淺談伺服控制技術在穿孔導盤中的應用

1、<p>　　淺談伺服控制技術在穿孔導盤中的應用</p><p>　　摘要 文章介紹了穿孔機導盤液壓驅(qū)動的工作原理和系統(tǒng)結構。淺析了液壓伺服控制系統(tǒng)在導盤傳動中的應用，并結合生產(chǎn)實際，簡述了常見故障，以及相應的處理方法。 </p><p>　　關鍵詞伺服控制導盤反饋液壓回路 </p><p>　　中圖分類號： TN820.3 文獻標識碼： A 文章編號： &

2、lt;/p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　穿孔機是無縫鋼管生產(chǎn)中的重要設備，軋管一部Φ250MPM機組穿孔機為二輥斜軋穿孔機，采用導盤作為導向裝置。因穿孔機工作時作用在到導盤上的扭矩較大，所以驅(qū)動裝置的功率較大，導盤的驅(qū)動方式是液壓驅(qū)動，采用液壓驅(qū)動一般都需要一個單獨的液壓站，實際要求導盤的轉速必須是勻速，而且必須是等速運行，還要時時根據(jù)生產(chǎn)

3、實際情況自動調(diào)節(jié)自身轉速，因此采用液壓伺服控制系統(tǒng)控制轉速。 </p><p>　　2 導盤的安裝結構及傳動原理 </p><p>　　導盤的轉速是由一個伺服系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)可保證導盤轉動速度自動適應軋制速度。每個旋轉導盤分別由一個液壓馬達驅(qū)動，液壓馬達由可變油量軸向柱塞泵供油，通過改變泵的驅(qū)動軸與柱塞軸的傾斜角度，提高泵的供油量，液壓馬達經(jīng)過減速器，將運動傳給導盤，減速器在導盤下面，如圖

4、1所示 </p><p>　　圖1導盤傳動示意圖 </p><p>　　3 導盤的驅(qū)動控制系統(tǒng)—H3液壓系統(tǒng) </p><p>　　在穿孔過程中，導盤的主要作用是限制軋件在左右方向的橫向流動及控制毛管的橢圓度，而軋件在上下方向的金屬流動是靠兩個直流電機帶動的軋輥來完成的。在穿孔過程中為確保毛管外表面的質(zhì)量和外徑、壁厚尺寸精度，要求導盤的轉速必須是勻速，而且左右導盤還

5、必須是等速運行。導盤的控制采用了當時先進的液壓伺服技術，其液壓系統(tǒng)采用了經(jīng)典的變量泵--定量馬達容積閉式循環(huán)回路。 </p><p><b>　　液壓回路分析 </b></p><p>　　以導盤前進方向為例，分析閉式循環(huán)液壓回路。見圖2。主泵1向油管11供應壓力油，馬達2的回油經(jīng)管路12被吸入泵內(nèi)，不斷循環(huán)。 </p><p>　　圖2 H3

6、液壓原理圖 </p><p><b>　　5 伺服控制回路 </b></p><p>　　伺服泵4從油箱吸油向油管14供油，經(jīng)過濾器15直接供給伺服閥5，伺服閥5的控制電壓與其A、B出口的壓差成正比，而A、B腔的壓差與液壓缸6中的復位彈簧7的力也成正比。液壓缸的缸桿和主泵1的斜盤擺角相連，所以通過控制伺服閥的電壓來達到控制主泵1的流量。 </p><

7、;p>　?。?）當A、B腔壓差為0時，彈簧7復到中位，主泵的變量擺角為0，主泵的斜盤與傳動軸垂直，不輸出高壓油。 </p><p>　?。?）當A、B腔壓差為正值時，液壓缸6活塞桿向下運動，帶動主變量泵1的斜盤變量機構，使斜盤開始轉動，當A、B產(chǎn)生的壓力差與變量機構及彈簧產(chǎn)生的反作用力平衡時，斜盤的傾角就一定了。主泵就以相應的排量向油管11供油，驅(qū)動馬達2順時針旋轉。提供給伺服閥6的電壓越大，A、B腔的壓差

8、就越大，最終斜盤的擺角增大、輸出流量也就越大。 </p><p>　?。?）當A、B腔壓差為負值時，作用力剛好相反，斜盤擺角也相反，則主泵1向油管12供油，驅(qū)動馬達2逆時針旋轉。泵的排量與斜盤的傾角成線性關系，斜盤的擺角與A、B腔的壓差成線性關系，而A、B腔的壓差受伺服閥5的電壓來控制。所以PLC采用一套恒壓控制系統(tǒng)，即可很好的控制泵的排量。 </p><p>　　在實際工作過程中，泵和馬

9、達的泄漏是不可避免的，這無疑影響泵的輸出流量。為了更精確的控制馬達、導盤的傳速，在PLC控制方面，采用了三級反饋系統(tǒng)裝置，見圖3所示。 </p><p>　　圖3三級反饋系統(tǒng)框圖 </p><p>　　在電氣PLC可以輸入對左右導盤的設定轉速，在反饋中，主要用測速鏈反饋數(shù)據(jù)和設定轉速作比較，隨時對輸出電壓做出調(diào)整，直到測速鏈反饋的轉速與設定值一樣。當負載突然增加時，強制導盤轉速瞬間變慢，此

