趙偉業(yè)

(中國(guó)有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧沈陽 110141)

電液比例控制系統(tǒng)在陽極整形機(jī)組中的探索及應(yīng)用

趙偉業(yè)

(中國(guó)有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司， 遼寧沈陽 110141)

本文針對(duì)銅電解陽極整形排列機(jī)組中移載機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹和分析，提出了采用電液比例控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移載機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的方案。

銅電解設(shè)備； 陽極移載機(jī)； 液壓控制； 應(yīng)用

0 前言

在現(xiàn)代化銅電解精煉生產(chǎn)中，銅電解聯(lián)合機(jī)組做為生產(chǎn)工藝中的主要設(shè)備，其自動(dòng)化程度和性能在一定程度上反映了該企業(yè)的裝備和生產(chǎn)水平，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的標(biāo)志。我國(guó)在不同時(shí)期先后引進(jìn)了日本住友公司設(shè)計(jì)制造的銅電解聯(lián)合機(jī)組，裝備水平不斷提高，為銅電解企業(yè)的現(xiàn)代化提供了可靠的設(shè)備保證。

但是由于設(shè)備整機(jī)進(jìn)口，全部配套的機(jī)電產(chǎn)品均為國(guó)外品牌，致使備品備件的采購種類多、價(jià)格高、周期長(zhǎng)、占用資金較大，給設(shè)備的管理和維護(hù)帶來很大困難。為此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的角度看，對(duì)設(shè)備中問題突出的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)改造，探索新的解決方案具有一定的實(shí)際意義。

1 設(shè)備介紹

銅電解聯(lián)合機(jī)組主要包括陽極整形排列機(jī)組、陰極整形排列機(jī)組、電解銅洗滌堆垛機(jī)組、殘極洗滌堆垛機(jī)組和導(dǎo)電棒儲(chǔ)存?zhèn)魉蜋C(jī)組，共五條聯(lián)動(dòng)線。其中陽極整形排列機(jī)組主要作用是將陽極板整形、校平、銑耳、排列。當(dāng)陽極板裝入機(jī)組后，經(jīng)接受傳送系統(tǒng)到達(dá)整形壓力機(jī)，進(jìn)行校平；然后由傳送梁送出，到達(dá)前進(jìn)位置端點(diǎn)；通過移載機(jī)上的機(jī)械手，將陽極板從整形裝置的傳送梁上抓取，并移送到入側(cè)受板裝置的三個(gè)工位上；再通過移送臺(tái)車將三塊陽極板轉(zhuǎn)移到切削系統(tǒng)，并被提升到切削位置，經(jīng)夾緊、校耳后，由專用銑刀進(jìn)行銑耳操作；之后再移送到搬出側(cè)，經(jīng)過搬出側(cè)移載機(jī)裝置，將洗耳后的陽極板轉(zhuǎn)移到搬出側(cè)鏈條上，經(jīng)傾斜鏈、移送裝置，到排列鏈按一定間距排列，待多功能天車吊取后裝入電解槽，進(jìn)行電解生產(chǎn)。

2 工況分析

本文討論的是陽極整形排列機(jī)組中搬入側(cè)、搬出側(cè)移載機(jī)裝置的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是機(jī)組中控制最為復(fù)雜的部分。原設(shè)計(jì)中搬入側(cè)、搬出側(cè)移載機(jī)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置是采用電氣伺服控制系統(tǒng)。由伺服電機(jī)經(jīng)減速器、齒輪齒條傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移載機(jī)裝置的直線運(yùn)動(dòng)，移載裝置設(shè)有陽極板抓取機(jī)構(gòu)等安裝在可移動(dòng)的臺(tái)車上，參見圖1移載機(jī)工作示意圖。

圖1 移載機(jī)工作示意圖

根據(jù)移載裝置的工況要求，該系統(tǒng)必須滿足以下幾個(gè)主要方面。其一，能夠?qū)崿F(xiàn)給定速度的連續(xù)控制；其二，能夠?qū)崿F(xiàn)給定行程的位置控制；其三，具有一定的控制精度。

原設(shè)備采用電氣伺服控制系統(tǒng)雖然能夠較好地滿足動(dòng)作要求，但是從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看，也存在一些問題。其一，使用者多次出現(xiàn)伺服系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)，需要停機(jī)重新復(fù)位工作。其二，伺服報(bào)警原因較復(fù)雜，故障查找及處理困難。其三，維護(hù)困難，電氣伺服系統(tǒng)需要技術(shù)性較強(qiáng)的專業(yè)人員維護(hù)。

通過多年來的實(shí)際應(yīng)用和分析認(rèn)為，移載裝置本身對(duì)定位精度要求并不非常高，移動(dòng)速度和移動(dòng)距離調(diào)試后不變，所以提出采用電液比例控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完全可以滿足工況要求；同時(shí)，成熟的電液比例控制技術(shù)可以避免和解決上述存在的問題。圖2所示為移載機(jī)工作流程簡(jiǎn)圖。

