燒結機閥門液壓控制系統(tǒng)的改造
某鋼鐵廠新建一條鐵礦粉燒結生產線，料倉落料閥門采用電液比例閉環(huán)控制。閥門橫向跨度為2500mm，開口量為l60mm。兩控制缸呈倒置狀態(tài)，分別置于閥門兩側。控制缸活塞桿伸出時，閥門開口減小；活塞桿退回時，閥門開口變大。控制要求為：在閥門2500mm的跨度、液壓缸活塞桿l60mm行程范圍內，兩控制缸活塞桿任一位置的定位偏差控制在±1mm以內，同步偏差控制在±2mm以內。
1．液壓控制系統(tǒng)
如圖46 (a)所示，在液壓控制系統(tǒng)中，兩控制缸規(guī)格為：活塞Ф100mm，活塞桿Ф56mm，有效行程160mm，最高壓力25MPa。控制缸活塞桿內分別內置MTS LDM-SOD600M0250IAO位移傳感器，用于檢測活塞桿位移。控制缸按伺服缸的標準設計制造，低摩擦系數(shù)，液壓缸空載起動壓力低于0.05MPa，有動態(tài)響應快的特點。
液壓控制系統(tǒng)有兩臺液壓泵電動機組，工作制度要求，起動1臺，備用l臺。液壓泵為A10VS018DR恒壓變量泵，電動機5.5 kW，1000r/min。液壓控制閥組，配有兩只4WRE6 Q2比例方向閥，分別驅動兩只控制液壓缸。1只4WMM6 J手動換向閥作應急之用。
2．調試中出現(xiàn)的現(xiàn)象及原因
原擬定的控制思路為：分別給兩控制缸活塞桿設定相同的位移指令值，兩只比例方向閥分別驅動兩只控制液壓缸。用兩只比例方向閥的流量值來保證兩液壓缸活塞桿的同步，各控制缸活塞桿內的位移傳感器，分別檢測各自活塞桿的實際位移值。控制過程中，活塞桿的實際位移值與設定的位移值比較，根據(jù)各自比較值的正負，決定相應比例閥的切換方向，實現(xiàn)位移偏差的校正，此為一動態(tài)過程。
初期調試時，給定控制液壓缸活塞桿某一位移指令值，發(fā)現(xiàn)兩控制液壓缸活塞桿各自在給定值附近做較大幅度的往復運動，不能穩(wěn)定，料倉落料閥門整體上處于扭動狀態(tài)。控制不能實現(xiàn)預期目標，用手動換向閥來操作，調整調速閥的開口量大小，在開口較小的范圍內，即開口量的30%時，兩控制缸活塞桿伸出、退回同步、定位偏差均在控制要求范圍內。在方向閥的開口較大，即大于總開口量的30%時，兩液壓缸活塞桿同步、定位偏差較大，達不到控制精度要求。
根據(jù)調試過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，結合液壓控制系統(tǒng)自身的特點，認為原因在于比例流量閥的工作特性及兩控制液壓缸使用的環(huán)境條件上。
比例方向閥的工作特性曲線如圖47所示，可以看出，4WRE6Q2比例方向閥中位機能的遮蓋區(qū)比較大。現(xiàn)場控制中，比例流量閥實現(xiàn)A、T口導通時，控制缸活塞桿伸出。但只有當給定控制信號大于2.5V時，A口才開始導通，而此時T口已經達到總開口量的40%；P→B、A→T口導通時，控制缸活塞桿退回。但只有給定信號小于-5 7v時，B口始導通，而此時，T口已經達到總開口量的55%。分析控制液壓缸現(xiàn)場安裝狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)閥門自身和物料的質量，對控制缸活塞桿有向下的拽拉作用，當比例流量閥實現(xiàn)P→A、B→T口切換時，控制液壓缸活塞腔進油，活塞桿腔排油，控制缸活塞桿伸出失速，比例方向閥的同步控制功能失效，這是問題的癥結所在。
3．改進措施及效果
如圖46 (b)所示，在兩控制缸有桿腔回路上，各自串聯(lián)一只順序閥，此種順序閥實際上是由一只通徑6mm的直動式溢流閥和開啟壓力為0.05MPa、Ф6mm規(guī)格的單向閥并聯(lián)、組合而成。用直動式溢流閥設定的回油阻力平衡掉閥門和物料的質量，排除外在干擾。
改進后的液壓控制系統(tǒng)再調試時，兩控制缸活塞桿位移的同步偏差能夠控制在±1mm以內，定位偏差在2mm以內，達到控制要求。該液壓控制系統(tǒng)投產后運行平穩(wěn)。
在電液比例閉環(huán)控制中，液壓缸活塞桿位移的實際值與設定值相比較，一般偏差較小。比例方向閥只需在中位機能附近作細微的切換，即能實現(xiàn)位移控制上的糾偏要求。要實現(xiàn)這種控制，要求比例流量閥中位機能的遮蓋區(qū)盡可能小，最佳狀態(tài)是零遮蓋，而4WRE6Q2比例方向閥的中位機能遮蓋區(qū)比較大，顯然，原擬定的控制思路不能實現(xiàn)控制要求。
改造后的液壓控制系統(tǒng)之所以定位精度較高，是利用4WRE6 Q2比例方向閥的流量控制功能，及控制缸低空載起動力特性，用同步精度保證定位精度。控制缸活塞桿伸出時，平衡閥平衡掉閥門和物料質量的干擾；退回時，閥門和物料的質量成為負載，液壓系統(tǒng)中油液流動阻力，液壓缸自身的摩擦力相對于負載而言非常小，用比例方向閥4WRE6 Q2不同流量值的設定，完全能夠實現(xiàn)兩控制缸活塞桿位移同步的精度控制。
4．小結
改造后的液壓控制原理，實質上改變了控制思路。由于順序閥和液控單向閥的雙重保持作用，使閥門開口量的定位精度保持非常穩(wěn)定，不受物料偏載影響。用順序閥平衡掉閥門和物料質量的干擾，而不用單向節(jié)流閥來控制液壓缸活塞桿伸出時的速度，兩液壓缸活塞桿同步效果更佳。