糾偏原理及其應(yīng)用

1、糾偏院里的分析與應(yīng)用1帶鋼連續(xù)處理過(guò)程的跑偏分析工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，無(wú)論帶鋼形狀的板形缺陷、塔形卷曲、處理線設(shè)備安裝偏差及調(diào)整不當(dāng)、處理工藝對(duì)帶鋼的影響等都會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的帶鋼在生產(chǎn)線上發(fā)生偏移2。各種形式的板形缺陷主要有：帶鋼斷面形狀、平坦度、帶頭焊接沒(méi)對(duì)齊或偏斜。當(dāng)帶鋼在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，它的形狀并不能得到糾正。依照拱形的大小，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)大小的跑偏。設(shè)備精度包括轉(zhuǎn)向輥、張力輥及活套車等安裝精度、夾送輥壓力不均、各種輥?zhàn)虞伱娌痪鶆蚰p等因素均會(huì)造成帶鋼橫向跑偏。根據(jù)帶鋼的運(yùn)行行為，輥?zhàn)由系膸т摽偸勤呄蛴谝?0o的夾角垂直輥?zhàn)虞S線方向運(yùn)行。事實(shí)上輥?zhàn)虞S線不平行，甚至帶鋼拱形都會(huì)導(dǎo)致帶鋼進(jìn)人輥?zhàn)拥慕嵌绕x9

2、0o。偏離的大小，記為跑偏角那么，跑偏理論計(jì)算公式為：F=KLtana(l)式中F跑偏量，mm;K跑偏系數(shù)；L自由帶鋼長(zhǎng)度，mm;a跑偏角，度。帶鋼的跑偏速度與帶鋼跑偏角、輥?zhàn)拥妮斔退俣扔嘘P(guān)。V=vVtana(2)akc式中V帶鋼跑偏速度，mm/s;avk跑偏速度系數(shù)，其大小與輥?zhàn)颖砻鏍顟B(tài)、帶鋼與輥?zhàn)影堑扔衚關(guān)，理想狀況下可取1.0；V輥?zhàn)訄A周線速度，mm/s；ca跑偏角，度。實(shí)際上，各種輥?zhàn)釉陂L(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于單邊磨損大而成錐形。由于錐形輥使帶鋼張力分布不均勻，使帶鋼總是向粗的一端跑偏，而錐度的大小影響了跑偏的速度。張力控制帶鋼張力波動(dòng)，特別是由于帶鋼張力不足或張力控制調(diào)整不當(dāng)，會(huì)引起帶

3、鋼張力的強(qiáng)烈波動(dòng)，從而造成帶鋼運(yùn)行過(guò)程中橫向跑偏。高的單位面積張力可以消除部分帶鋼彎曲及本身缺陷，從而每個(gè)轉(zhuǎn)向輥上帶鋼的橫向偏差都會(huì)得到消減?？墒?，由于帶鋼的材料屬性以及用于控制帶鋼張力的張力輥的驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的限制，帶鋼張力增加是受限制的。2帶鋼對(duì)中糾偏原理研究連續(xù)處理生產(chǎn)線上，帶鋼對(duì)中控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要包括：帶鋼位置測(cè)量傳感器、控制器、執(zhí)行裝置、糾偏機(jī)架。雖然帶鋼位置測(cè)量傳感器類型、信號(hào)處理方式等多種多樣，但其糾偏原理和控制模式基本都大同小異。即，帶鋼的對(duì)中糾偏是通過(guò)改變導(dǎo)向輥或夾送輥的軸心線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2.1比例效應(yīng)輥可以是由一根輥?zhàn)踊蛞唤M輥?zhàn)咏M成，輥?zhàn)友b在旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，并繞下面固定框架上的旋

