卸卷小车快速上升准确定位的简易方法

2010-02-14任凤萍

中国设备工程 2010年12期

李强，任凤萍

（莱钢板带厂，山东莱芜 271104）

年产量40万t的浅槽紊流推拉式盐酸酸洗机组是莱钢冷轧薄板的主要生产线。卸卷小车是该机组的主要设备，其主要作用是将钢卷流畅输出。工艺流程为：启动卸卷小车使鞍座下降到低位、进入卷取机卷筒下方，升起鞍座，确认托住带卷、将卷筒上下托辊打开、卷筒缩径、卷取机活动支承打开、启动卸卷小车水平动作卸下带卷、由小车将带卷送往固定鞍座上，完成卸卷。本条线卸卷小车主要设备有升降鞍座和横移小车两部分。升降鞍座为导向杆式，在该装置的导向下由升降油缸驱动升降。鞍座升降分快、慢速，均为O型四位三通阀液压驱动。横移小车由变频电机驱动平行运行。

在正常生产中，整个卸卷过程均由操作工手动完成，不仅影响酸洗节奏，而且在小车上升托卷时往往会出现当小车上升还未触及钢卷时，操作工误判断对卷筒进行缩径，导致钢卷迅速下坠，对卷筒产生很大的冲击载荷。或者出现小车上升触及钢卷后继续上升，造成卷筒受到额外的向上推力，一旦推力过大，将造成卷取机卷筒滑楔断裂或卷筒变形等危害。因此，小车空载上升能否快速而平稳顶靠在钢卷上，将直接影响到卷筒使用寿命及整条线的生产效率，同时也是能否实现自动卸卷的关键。

一、问题提出

1.常规解决方法及存在问题

为了实现在不同卷径下的自动卸卷功能，以往的解决方法是借助PLC控制，建立卷径计算数学模型，鞍座上升为电液比例阀驱动控制，并带有位移传感器等精密测距元件。通过控制系统测出的卷径值，驱动鞍座上升距离，并通过位移检测元件检测鞍座上升距离，随时修正鞍座还需上升的距离，实现准确定位。这类方法由于相关因素太多，系统易受干扰，稳定性较差，且投资较大。

2.新方法提出及试验

为了能较好地解决这一问题，最大限度地降低投资，根据冷轧薄板酸洗线目前的现状，拟通过检测卸卷小车升降鞍座的受压情况来实现小车上升的准确定位。为此，进行了一系列试验，其试验情况统计如下。

（1）在固定鞍座上放一15.5t重的酸洗成品卷，在小车上升液压驱动阀台出口侧安装一压力表，将小车停于钢卷正下方，快速驱动小车上升，小车在空载上升中启动瞬间压力达到12～13MPa；升起后压力降为10MPa左右；继续上升，在接触到钢卷的瞬间压力达到13～14MPa；将钢卷托起继续上升中压力变为12MPa左右。在整个上升运动中，其空载及负载压力变化范围较小，不易采集。

（2）慢速驱动小车上升，小车在空载上升中压力始终保持在1MPa左右；接触到钢卷后压力逐渐上升，当上升到5MPa时将钢卷托起并在托起钢卷的上升中保持压力不变。在整个上升运动中，其空载及负载压力变化明显，易于采集。

（3）卸卷小车在快速下降时压力下降到1MPa以下。

（4）小车在静止状态下，压力保持为4～6MPa。

（5）小车快速上升的速度是慢速上升的10倍以上。

通过上述试验可以得出以下结论：在目前的液压系统条件下，通过慢速驱动小车上升可以凭借压力检测实现小车上升的准确定位。但是在这一速度下根本无法满足快速卸卷的工艺要求。通过快速驱动小车上升虽然能够满足快速卸卷的工艺要求，但是由于其空载及负载压力变化范围较小，不易采集，无法实现小车上升的准确定位。

二、解决措施

为了解决这一矛盾，作如下方案设计。

在小车的升降鞍座上安装一个有效检测距离为15mm的接近开关作为小车上升快慢速转换的检测元件。在升降鞍座液压驱动阀台出口侧安装一压力开关，并将压力信号输出值设为3MPa，作为小车上升停止的检测信号。卸卷时，小车进入钢卷正下方，在满足上升条件后，小车快速上升，在距钢卷底部15mm左右接近开关检测到钢卷后，小车由快速转为慢速上升，在慢速上升下小车逐渐接触顶靠钢卷的过程中，小车鞍座受压压力从1.0MPa逐渐上升，当压力达到3MPa时，输出一压力信号，停止小车上升。实现小车快速而平稳地顶靠在钢卷上。

试验中得知小车在停止或上升中压力均在3MPa以上。在下降时压力在1MPa以下，小车自动卸卷时，在慢速上升并准确停靠在钢卷上之前，需经过下降、停止及快速上升的一系列动作。这些动作势必影响慢速上升停止信号的正确输出。为此，在程序中对这一信号作上升沿触发处理，且触发的前提是在慢速上升的条件下。程序句如下。

这样，有效地将这一信号进行分离利用，保证了信号的准确性，从根本上解决了问题。