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。控制要求為：在閥門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。控制缸按伺服缸的標(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。控制過程中，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)。控制不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，用手動(dòng)換向閥來操作，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。現(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。