4、轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1。同時(shí)，入帶和出帶平面垂直于機(jī)架的旋轉(zhuǎn)平面，帶鋼以180。的角度包纏于這一個(gè)或一對(duì)控制輥。機(jī)架的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)既在入帶平面內(nèi)，又在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)，且整套設(shè)備與帶鋼中心線對(duì)稱。當(dāng)機(jī)架繞旋轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，本身不能糾正人帶的偏差，但可以將帶鋼的出帶部分作橫向移動(dòng)，使帶鋼回到預(yù)定的中心位置上來(lái)。土C=UsinBe（3）式中C糾偏調(diào)整量，mm;U入帶和出帶平面的距離，mmeB糾偏角，度。比例效應(yīng)輥的糾偏特征：入帶和出帶與轉(zhuǎn)動(dòng)平面成90o，帶鋼運(yùn)行時(shí)的糾偏量與糾偏機(jī)架的調(diào)節(jié)距離成比例。對(duì)于這種設(shè)計(jì)，糾偏過(guò)程中帶鋼邊部的應(yīng)力較低，要求的人帶和出帶距離小。人帶或出帶的最小自由長(zhǎng)度約為最大帶鋼寬度的兩倍，最大旋

5、轉(zhuǎn)角度為6o。其計(jì)算公式如下：L或L=0.00357WB(EWH/T)i/2(4)entryexit式中L入帶自由長(zhǎng)度，mm;entryL.出帶自由長(zhǎng)度，mm;exitE帶鋼彈性模量，MPa;W帶鋼寬度，mm;B糾偏角度，度；H帶鋼厚度，mm;T帶鋼張力，N。因此，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)跑偏量、帶鋼參數(shù)、張力參數(shù)、設(shè)備空間布置等確定最大糾偏角度、人帶自由長(zhǎng)度、出帶自由長(zhǎng)度以及進(jìn)出帶之間的距離，從而對(duì)生產(chǎn)線上跑偏問(wèn)題提供一個(gè)圓滿的解決方案。對(duì)于比例效應(yīng)輥，當(dāng)接到控制信號(hào)后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)機(jī)架側(cè)向調(diào)整位移量，帶鋼隨即產(chǎn)生一定糾偏量。因此，其動(dòng)態(tài)性能好，沒(méi)有遲滯時(shí)間。2.2積分效應(yīng)輥輥?zhàn)虞S線在人帶平面

6、上繞固定樞軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)帶鋼出現(xiàn)偏差時(shí)，積分效應(yīng)輥會(huì)自行轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,人帶平面與輥?zhàn)拥妮佪S形成了一定的夾角。從而通過(guò)輥?zhàn)有D(zhuǎn)所產(chǎn)生的“繞卷效應(yīng)”，使帶鋼與輥?zhàn)拥慕佑|面以螺旋線軌跡運(yùn)行，最終使帶鋼回到中心線上，如圖2。(7)(7)糾偏動(dòng)作執(zhí)行后，輥?zhàn)有D(zhuǎn)一定角度，即產(chǎn)生糾偏角a。帶鋼開(kāi)始以一定速度橫向偏移。帶鋼偏移的速度，即糾偏速度，就像跑偏速度，是帶鋼運(yùn)行速度和人帶角度的函數(shù)。糾偏速度公式：V=vVtana(5)akc式中V帶鋼橫向糾偏速度，mm/s;avk糾偏速度系數(shù)，其大小與輥?zhàn)颖砻鏍顟B(tài)、帶鋼與輥?zhàn)影堑扔嘘P(guān)，理想狀況下可取1.0；kV帶鋼運(yùn)行速度，mm/s;ca糾偏角度，度。帶鋼的橫向偏移過(guò)

