带钢纠偏装置分析

1、带钢纠偏装置分析刘小波（西昌公司冷轧项目部 中国 西昌 ） 摘 要：本论文分别针对采用比例控制、积分控制、比例积分控制、积分比例控制的带钢纠偏装置的结构形式和技术特点进行了分析，为带钢连续生产机组的纠偏装置的选型提供了依据。关键词：纠偏装置 比例控制 积分控制 比例积分控制 积分比例控制 分析文献标识码：B 文章编号：An Analysis on Strip Steering DeviceLiuxiaobo（Cold Rolling Mill project department of Xichang Iron & Steel Co., Xichang , China）Email: xiaob

2、Abstract: The control strategy of strip steering device can be classified as proportional control, integral control, proportional and integral control as well as integral and proportional control. An analysis on the structure and technical character of strip steering device with these

3、four control strategies is provided. And the analysis presents a method for selecting strip steering in device on continuous producing line. Keywords: steering device，proportional control，integral control，proportional and integral control，integral and proportional control，analysis前言带钢在连续生产线中，由于板形偏差和

4、设备安装的误差，致使带钢在运行过程中出现跑偏，影响着生产节奏。为了解决带钢跑偏对生产的制约，在带钢连续机组中都要配备适合的纠偏装置来对带钢进行纠正，怎样能够选配出适合我们生产技术要求的纠偏装置结构是我们一直需要谨慎解决的问题。纠偏装置按照控制原理分：比例控制、积分控制、比例积分控制和积分比例控制四种模式；按照纠偏辊数量分：单辊、双辊、三辊；按照移动框架的布置形式分：水平布置、垂直布置、水平倾角布置、垂直倾角布置。根据控制原理对纠偏装置进行分类是最主要的分类形式，下面就分别从比例控制、积分控制、比例积分控制、积分比例控制来分析纠偏装置的结构特点。1.比例控制纠偏装置1.1比例控制纠偏装置的结构模

5、型图1.比例控制纠偏装置的结构模型转向辊A、B是垂直机组中心线水平布置，在同一水平面上也可交错布置。纠偏辊、安装在一个摆动机架上，两根纠偏辊在同一水平面上，高于转向辊布置。转动枢轴布置在纠偏装置入口位置，执行机构布置在纠偏装置出口位置，执行机构驱动摆动机架绕着转动枢轴转动，在水平面形成的转动夹角为，夹角对入口跑偏的带钢进行纠正，使纠偏装置出口的带钢在机组中心线运行，完成比例控制纠偏装置的纠偏功能。1.2比例控制纠偏装置的纠偏能力验算比例控制纠偏装置的纠偏能力计算公式：CLsin。其中：C比例控制纠偏装置纠偏范围；L带钢进入纠偏辊和离开纠偏辊切点间距离；纠偏辊绕着转动枢轴在水平面上形成的夹角；L

6、1带钢离开转向辊A和进入纠偏辊切点间距离；L2带钢离开纠偏辊和进入转向辊B切点间距离。根据实践验证：一般取值小于等于8，L1、L2取值要大于2.5倍带钢的宽度，按照这种取值，纠偏的综合效能才能最好。根据以上纠偏能力计算公式，比如带钢宽度为1.2m，L2000mm，则比例控制纠偏辊的纠偏范围CLsin2000sin8278mm。1.3比例控制纠偏装置技术特点根据以上分析：比例控制纠偏装置是基本纠偏装置，纠偏响应的灵敏度不高，一般是双纠偏辊配置，也可采用单辊，单辊配置L值就由纠偏辊直径决定。对比例控制纠偏装置入口带钢进行纠偏，保证纠偏装置出口带钢运行在机组中心线位置，适用于垂直运行的带钢纠偏控制，

7、也可用于水平运行的带钢纠偏控制。纠偏能力只与带钢进入纠偏辊和离开纠偏辊切点间距离L、纠偏辊绕着转动枢轴在水平面上形成的夹角有关。根据进入纠偏辊和离开纠偏辊的带钢应力分析，带钢两边部应力相等，中部应力大小均匀，说明比例控制纠偏装置不会破坏带钢的板形，可使用在板形要求最高的位置。2.积分控制纠偏装置2.1积分控制纠偏装置的结构模型图2.积分控制纠偏装置的结构模型转向辊A、B是垂直机组中心线水平布置，有高度落差L2。纠偏辊安装在一个摆动机架上，与转向辊A在同一水平面上。垂直转动枢轴垂直于纠偏轴线布置，纠偏辊绕着垂直转动枢轴进行转动，形成转动夹角。夹角致使纠偏辊的出口带钢有一个扭曲，依靠这个扭曲，在带

