糾偏原理及其應用

1、糾偏院里的分析與應用1帶鋼連續(xù)處理過程的跑偏分析工程設計和應用中，無論帶鋼形狀的板形缺陷、塔形卷曲、處理線設備安裝偏差及調(diào)整不當、處理工藝對帶鋼的影響等都會導致運動的帶鋼在生產(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、帶頭焊接沒對齊或偏斜。當帶鋼在運動過程中，它的形狀并不能得到糾正。依照拱形的大小，會產(chǎn)生相應大小的跑偏。設備精度包括轉向輥、張力輥及活套車等安裝精度、夾送輥壓力不均、各種輥子輥面不均勻磨損等因素均會造成帶鋼橫向跑偏。根據(jù)帶鋼的運行行為，輥子上的帶鋼總是趨向于以90o的夾角垂直輥子軸線方向運行。事實上輥子軸線不平行，甚至帶鋼拱形都會導致帶鋼進人輥子的角度偏離9

2、0o。偏離的大小，記為跑偏角那么，跑偏理論計算公式為：F=KLtana(l)式中F跑偏量，mm;K跑偏系數(shù)；L自由帶鋼長度，mm;a跑偏角，度。帶鋼的跑偏速度與帶鋼跑偏角、輥子的輸送速度有關。V=vVtana(2)akc式中V帶鋼跑偏速度，mm/s;avk跑偏速度系數(shù)，其大小與輥子表面狀態(tài)、帶鋼與輥子包角等有k關，理想狀況下可取1.0；V輥子圓周線速度，mm/s；ca跑偏角，度。實際上，各種輥子在長期運行過程中，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，特別是由于帶鋼張力不足或張力控制調(diào)整不當，會引起帶

3、鋼張力的強烈波動，從而造成帶鋼運行過程中橫向跑偏。高的單位面積張力可以消除部分帶鋼彎曲及本身缺陷，從而每個轉向輥上帶鋼的橫向偏差都會得到消減。可是，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動運行的限制，帶鋼張力增加是受限制的。2帶鋼對中糾偏原理研究連續(xù)處理生產(chǎn)線上，帶鋼對中控制系統(tǒng)的基本構成主要包括：帶鋼位置測量傳感器、控制器、執(zhí)行裝置、糾偏機架。雖然帶鋼位置測量傳感器類型、信號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，帶鋼的對中糾偏是通過改變導向輥或夾送輥的軸心線來實現(xiàn)的。2.1比例效應輥可以是由一根輥子或一組輥子組成，輥子裝在旋轉機架上，并繞下面固定框架上的旋

4、轉點轉動，如圖1。同時，入帶和出帶平面垂直于機架的旋轉平面，帶鋼以180。的角度包纏于這一個或一對控制輥。機架的旋轉點既在入帶平面內(nèi)，又在旋轉平面內(nèi)，且整套設備與帶鋼中心線對稱。當機架繞旋轉點旋轉時，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，使帶鋼回到預定的中心位置上來。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。比例效應輥的糾偏特征：入帶和出帶與轉動平面成90o，帶鋼運行時的糾偏量與糾偏機架的調(diào)節(jié)距離成比例。對于這種設計，糾偏過程中帶鋼邊部的應力較低，要求的人帶和出帶距離小。人帶或出帶的最小自由長度約為最大帶鋼寬度的兩倍，最大旋

5、轉角度為6o。其計算公式如下：L或L=0.00357WB(EWH/T)i/2(4)entryexit式中L入帶自由長度，mm;entryL.出帶自由長度，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，在工程設計時，必須根據(jù)跑偏量、帶鋼參數(shù)、張力參數(shù)、設備空間布置等確定最大糾偏角度、人帶自由長度、出帶自由長度以及進出帶之間的距離，從而對生產(chǎn)線上跑偏問題提供一個圓滿的解決方案。對于比例效應輥，當接到控制信號后，執(zhí)行機構推動機架側向調(diào)整位移量，帶鋼隨即產(chǎn)生一定糾偏量。因此，其動態(tài)性能好，沒有遲滯時間。2.2積分效應輥輥子軸線在人帶平面

6、上繞固定樞軸旋轉。當帶鋼出現(xiàn)偏差時，積分效應輥會自行轉動一定角度,人帶平面與輥子的輥軸形成了一定的夾角。從而通過輥子旋轉所產(chǎn)生的“繞卷效應”，使帶鋼與輥子的接觸面以螺旋線軌跡運行，最終使帶鋼回到中心線上，如圖2。(7)(7)糾偏動作執(zhí)行后，輥子旋轉一定角度，即產(chǎn)生糾偏角a。帶鋼開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)，其大小與輥子表面狀態(tài)、帶鋼與輥子包角等有關，理想狀況下可取1.0；kV帶鋼運行速度，mm/s;ca糾偏角度，度。帶鋼的橫向偏移過