7、程可用一階線性微分方程描述。由此，可推導(dǎo)出積分糾偏調(diào)整過(guò)程的計(jì)算公式：土C=Lsina(1-e-vkVct/L)(6)式中C糾偏調(diào)整量，mm;L入帶自由長(zhǎng)度，mm;t積分調(diào)整時(shí)間，s；其它參數(shù)同式(5)。由積分調(diào)整公式可繪制積分效應(yīng)特性曲線，如圖3。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，可將積分調(diào)整公式簡(jiǎn)化。0Q91.827”54&3遹整時(shí)劇(LfvX)/*圖3積分效應(yīng)特性曲錢土C=LKsina式中K積分糾偏系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為0.65L入帶自由長(zhǎng)度，mm;a糾偏角度，度。積分效應(yīng)輥的糾偏特征：通過(guò)積分效應(yīng)對(duì)輥前運(yùn)行的帶鋼進(jìn)行反饋調(diào)整，最后達(dá)到對(duì)輥后的出帶糾正到對(duì)中位置。因此，這種方法僅可以用在具有較長(zhǎng)自由進(jìn)帶長(zhǎng)度的下

8、游位置。一般來(lái)講，自由進(jìn)帶長(zhǎng)度要大于最大帶鋼寬度的1015倍；對(duì)于180。的繞卷，也需要一個(gè)很長(zhǎng)的自由出帶長(zhǎng)度。積分糾偏的缺陷是：帶鋼跑偏后，糾偏輥旋轉(zhuǎn)一定角度，帶鋼自行調(diào)整至對(duì)應(yīng)位置需要一定時(shí)間，如圖3。因此，在糾偏動(dòng)作啟動(dòng)時(shí)，不能立即在測(cè)量點(diǎn)監(jiān)測(cè)到帶鋼位置的變化。為了防止輥?zhàn)訑[動(dòng)過(guò)度引起的系統(tǒng)振蕩，必須配有位置反饋信號(hào)，以在糾偏系統(tǒng)里建立閉環(huán)控制。所以，積分糾偏系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能差。故在帶速100m/min以下，以及鐮刀彎較小時(shí)，可以適用這一系統(tǒng)。2.3比例積分效應(yīng)輥對(duì)于P-I（Proportional-Integral）效應(yīng)輥，從原理上講是前述兩種糾偏輥的綜合。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)下，既有比例

9、調(diào)節(jié)作用（P效應(yīng)），又有積分調(diào)節(jié)作用（I效應(yīng)），綜合調(diào)整的結(jié)果為P-I效應(yīng)。比例動(dòng)作部分可直接對(duì)帶鋼糾正，而積分動(dòng)作通過(guò)“繞卷效應(yīng)”對(duì)人帶產(chǎn)生的反饋調(diào)整作用可糾正較大的帶鋼跑偏。2.3.1連桿式Pl型糾偏輥采用連桿式糾偏輥，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)架繞輥?zhàn)忧懊娴男D(zhuǎn)中心做任何幅度的擺動(dòng)，如圖4。在一定帶鋼速度和旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)，帶鋼的比例糾偏速度大于積分糾偏速度。(7)(7)(7)(7)圖4連桿式比例稅分糾偏轆(7)(7)土C=Rsina+LKsina式中C糾偏調(diào)整量，mm;R比例糾偏半徑，mm;L入帶自由長(zhǎng)度，mm;K積分糾偏系數(shù)，取0.65a糾偏角，度。2.3.2前移積分輥轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)的PI型糾偏輥如圖5所示，前

10、移積分輥的轉(zhuǎn)軸，可以產(chǎn)生比例糾偏效應(yīng)，形成了帶有比例糾偏的改良型積分糾偏輥。在修正的條件下，帶鋼的比例糾偏效應(yīng)與轉(zhuǎn)軸在機(jī)架前的遠(yuǎn)近沒(méi)有關(guān)系。輥?zhàn)酉鄬?duì)與帶鋼流動(dòng)方向垂直的運(yùn)動(dòng)也相應(yīng)地移動(dòng)著帶鋼，但是如果單純地橫向移動(dòng)轉(zhuǎn)向輥，帶鋼會(huì)回到它最初的位置。因此，這種糾偏中的比例糾偏部分的大小僅和輥?zhàn)影霃脚c旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)，積分糾偏部分的糾正量與I型糾偏很類似。土C=D/2sina+LKsina(9)式中D輥?zhàn)又睆?，mm;K糾偏系數(shù)，取0.65；L自由入帶長(zhǎng)度，mm;a糾偏角度，度。廣*廣*1廣巴-亠JSS前移積分聽(tīng)轉(zhuǎn)輪尖現(xiàn)的P!型縷偽輾2.3.3傾斜比例輥實(shí)現(xiàn)的PI型糾偏輥通過(guò)傾斜比例輥，可以在糾偏機(jī)架旋轉(zhuǎn)