圖2 移載機(jī)工作流程簡(jiǎn)圖

3 控制方案的確定

新設(shè)計(jì)采用電液比例控制系統(tǒng)，替代原來的電氣伺服控制系統(tǒng)。即采用液壓馬達(dá)做為執(zhí)行原件，經(jīng)減速機(jī)、齒輪齒條驅(qū)動(dòng)移載機(jī)沿軌道做前后直線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)給定的工況要求。其馬達(dá)轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向及停止通過電液比例方向流量閥控制，由檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)發(fā)出信號(hào)，液壓系統(tǒng)控制移載機(jī)減速并停止在工作位置。移載機(jī)到達(dá)一號(hào)工作位置后，機(jī)械手下降并打開，將陽極板放到受板升降臺(tái)的卡槽中，機(jī)械手上升，移載機(jī)退回到原點(diǎn)位置，完成本次工作循環(huán)。陽極板在一號(hào)位卡槽的正常位置時(shí)，另有檢測(cè)開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，以確認(rèn)該工作位置已有陽極板，系統(tǒng)將控制移載機(jī)進(jìn)行下一位置的工作循環(huán)。圖3所示為移載機(jī)電液伺服控制原理方框圖。

圖3 電液比例控制系統(tǒng)方框圖

當(dāng)其它各系統(tǒng)準(zhǔn)備正常時(shí)(移載機(jī)處于原點(diǎn)位置、移送橫梁陽極板到位，受板系統(tǒng)、切削系統(tǒng)正常等)，給出工作指令，控制系統(tǒng)按給定信號(hào)經(jīng)控制器放大轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流i信號(hào)，輸出給電液比例閥的電- 機(jī)械比例轉(zhuǎn)換裝置驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，從而按比例的輸出一定壓力p和流量Q的液壓油至液壓馬達(dá)工作，安照控制要求。

依次完成三個(gè)工位的動(dòng)作程序；無級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入量就可以無級(jí)調(diào)節(jié)輸出量。這種開環(huán)控制系統(tǒng)無反饋控制環(huán)節(jié)，不存在穩(wěn)定性問題，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成簡(jiǎn)單，其控制精度主要決定于系統(tǒng)主要元器件的性能和系統(tǒng)的調(diào)整精度。

4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖

圖4所示為陽極板整形排列機(jī)組移載機(jī)電液比例控制系統(tǒng)液壓原理圖。液壓系統(tǒng)的油源為一臺(tái)雙聯(lián)葉片泵1，主油路由大泵供油，液壓油經(jīng)過濾器2、單向閥3到比例方向流量閥4供液壓馬達(dá)5工作，回油經(jīng)背壓閥6及換向閥7回油箱。在雙聯(lián)葉片泵1大泵的出口設(shè)置電磁溢流閥8用來設(shè)定液壓系統(tǒng)的最高工作壓力，起到過載溢流作用，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程低壓卸荷功能；壓力表7用于顯示系統(tǒng)壓力；帶污染報(bào)警壓差繼電器的精過濾器2用以防止電液比例閥4因油液污染而堵塞；蓄能器用于補(bǔ)充泄漏，改善系統(tǒng)性能。系統(tǒng)采用不銹鋼油箱，油箱設(shè)有油溫控制調(diào)節(jié)器13；雙聯(lián)葉片泵1的小泵、過濾器11、冷卻器12用于系統(tǒng)的離線冷卻循環(huán)過濾。系統(tǒng)執(zhí)行元件為雙向液壓馬達(dá)5，液壓馬達(dá)經(jīng)擺線針輪減速器減速，通過齒輪齒條傳動(dòng)帶動(dòng)移載機(jī)裝置沿軌道做直線運(yùn)動(dòng)，背壓閥6起緩沖和防止回油路有害負(fù)壓作用。液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)動(dòng)速度由電液比例閥4控制，實(shí)現(xiàn)給定的要求動(dòng)作。

5 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的電液比例控制技術(shù)組成的液壓控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，系統(tǒng)維護(hù)方便，性價(jià)比高，能夠滿足移載機(jī)裝置的使用要求，有效的解決了生產(chǎn)實(shí)際問題。設(shè)計(jì)中率先提出的電液比例控制方案，為液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)在陽極整形機(jī)組中的應(yīng)用，提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

1.液壓泵 2.過濾器 3.單向閥 4.比例方向流量閥 5.液壓馬達(dá) 6.背壓閥 7.二位二通電磁換向閥 8.電磁溢流閥 9.蓄能器 10.壓力表 1.精密過濾器 12.冷卻器 13.溫度繼電器圖4 移載機(jī)電液比例控制系統(tǒng)原理圖

[1] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3] 路甬祥.液壓工程手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

Research and Application of Electro-hydraulic Proportional Control System in the Anode Shaping Unit

ZHAO Wei-ye

The paper introduces and analyzes the control system of the anodic plate transfer machine of the copper electrolysis equipment, and proposes a scheme to control the transfer machine by controlling electro-hydraulic ratio system.

electrolysis equipment of copper； anodic plate transfer machine； hydraulic control； application

2015-01-26

趙偉業(yè)(1963-)，男，遼寧沈陽人，高級(jí)工程師，主要從事冶金、礦山設(shè)備、液壓傳動(dòng)與控制及潤(rùn)滑方面的設(shè)計(jì)工作。

TF811

B

1003-8884(2015)02-0030-03