)給定控制信號(hào)大于2.5V時(shí),A口才開始導(dǎo)通,而此時(shí)T口已經(jīng)達(dá)到總開口量的40%;P→B、A→T口導(dǎo)通時(shí),控制缸活塞桿退回。但只有給定信號(hào)小于-5 7v時(shí),B口始導(dǎo)通,而此時(shí),T口已經(jīng)達(dá)到總開口量的55%。分析控制液壓缸現(xiàn)場(chǎng)安裝狀態(tài),發(fā)現(xiàn)閥門自身和物料的質(zhì)量,對(duì)控制缸活塞桿有向下的拽拉作用,當(dāng)比例流量閥實(shí)現(xiàn)P→A、B→T口切換時(shí),控制液壓缸活塞腔進(jìn)油,活塞桿腔排油,控制缸活塞桿伸出失速,比例方向閥的同步控制功能失效,這是問(wèn)題的癥結(jié)所在。
3.改進(jìn)措施及效果
如圖46 (b)所示,在兩控制缸有桿腔回路上,各自串聯(lián)一只順序閥,此種順序閥實(shí)際上是由一只通徑6mm的直動(dòng)式溢流閥和開啟壓力為0.05MPa、Ф6mm規(guī)格的單向閥并聯(lián)、組合而成。用直動(dòng)式溢流閥設(shè)定的回油阻力平衡掉閥門和物料的質(zhì)量,排除外在干擾。
改進(jìn)后的液壓控制系統(tǒng)再調(diào)試時(shí),兩控制缸活塞桿位移的同步偏差能夠控制在±1mm以內(nèi),定位偏差在2mm以內(nèi),達(dá)到控制要求。該液壓控制系統(tǒng)投產(chǎn)后運(yùn)行平穩(wěn)。
在電液比例閉環(huán)控制中,液壓缸活塞桿位移的實(shí)際值與設(shè)定值相比較,一般偏差較小。比例方向閥只需在中位機(jī)能附近作細(xì)微的切換,即能實(shí)現(xiàn)位移控制上的糾偏要求。要實(shí)現(xiàn)這種控制,要求比例流量閥中位機(jī)能的遮蓋區(qū)盡可能小,最佳狀態(tài)是零遮蓋,而4WRE6Q2比例方向閥的中位機(jī)能遮蓋區(qū)比較大,顯然,原擬定的控制思路不能實(shí)現(xiàn)控制要求。
改造后的液壓控制系統(tǒng)之所以定位精度較高,是利用4WRE6 Q2比例方向閥的流量控制功能,及控制缸低空載起動(dòng)力特性,用同步精度保證定位精度。控制缸活塞桿伸出時(shí),平衡閥平衡掉閥門和物料質(zhì)量的干擾;退回時(shí),閥門和物料的質(zhì)量成為負(fù)載,液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)阻力,液壓缸自身的摩擦力相對(duì)于負(fù)載而言非常小,用比例方向閥4WRE6 Q2不同流量值的設(shè)定,完全能夠?qū)崿F(xiàn)兩控制缸活塞桿位移同步的精度控制。
4.小結(jié)
改造后的液壓控制原理,實(shí)質(zhì)上改變了控制思路。由于順序閥和液控單向閥的雙重保持作用,使閥門開口量的定位精度保持非常穩(wěn)定,不受物料偏載影響。用順序閥平衡掉閥門和物料質(zhì)量的干擾,而不用單向節(jié)流閥來(lái)控制液壓缸活塞桿伸出時(shí)的速度,兩液壓缸活塞桿同步效果更佳。