7、程可用一階線性微分方程描述。由此，可推導出積分糾偏調(diào)整過程的計算公式：土C=Lsina(1-e-vkVct/L)(6)式中C糾偏調(diào)整量，mm;L入帶自由長度，mm;t積分調(diào)整時間，s；其它參數(shù)同式(5)。由積分調(diào)整公式可繪制積分效應特性曲線，如圖3。實際工程設計中，可將積分調(diào)整公式簡化。0Q91.827”54&3遹整時劇(LfvX)/*圖3積分效應特性曲錢土C=LKsina式中K積分糾偏系數(shù)，經(jīng)驗數(shù)值為0.65L入帶自由長度，mm;a糾偏角度，度。積分效應輥的糾偏特征：通過積分效應對輥前運行的帶鋼進行反饋調(diào)整，最后達到對輥后的出帶糾正到對中位置。因此，這種方法僅可以用在具有較長自由進帶長度的下

8、游位置。一般來講，自由進帶長度要大于最大帶鋼寬度的1015倍；對于180。的繞卷，也需要一個很長的自由出帶長度。積分糾偏的缺陷是：帶鋼跑偏后，糾偏輥旋轉一定角度，帶鋼自行調(diào)整至對應位置需要一定時間，如圖3。因此，在糾偏動作啟動時，不能立即在測量點監(jiān)測到帶鋼位置的變化。為了防止輥子擺動過度引起的系統(tǒng)振蕩，必須配有位置反饋信號，以在糾偏系統(tǒng)里建立閉環(huán)控制。所以，積分糾偏系統(tǒng)動態(tài)性能差。故在帶速100m/min以下，以及鐮刀彎較小時，可以適用這一系統(tǒng)。2.3比例積分效應輥對于P-I（Proportional-Integral）效應輥，從原理上講是前述兩種糾偏輥的綜合。在執(zhí)行機構的驅動調(diào)節(jié)下，既有比例

9、調(diào)節(jié)作用（P效應），又有積分調(diào)節(jié)作用（I效應），綜合調(diào)整的結果為P-I效應。比例動作部分可直接對帶鋼糾正，而積分動作通過“繞卷效應”對人帶產(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，可以實現(xiàn)機架繞輥子前面的旋轉中心做任何幅度的擺動，如圖4。在一定帶鋼速度和旋轉角度內(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前移積分輥轉軸實現(xiàn)的PI型糾偏輥如圖5所示，前

10、移積分輥的轉軸，可以產(chǎn)生比例糾偏效應，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與轉軸在機架前的遠近沒有關系。輥子相對與帶鋼流動方向垂直的運動也相應地移動著帶鋼，但是如果單純地橫向移動轉向輥，帶鋼會回到它最初的位置。因此，這種糾偏中的比例糾偏部分的大小僅和輥子半徑與旋轉角度有關，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輥子直徑，mm;K糾偏系數(shù)，取0.65；L自由入帶長度，mm;a糾偏角度，度。廣*廣*1廣巴-亠JSS前移積分聽轉輪尖現(xiàn)的P!型縷偽輾2.3.3傾斜比例輥實現(xiàn)的PI型糾偏輥通過傾斜比例輥，可以在糾偏機架旋轉

11、時使帶鋼在輥子上形成積分角，從而產(chǎn)生“繞卷效應”，即產(chǎn)生積分糾偏。在一個穩(wěn)定條件下，比例輥的比例糾偏部分和“繞卷效應”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，這里計為傾斜角，。當機架繞轉軸旋轉一定糾偏角度a時，帶鋼在輥子附近形成的積分角為a。積分角的計算公式為：(10)a=sin-i(sinYsinB)(10)計算時，自由帶鋼長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入帶自由長度，mm;K糾偏系數(shù)，取0.65;a積分角，度；Y機架傾斜角，度。圖

12、6傾對比例轅實現(xiàn)的PI型毎偏輻積分糾偏部分對人帶在很長區(qū)域內(nèi)有較強的反饋調(diào)整效應。帶鋼進行180o繞卷，它要求有很長的人帶和出帶。但是，它可以提供很大的帶鋼位置糾偏。因此，這種設計特別適合于活套中自由出人帶長、跑偏量大的特點，廣泛應用于活套中靜止的轉向輥。工程設計中，各種類型糾偏輥的使用特點主要有：l）單輥樞軸式P型糾偏輥、雙輥樞軸式P型糾偏輥，對入帶和出帶長度要求較小，可以布置在設備比較密集的區(qū)域。同時，它可以改變帶鋼運行高度，配合整體設計。單輥式P型糾偏輥，由于糾偏能力受輥徑大小的制約，應用相對較少。）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，且配比適當，得到了廣泛應用。這種類型的糾偏響應快，整體糾偏能力較大，對入帶和出帶都有很強的效果，因此廣泛應用于具有較長自由帶鋼長度的活套內(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，無需帶鋼在輥子上繞向就可實現(xiàn)糾偏，除了可以對出帶進行準確的糾偏，還可以對人帶進行較強的糾正。它一般可廣泛用于處理線人口（如焊機后）和出口（如圓盤剪前）?；谶B續(xù)處理生產(chǎn)線中帶鋼運行過程