活套控制所屬現代詞，指的是涉及自動控制技術，特別涉及對精軋機活套進行控制的技術。活套機構設定的第一個目的就是作為套量檢測裝置對機架之間的活套量進行測量，並通過活套高度控制系統的調節保持套量恆定，保證連軋過程穩定進行。活套機構設定的第二個目的是作為執行機構進行帶鋼恆定小張力控制，以避免拉鋼、堆鋼現象，儘可能減小各機架之間和各功能之間通過帶鋼張力的變化而產生的耦合和互擾。
基本介紹
- 中文名：活套控制
- 外文名：controlling of loop
- 套用領域：鋼鐵軋制
- 學科：冶金工程
- 控制方式：高度、轉矩等控制
- 實例：ILQ控制技術
介紹,控制過程,轉矩與角度,技術的發展,
介紹
為了維持機架間物流平衡，保持板帶張力恆定，在板帶軋機精軋機組的機架之間裝有活套。活套因動力機構的不同可分為氣動活套、電動活套及液壓活套。氣動活套的動力源為壓縮空氣，由於空氣的可壓縮性太大，氣動活套的回響速度太慢，控制精度差，不用於板帶軋機中，但由於結構簡單，維護方便容易，氣動活套在棒線材生產線中得到了普遍使用。電動活套的動力源為變頻電機，變頻電機的尾軸上裝有編碼器，編碼器檢測電機的轉速及電機轉子位置以控制活套高度，通過檢測電機負載轉矩轉換成張力後控制板帶張力。液壓活套的執行機構為液壓缸，液壓缸由伺服閥驅動，活套的旋轉軸上裝有角度編碼器以檢測活套角度，液壓缸的活塞側與活塞桿側裝有壓力變送器，通過控制液壓缸活塞的移動以控制活套高度，通過測量活塞側與活塞桿側的壓力轉換成機架間張力後控制板帶張力，也可以在活套輥上安裝壓力檢測組件直接檢測板帶對活套輥的壓力，把壓力轉換成板帶張力後控制機架間板帶張力。
目前，大部分熱連軋機組的活套機構由小慣量直流電動機驅動，但新建和改造的熱連軋機已越來越多地採用了液壓活套。和電動活套相比，液壓活套由於慣量小、動態回響快，其追套能力和恆張性能有顯著提高。另一方面，活套控制裝置也已從20世紀80年代開始逐步實現了由模擬電路系統到計算機構成的全數位化系統的轉變。活套控制數位化有利於控制參數的線上調整，有利於先進的、智慧型化的控制思想的實現，可以顯著提高控制精度、增加控制功能、完善各種補償措施以及提高活套控制裝置的運行可靠性。
控制過程
圖1為液壓活套示意。活套的控制過程大致可以分為三個階段：活套的起套控制、活套穩定階段的控制、活
套的落套控制。當板帶經過活套的下流機架時，活套起套，活套輥與板帶接觸，進入活套的穩定控制階段。在活套的穩定控制過程中，活套的角度與板帶張力參考值保持不變，當機架間物流不平衡時，活套的實際角度與張力發生變化，偏離了角度參考值，活套調節上流機架的速度以維持物流平衡。當板帶尾部將要離開活套的上流機架時，活套落套。為了使落套時板帶運行平穩，在活套完全落下之前設計了“小套”控制過程，也就是把活套的落套過程分成二步進行，當板帶的尾部運行到活套上流機架前的某一位置時，活套下降到某一高度，經過一段時間後，活套完全下落到等待位置。
圖2和圖3是活套的啟套與落套的控制時序。從圖2可以看出，當板帶經過活套的下流機架時，活套啟套，在活套輥與板帶接觸前，活套啟套加速力轉矩起作用，當活套實際高度等於參考高度時，活套的啟套控制結束，進入活套的穩定控制階段。從圖3可以看出，當板帶尾部經過活套上流機架前的某一位置時，活套的“小套”控制啟動，此時活套的高度參考值與轉矩參考值減小，當板帶尾部經過活套的上流機架時，活套下落到等待位置。
轉矩與角度
張力與轉矩控制
為了穩定機架間物流，維持機架間板帶張力穩定，活套控制設計了二個重要的控制迴路，活套角度控制迴路與板帶張力控制迴路。活套角度控制迴路是閉環控制迴路，而板帶張力控制迴路是開環控制迴路。
板帶張力依靠活套輥與板帶接觸後使板帶屈服變形產生，是活套轉矩的一部分，活套轉矩包括:活套重量轉矩、活套啟套加速力轉矩、伺服閥偏移補償轉矩、板帶重力轉矩、板帶屈服轉矩與板帶張力轉矩。在活套控制的不同階段，活套轉矩的參考值各不相同。
圖4是活套參考轉矩的控制。從圖4中可以看出，在活套的起套控制過程中，活套參考轉矩為活套重量轉矩、活套啟套加速力轉矩與伺服閥偏移補償轉矩之和，當活套進入穩定控制階段時，活套參考轉矩為板帶張力轉矩、板帶屈服轉矩、板帶重力轉矩、活套重量轉矩與伺服閥偏移補償轉矩。活套啟套加速力轉矩只在活套啟套過程中起作用，它與活套自身的重量及活套啟套的快速性有關，大小由現場調試確定，目的是為了使活套快速啟套。
活套的高度控制
活套的高度控制是一種閉環控制，活套的角度參考值由上位機給定，活套實際角度由角度編碼器測量得到，採用PI控制方式，使活套的實際高度不偏離參考高度。
技術的發展
在板帶軋制過程中活套的作用相當重要，它起著控制機架間物流、調節軋機速度的重要作用。採用角度閉環與張力開環控制方式的常規活套在熱帶軋機中得到了普遍套用。這種活套調試容易，在角度控制方而較果較好，但板帶張力的控制不很理想，板帶張力波動往往較大，而板帶張力的不穩定對板帶的質量影響較大。
有兩方面的原因造成了板帶張力控制的不穩定：第一，板帶張力是由計算得到的，由於一些擾動因素不可能包括在計算公式之內，致使張力計算不準確;第二，板帶的張力控制本身就是開環控制，不可能有非常穩定的控制效果。
針對活套張力控制不很穩定的狀態，許多公司正在從硬體與軟體二方而尋求解決問題的方法，如德國西馬克公司的“差壓活套”與“張力計活套”，日本東芝公司推出了活套的ILQ( Inverse Linera Quadratic)控制方式，這種控制方式實現了活套角度與板帶張力同時閉環，使板帶張力控制的穩定性有了一定程度的改善，並且因為“差壓活套”與“張力計活套”檢測了板頻寬度方向的張力分布，能自動調節軋機輥縫，減少了操作員干涉軋機輥縫的頻率。但這種“差壓活套”與“張力計活套”顯著增加了投資與維護成本，並且為這種活套配備的ILQ控制方法也不是非常完善:ILQ控制方法對角度與張力偏差要求嚴格，一旦偏差超出一定程度，ILQ活套將變得急劇不穩，必須切換到活套的常規控制方式，在ILQ控制方式中，活套的起套與落套的控制任然使用常規控制方式。改善活套板帶張力控制的穩定性以及擴展活套的控制功能，例如使用“差壓活套”與“張力計活套”自動調節軋機輥縫的水平，是研究活套控制的一個重點，德國西馬克公司的“差壓活套”與“張力計活套”及日本東芝公司的活套ILQ控制方法為我們提供了有益的嘗試。
