湯龍波 艾新荇

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司 廣西壯族自治區(qū) 545000）

柳鋼冷軋1250mm軋機卡羅塞爾卷取機轉盤過程控制

湯龍波 艾新荇

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司 廣西壯族自治區(qū) 545000）

本文介紹柳鋼冷軋1250mm酸連軋系統(tǒng)中卡羅塞爾轉盤的過程控制，其中包括設備簡介、卡羅塞爾轉盤旋轉的過程控制，其中包括旋轉的角度計算、轉盤傳動、速度控制和轉矩限幅等?？_塞爾轉盤控制系統(tǒng)能實現連續(xù)卷取和自動旋轉，極大提高軋機連軋效率。

卡羅塞爾轉盤；傳動；過程控制

1 前言

卡羅塞爾卷取機，又稱雙卷筒旋轉式卷取機，是目前世界上最為先進的冷軋卷取機，應用于全連續(xù)的冷軋生產線?？_塞爾卷取機以高效、連續(xù)的方式卷取帶鋼，該設備在國外已得到廣泛使用。柳鋼冷軋1250mm冷連軋使用了卡羅塞爾卷取機。對卡羅塞爾轉盤進行研究保持其旋轉穩(wěn)定性是為了能更好的提高生產效率和做好日常的維護工作。柳鋼冷軋1250mm酸軋線卡羅塞爾轉盤采用的是SIEMENS的6SE70變頻傳動系統(tǒng)、中國一重的設備以及意大利ANSALDO自動化控制系統(tǒng)。

2 設備簡介

2.1 卡羅塞爾卷取機轉盤結構

卡羅塞爾轉盤主體結構（如圖1）。

圖1 卡羅塞爾卷取機傳動結構圖

卡羅塞爾轉盤由大轉盤、2個可漲縮轉動的心軸、2個鎖緊缸以及轉盤的傳動電機組成。

2.2 卷取機輔助傳動

磁力皮帶安裝在卷取機的入口處，位于軋制線的下方，通過皮帶助卷器擺動升降并移動，其上帶有磁力皮帶。當卷取機完成卸卷，轉盤旋轉180°，卷盤固定，穿帶位置卷筒脹徑，穿帶位置外置軸承上升至上極限位置。當轉盤自動旋轉順控序列時，皮帶助卷器帶動磁力皮帶上升至極限位置并抱緊卷筒，卷取機準備穿帶。當飛剪剪切完畢，皮帶助卷器卷取建立張力后，電磁鐵磁力皮帶傳動停止。皮帶助卷器抱臂打開并帶動磁力皮帶后移，然后隨皮帶助卷器擺下。卷取機在穿帶位置和卷取位置各配置一臺外臂支撐，外臂支撐安裝在操作側。軋機在軋制時，外臂支撐處于應用狀態(tài)支撐脹開的卷筒。當大盤需要旋轉時外臂支撐收回，在大盤旋轉到位之后外臂支撐上升軋機提速?？_塞爾卷取機卷取位置壓輥包括上下壓輥。在卷取甩尾時，壓輥將帶尾壓緊在鋼卷上，防止鋼卷的外層帶鋼松開。

3 卡羅塞爾轉盤旋轉過程控制

3.1 卡羅塞爾轉盤工藝過程

卡羅塞爾卷取機A，B芯軸在轉盤上有兩個相互對稱的位置分別是穿帶位和卷取位。轉盤工藝旋轉過程：上一卷帶鋼剪切完成后穿帶位在線芯軸轉動通過皮帶助卷器卷取鋼帶→自動旋轉條件滿足或者手動旋轉轉盤→在線心軸到達卷取位以正常速度軋制。

3.2 卡羅塞爾轉盤傳動過程控制

卡羅塞爾轉盤傳動由SIEMENS的6SE70的變頻裝置與ANSALDO控制系統(tǒng)通過DP網絡連接組合而成的。ANSALDO控制系統(tǒng)與傳動裝置之間通過Profibus通訊協(xié)議交換信息。ANSALDO控制系統(tǒng)發(fā)送兩個控制字以及速度給定、轉矩限幅和附加轉矩給傳動裝置；傳動裝置發(fā)送兩個狀態(tài)字以及報警字、速度閉環(huán)控制的轉矩給定以及在設備運行時的實際速度、實際轉矩和實際電流。

卡羅塞爾轉盤傳動過程控制：CPU發(fā)送速度給定經過斜坡信號發(fā)生器→與編碼器的速度反饋對比→速度調節(jié)器→轉矩限幅→與電機反饋電流對比→經過電流調節(jié)器→信號放大之后控制電機轉動。

3.3 卡羅塞爾轉盤過程控制

卡羅塞爾轉盤旋轉有三種方式：手動、半自動和自動。手動旋轉需要滿足所有的連鎖條件例如：皮帶組卷器在低位，外臂支撐收回等等。半自動和自動旋轉都需要滿足旋轉序列順控連鎖、旋轉啟動條件和永久條件的，區(qū)別只是在旋轉時機不同。選擇半自動旋轉的時候由操作人員用按鈕觸發(fā)；選擇自動旋轉的時候當滿足觸發(fā)信號時自動旋轉。

3.3.1 卡羅塞爾轉盤位置控制

在自動和半自動的旋轉之初要有轉盤位置一個初始化標定的過程，即在兩個心軸分別到達靠接近開關檢測的卷取位和穿帶位時標記為0°。在標定完成后轉盤在需要旋轉時會從0°旋轉180°，即穿帶位心軸到達卷取位。旋轉的角度計算（見式1）：

式中：θ-當前角度；n-當前電機實際轉速；t-掃描周期響應時間；i為齒輪箱減速比；θ0-前一時刻角度；n-直接從電機增量式編碼器的讀數經過轉換后得到的值。

3.3.2 卡羅塞爾轉盤速度和轉矩限幅

卡羅塞爾轉盤有高轉速大轉矩的特點，即在盡量短的時間內產生比較大的力矩旋轉到位。轉盤主要以速度控制為主。在轉盤旋轉的過程中轉盤速度分兩個階段給定：第一個階段為快速正向轉動，該階段速度給定為當有快速正向轉動命令后的經過限幅和斜坡時間的角速度（見式2）。當ω1＜ωR1時角速度：

式中：ω1為轉盤實際角速度；ωR1為第一階段速度給定；ωmax為最大角速度；tmax最大斜坡時間；t為當有快速正向轉動命令轉盤從零速到達給定速度之間的時間，直到ω1=ωR1時角速度穩(wěn)定。

3.4 轉盤自動旋轉順控邏輯

轉盤的自動旋轉主要依靠判斷接近開關到位等條件是否滿足做轉盤及其輔助設備的順序控制，當條件滿足時自動進行下一步動作。轉盤順控步驟：條件滿足并且觸發(fā)信號到來→校驗啟動條件重新標定轉盤角度→穿帶位外臂支持收回、打開兩側轉盤鎖緊缸→轉盤開始快速正向轉動→達到轉矩限幅位置、兩側轉盤鎖緊缸關閉→轉盤停止、卷取位外臂支撐應用、標定轉盤編碼器。整個轉盤旋轉順控完成。

4 結束語

柳鋼冷軋1250mm軋機設計速度能達到1200m/min，而卡羅塞爾轉盤每次都能在很短的時間內完成的所有工作，保證了高強度的生產節(jié)奏。轉盤過程控制的優(yōu)化對軋制穩(wěn)定性、生產連續(xù)性和增加企業(yè)的經濟效益都有著至關重要的作用。

[1]張景勁.板帶冷軋生產.冶金工業(yè)出版社，2008.

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