轧机AGC液压系统中背压的改进-河南轧钢机械设备有限公司

轧机AGC液压系统中背压的改进

发布时间：2021-10-06 浏览：次

液压伺服系统以其功率大、响应快、精度高的特点，其中液压自动控制辊缝系统是所有冶金设备中液压技术应用的典型代表，系统背压的稳定性，对 AGC 系统中液压缸动作、阀的精准控制起关键性作用，通过对系统的背压供油方式从阀减压供油改为泵直供的改造，让背压在使用中更加稳定。

一个完整的 AGC 系统由若干的自动控制系统组成，其中主要是位移闭环系统，压下力闭环系统、轧制压力变化补偿系统。在轧机压下力系统中，在液压缸的无杆腔、有杆腔接入压力检测设备，其中有杆腔接入 5. 5 MPa 的背压，用来防止因活塞及连接部分在工作中靠重力自行下落，且保证了在压下过程中出现的吸空现象及避免液压缸的的失速等工作不稳定现象，并作为使 AGC 液压缸退回的动力源。

1 背压改造的必要性

轧机背压是通过一个三通减压阀，将 30. 0 MPa压力减压为 5. 5 MPa，供到平衡缸、调整缸等需要背压的部位，三架轧机 6 个背压用的减压阀，在实际生产过程中，轧制前，通过校准将轧辊产生的弹力、轧辊与 AGC 液压缸的间隙及 AGC 液压缸中长通的背压消除，在正常生产中，由于进钢的冲击、油液的清洁度及压下量的变化，经常产生背压不稳现象，造成压下的轧制力不稳定，影响轧制质量，甚者背压的系统压力点丢失，自动不执行，废钢等事故产生。

背压系统改造方案( 见图 2) ，将轧机背压使用的减压阀取消，用现有的 A4V250 的恒压变量主泵，把压力调整到 5. 5 MPa，后单独直接供背压系统使用，并在这个系统的压力管线上加装蓄能器，保证了背压系统的稳定，减少了备件消耗较，减少了生产事故的产生。

2 数据的计算

轧机系统中共计有需要背压的 AGC 液压缸统计见表 1。

2. 1 正常工作状态下系统流量计算正常

工作时，AGC 液压缸动作的行程为 5 mm / s，为了能实现这一正常工作，对每秒需要系统流量进行计算。

( 1) UR、UF 上辊及下辊调整缸工作每秒需要的油液体积:

Va =π[( 活塞直径 /2) 2 - ( 活塞杆直径 /2) 2 ]× 行程 × 液压缸数量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 460 /2) 2 - ( 180 /2) 2 ]× 5 × 8 × 10 - 6 = 5. 6 L

( 2) UR、UF 立辊调整缸工作每秒需要的油液体积:

Vb =π[( 活塞直径 /2) 2 - ( 活塞杆直径 /2) 2 ]× 行程 × 液压缸数量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 5 × 8 × 10 - 6 = 1. 2 L

( 3) E 轧机上辊及下辊调整缸工作每秒需要的油液体积:

Vc =π[( 活塞直径 /2) 2 - ( 活塞杆直径 /2) 2 ]× 行程 × 液压缸数量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 5 × 4 × 10 - 6 = 0. 6 L

( 4) 液压缸工作时每秒需要背压的总油液体积为: Vz = Va + Vb + Vc = 5. 6 + 1. 2 + 0. 6 = 7. 4 L

( 5) 1 台 A4V 250 液压泵的每秒流量计算: 泵的流量 = 泵的排量 × 泵的转速 × 容积效率 × 10 - 3 /时间 = 250 × 1 480 × 0. 98 × 10 - 3 /60 = 362. 6 /60 = 6. 1 L

从计算得出，如果在正常工作时，需要 2 台液压主泵能满足 AGC 液压缸的正常动作。

2. 2 快速退回状态下系统流量计算

在液压缸动作量达到较大、动作速度较快的情况下，需要的提供的油液体积较多，采用蓄能器进行辅助工作，吸收脉冲，稳定液压缸动作。AGC 系统在产生轧制力超范围时、或者生产中轧机系统故障，避免卡钢等故障，有一个快速释放系统，即靠背压快速的将压下液压缸缩回，要求时间为 5 s，此时需流量较大。

( 1) UR、UF 上辊及下辊调整缸从较大工作行程退回需要的油液体积为:

V1 =π[( 活塞直径/2) 2 - ( 活塞杆直径/2) 2 ]× 较大行程 × 液压缸数量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 460 /2) 2 - ( 180 /2) 2 ]× 100 × 8 × 10 - 6 = 112. 5 L

( 2) UR、UF 立辊调整缸从较大工作行程退回需要的油液体积为:

V2 =π[( 活塞直径/2) 2 - ( 活塞杆直径/2) 2 ]× 较大行程 × 液压缸数量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 100 × 8 × 10 - 6 = 24. 9 L

( 3) E 轧机上辊及下辊调整缸从较大工作行程退回需要的油液体积为:

V3 =π[( 活塞直径/2) 2 - ( 活塞直径/2) 2 ]× 较大行程 × 液压缸数量 × 10 - 6 = 3. 14 × [( 360 /2) 2 - ( 300 /2) 2 ]× 100 × 4 × 10 - 6 = 12. 4 L

( 4) 液压缸退回时需要的总油液体积为:

V = V1 + V2 + V3 = 112. 5 + 24. 9 + 12. 4 = 149. 8 L

( 5) 在液压缸退回过程中，较低压力要求为 4. 0 MPa，此过程中蓄能器作为供油动力源，需要提供油液的体积为: 总体积 - 液压泵流量 × 2 × 5 = 149. 8 - 6. 1 × 2 × 5 = 88. 8 L。

蓄能器作为动力源，排出油液的速度很快，蓄能器内体积变化可以按绝热变化考虑，需要蓄能器的体积为:

V0 = △V × P10. 7 1 × P0. 71 2 / P0. 71 0 ( P0. 71 1 - P0. 71 2 )

= 88. 8 × 550. 71 × 400. 71 / 480. 71( 550. 71 - 400. 71)

= 386 L

式中: V0 ———蓄能器的总容量，L;

P0 ———供油前充气压力，Pa;

P1 ———较高工作压力，Pa;

P2 ———较低工作压力，Pa;

△V ———蓄能器排出油量，L。

通过计算，需要蓄能器的体积为 386 L，实际选择 4 个 100 L 的蓄能器，接入系统，即可满足现场的较大要求。

现场实际改造后，校准轧辊产生的弹力、轧辊与 AGC 液压缸的间隙的功能正常，快速退回功能正常，满足设计要求，在正常生产中，由于进钢的冲击、油液的清洁度及压下量的变化，产生背压不稳现象消失。通过改造执行元件的运行平稳性得到极大提高，运行过程中自动 AGC 执行正常，轧制需要的各实际位置能按设定要求准确达到，使轧件的质量精度得到有效保证，背压检测压力点没有丢失等情况产生，减少了设备事故的产生。实际使用中效果良好，值得广泛推广。

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