10、時測速鏈反饋的數(shù)值就比設定轉速要低，則PLC就會加大輸出電壓，直到反饋的轉速與設定值相同。如果負載瞬間降低，整個過程就會完全相反。 </p><p>　　6 安全、卸荷保護回路 </p><p>　　在導盤軋鋼過程中會遇到各種意外情況，當導盤阻力突然增大時會給液壓系統(tǒng)帶來很大的沖擊，為了避免這種危害，此系統(tǒng)在主回路中安裝了兩個溢流閥9、10，當回路中任何一腔的壓力過高都可以從溢流閥9、10

11、中溢流走，起到了安全保護作用。 </p><p>　　但是有時阻力長時間過大，在流量很大的情況下，液壓油不能完全從溢流閥9、10中溢流走，這時還是會造成系統(tǒng)壓力過高危害于系統(tǒng)。此套系統(tǒng)還在主油路上安裝了壓力繼電器21，當系統(tǒng)壓力達到繼電器21的設定壓力時，它會向PLC主機發(fā)出報警信號，接著PLC會發(fā)出信號讓電磁閥22得電，換向，而邏輯閥23此時會打開，流路11和12會直接連在一起，形成主回路短路現(xiàn)象。使系統(tǒng)處于卸

12、荷現(xiàn)象，從而起到保護液壓系統(tǒng)作用。 </p><p><b>　　7 功率分析 </b></p><p>　　主泵的輸出功率N泵＝P × Q(1) </p><p>　　P 為主泵的輸出壓力 </p><p>　　Q =p × n 為主泵的輸出流量（恒定） </p><p>　

13、　定量馬達的輸出功率N＝M × n/974（kW） (2) </p><p>　　M馬達輸出扭矩即為負載 </p><p>　　n馬達的輸出轉數(shù)（恒定） </p><p>　　若不計效率損失，則泵的輸入功率就等于馬達的輸出功率。在這套系統(tǒng)中，導盤勻速轉動，即馬達的轉速恒定，因為是定量馬達，所以馬達的輸入流量即泵的輸出流量也為恒定。由（1）和(2）可以看出：

14、馬達和主泵的功率分別和負載、泵的輸出壓力成線性關系，泵的輸出壓力是隨著負載變化而變化的，也是成線性的關系。因此在日常維護工作中，只要監(jiān)控泵輸出的壓力，就可以知道泵和馬達的負載。 </p><p>　　8 實際生產(chǎn)中導盤常見故障及處理方法 </p><p>　　導盤停轉后不能啟動，出現(xiàn)這類問題一般主要從以下幾方面考慮： </p><p>　　(1)、測速鏈掉、斷 &l

15、t;/p><p>　　(2)、導盤驅(qū)動馬達或減速機壞 </p><p>　　(3)、伺服泵沒有壓力輸出 </p><p>　　(4)、泵的驅(qū)動電機壞 </p><p>　　(5)、主泵伺服閥或卸荷閥壞 </p><p>　　(6)、測速機或電位器壞 </p><p><b>　　處理方法如

16、下: </b></p><p>　　原因(1)—(4)均可直觀觀察到，并判斷故障原因，并處理。原因(5)和(6)的處理步驟如下： </p><p>　　系統(tǒng)原理(見圖4)所示： </p><p>　　圖4 左導盤轉動伺服控制系統(tǒng)示意圖 </p><p>　　(1)左導盤如不能啟動，則在P6操作臺啟動主泵，并切換到手動控制。啟動前確

17、認主泵是否停機，主泵必須在啟動狀態(tài)。 </p><p>　　(2)左導盤具備啟動條件后，按啟動按鈕啟動左導盤。如不能啟動，不要再動P6面板按鈕。手動捅卸荷閥，若導盤轉動，則卸荷閥可排除，若導盤不能轉動，則卸荷閥壞。 </p><p>　　(3)打開控制柜門，找到導盤伺服控制箱，確認控制箱面板，將撥動開關由程控處撥至1#泵，將調(diào)速旋鈕向快處慢慢調(diào)整，觀察左導盤是否轉動。 </p>

18、<p>　　(4)如左導盤轉動， PLC直接給定一個電壓值，如反饋回來的電流值不穩(wěn)定的話，導致電機調(diào)停，則說明測速機壞。 </p><p>　　(5)如左導盤不轉動，重點檢查卸荷閥110V是否輸出，液壓人員重點檢查主泵伺服閥旁卸荷閥是否得電。 </p><p>　　(6)在開關處于1#泵的位置時，將調(diào)速旋鈕由0慢慢往大調(diào)，并觀察左放大板上電流表的數(shù)值，如電流表的數(shù)值變大后又返