8、钢两边形成不同的拉应力，依据这种不同的拉应力差来实现带钢在纠偏辊辊面轴向的移动，实现带钢的跑偏纠正。当带钢往上跑偏时，依据图示纠偏辊的摆动方向，在上边部带钢的拉应力增大，而下边部带钢拉应力变小，带钢就从紧边沿着纠偏辊轴线向松边移动，完成积分控制纠偏的纠偏功能。2.2积分控制纠偏装置的纠偏能力验算积分控制纠偏装置的纠偏能力计算公式： CL1Ksin。其中：C积分控制纠偏装置纠偏范围；K积分控制纠偏装置纠偏系数；纠偏辊绕着垂直转动枢轴在水平面上形成的夹角；L1带钢离开转向辊A和进入纠偏辊切点间距离；L2带钢离开纠偏辊和进入转向辊B切点间距离；根据实践验证，一般K取值0.660.75，取值小于等于2

9、，L1取值要大于10倍带钢的宽度，L2取值要大于2.5倍带钢的宽度，按照这种取值，纠偏的综合效能才能得到最大的体现。根据以上纠偏能力计算公式，比如带钢宽度为1.2m，入口带钢长度L112000mm，纠偏系数K0.7，纠偏夹角2，则积分控制纠偏辊的纠偏范围CL1Ksin120000.7sin2293mm。2.3积分控制纠偏装置技术特点根据以上分析：积分控制纠偏装置是基本纠偏装置，纠偏响应的灵敏度高，一般是单纠偏辊配置。对纠偏装置入口带钢进行纠偏，保证纠偏装置出口带钢运行在机组中心线位置，适用于水平运行的带钢纠偏控制，也可用于垂直运行的带钢纠偏控制。纠偏能力只与带钢离开转向辊A和进入纠偏辊切点间距

10、离L1、积分控制纠偏装置纠偏系数K、纠偏辊绕着垂直转动枢轴在水平面上形成的夹角有关。根据进入纠偏辊和离开纠偏辊的带钢应力分析，带钢两边部应力不等，中部应力大小不均匀，说明积分控制纠偏装置要破坏带钢的板形，可使用在板形要求不高的位置。3.比例+积分控制纠偏装置3.1比例+积分控制纠偏装置的结构模型图3.比例+积分控制纠偏装置的结构模型转向辊A、B是垂直机组中心线水平布置，可同一水平面布置，也可有高度落差布置。纠偏辊安装在一个摆动机架上，与转向辊A、B有高度差L1、L2。摆动机架倾斜布置，与水平面形成倾角。转动枢轴位于摆动机架入口，执行机构位于摆动机架出口，纠偏辊在执行机构的驱动下绕着转动枢轴转动

11、，转动弧在水平面投射形成夹角。纠偏装置在倾角和夹角共同作用下，驱使跑偏的带钢回到机组中心线，完成比例+积分控制纠偏的纠偏功能。3.2比例+积分控制纠偏装置的纠偏能力验算比例+积分控制纠偏装置的纠偏能力计算公式：CCp+Ci。其中：C比例+积分控制纠偏装置纠偏范围；Cp比例纠偏范围，CpLsin；L带钢进入纠偏辊和离开纠偏辊切点之间距离；纠偏辊绕着转动枢轴在水平面上形成的夹角；Ci积分纠偏范围，CiL1Ksin；L1带钢离开转向辊A和进入纠偏辊切点间距离；K积分控制纠偏装置纠偏系数；积分纠偏角，sinsinsin；摆动框架倾角；L2带钢离开纠偏辊和进入转向辊B切点间距离；根据实践验证，一般取值小

12、于等于8，L1/L2取值要大于10倍带钢的宽度，K取值0.660.75，取值小于等于3，按照这种取值，纠偏的综合效能才能最好。根据以上纠偏能力计算公式，比如带钢宽度为1.2m，8，L2000mm，L112000mm，K0.7，3，则比例+积分控制纠偏辊的纠偏范围：CCp+Ci Lsin+ L1K sinsin2000sin8+120000.7sin8sin3339.5mm。3.3比例+积分控制纠偏装置技术特点根据以上分析：比例+积分控制纠偏装置是流行的纠偏装置，一般是单纠偏辊配置，也有双纠偏辊配置。与纯比例控制纠偏装置比较，其纠偏能力增强了，响应灵敏度提高了。对纠偏装置入、出口带钢进行纠偏，保