11、時(shí)使帶鋼在輥?zhàn)由闲纬煞e分角，從而產(chǎn)生“繞卷效應(yīng)”，即產(chǎn)生積分糾偏。在一個(gè)穩(wěn)定條件下，比例輥的比例糾偏部分和“繞卷效應(yīng)”產(chǎn)生的積分糾偏部分可以疊加，形成一種新的糾偏形式，如圖6。一定條件下，比例輥可傾斜5o至20o的角度，這里計(jì)為傾斜角，。當(dāng)機(jī)架繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定糾偏角度a時(shí)，帶鋼在輥?zhàn)痈浇纬傻姆e分角為a。積分角的計(jì)算公式為：(10)a=sin-i(sinYsinB)(10)計(jì)算時(shí)，自由帶鋼長(zhǎng)度最大可用到最大帶鋼寬度的1015倍。土C=UsinB+LKsina（11）e式中U入帶和出帶平面的距離，mm;eB糾偏角，度；L入帶自由長(zhǎng)度，mm;K糾偏系數(shù)，取0.65;a積分角，度；Y機(jī)架傾斜角，度。圖

12、6傾對(duì)比例轅實(shí)現(xiàn)的PI型毎偏輻積分糾偏部分對(duì)人帶在很長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)有較強(qiáng)的反饋調(diào)整效應(yīng)。帶鋼進(jìn)行180o繞卷，它要求有很長(zhǎng)的人帶和出帶。但是，它可以提供很大的帶鋼位置糾偏。因此，這種設(shè)計(jì)特別適合于活套中自由出人帶長(zhǎng)、跑偏量大的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于活套中靜止的轉(zhuǎn)向輥。工程設(shè)計(jì)中，各種類型糾偏輥的使用特點(diǎn)主要有：l）單輥樞軸式P型糾偏輥、雙輥樞軸式P型糾偏輥，對(duì)入帶和出帶長(zhǎng)度要求較小，可以布置在設(shè)備比較密集的區(qū)域。同時(shí)，它可以改變帶鋼運(yùn)行高度，配合整體設(shè)計(jì)。單輥式P型糾偏輥，由于糾偏能力受輥徑大小的制約，應(yīng)用相對(duì)較少。）連桿式PI型糾偏輥、P輥傾斜式PI糾偏輥綜合了比例糾偏和積分糾偏的優(yōu)點(diǎn)，且配比適當(dāng)，得到了廣泛應(yīng)用。這種類型的糾偏響應(yīng)快，整體糾偏能力較大，對(duì)入帶和出帶都有很強(qiáng)的效果，因此廣泛應(yīng)用于具有較長(zhǎng)自由帶鋼長(zhǎng)度的活套內(nèi)。）多輥連桿式PI型糾偏輥，在帶鋼較厚或張力較大的情況下，無(wú)需帶鋼在輥?zhàn)由侠@向就可實(shí)現(xiàn)糾偏，除了可以對(duì)出帶進(jìn)行準(zhǔn)確的糾偏，還可以對(duì)人帶進(jìn)行較強(qiáng)的糾正。它一般可廣泛用于處理線人口（如焊機(jī)后）和出口（如圓盤(pán)剪前）?；谶B續(xù)處理生產(chǎn)線中帶鋼運(yùn)行過(guò)程