13、证带钢运行在机组中心线位置，适用于垂直运行的带钢纠偏控制，也可用于水平运行的带钢纠偏控制。纠偏能力与带钢进入纠偏辊和离开纠偏辊切点之间距离L、纠偏辊绕着转动枢轴在水平面上形成的夹角、带钢离开转向辊A和进入纠偏辊切点间距离L1、积分控制纠偏装置纠偏系数K、摆动框架倾角有关。根据进入纠偏辊和离开纠偏辊的带钢应力分析，带钢两边部应力不等，中部应力大小不均匀，说明比例+积分控制纠偏装置要破坏带钢的板形，可使用在板形要求较高的位置。该类纠偏装置主要运用了比例控制特性，辅助积分控制特性来提升纠偏装置的纠偏功能，比较纯比例纠偏装置提升了22的能力。4.积分+比例控制纠偏装置4.1积分+比例控制纠偏装置的结构

14、模型图4.积分+比例控制纠偏装置的结构模型转向辊A、B是垂直机组中心线水平布置，有高度差，转向辊A距离纠偏辊位置长，转向辊B距离纠偏辊位置短。纠偏辊安装在一个摆动机架上，与转向辊A、B距离L1、L2。摆动机架倾斜布置，与水平面形成倾角。转动枢轴位于摆动机架入口，执行机构位于摆动机架出口，纠偏辊在执行机构的驱动下绕着转动枢轴转动，转动弧投射到水平面形成的夹角为。积分比例控制纠偏装置在倾角和夹角共同作用下，驱使跑偏的带钢回到机组中心线，完成积分+比例控制纠偏的纠偏功能。4.2积分+比例控制纠偏装置的纠偏能力验算积分+比例纠偏能力计算公式：CCp+Ci。其中：C积分+比例纠偏范围；Cp比例纠偏范围，

15、CpLsin；L带钢进入纠偏辊和离开纠偏辊切点间距离；纠偏辊绕着转动枢轴在水平面上形成的夹角；Ci积分纠偏范围，CiL1Ksin；L1带钢离开转向辊A和进入纠偏辊切点间距离；K积分控制纠偏装置纠偏系数；积分纠偏角，sinsinsin；摆动框架倾角；L2带钢离开纠偏辊和进入转向辊B切点间距离；根据实践验证，一般取值小于等于8，L1取值要大于10倍带钢的宽度，L2取值要大于2.5倍带钢的宽度，K取值0.660.75，取值小于等于3，按照这种取值，纠偏的综合效能才能最好。根据以上纠偏能力计算公式，比如带钢宽度为1200mm，8，L2000mm，L112000mm，K0.7，3，则比例+积分纠偏辊纠偏

16、的范围：CCp+Ci Lsin+ L1K sinsin2000sin8+120000.7sin8sin3339.5mm。4.3积分+比例控制纠偏装置小节根据以上分析：积分+比例控制纠偏装置是流行的纠偏装置，一般是单纠偏辊配置，也有双纠偏辊配置。与纯积分控制纠偏装置比较，其纠偏能力增强了，响应灵敏度提高了。对纠偏装置入、出口带钢进行纠偏，保证带钢运行在机组中心线位置，适用于垂直运行的带钢纠偏控制，也可用于水平运行的带钢纠偏控制。纠偏能力与带钢进入纠偏辊和离开纠偏辊切点之间距离L、纠偏辊绕着转动枢轴在水平面上形成的夹角、带钢离开转向辊A和进入纠偏辊切点间距离L1、积分控制纠偏装置纠偏系数K、摆动框架倾角有关。根据进入纠偏辊和离开纠偏辊的带钢应力分析，入口带钢两边部应力不等，出口带钢两边部应力相等，说明积分+比例控制纠偏装置不易破坏带钢的板形，可使用在板形要求更高的位置。该类纠偏装置主要运用了积分控制特性，辅助比例控制特性来提升纠偏装置的纠偏能力，比较纯积分纠偏可提升15.9的纠偏能力。5.小节 纠偏装置是带钢连续生产机组的关键设备，根据以上各类纠偏装置的纠偏特点可以对机组不同位置纠偏