燒結機閥門液壓控制系統的改造

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控制。閥門橫向跨度為2500mm，開口量為l60mm。兩控制缸呈倒置狀態，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

如圖46 (a)所示，在液壓控制系統中，兩控制缸規格為：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，液壓缸空載起動壓力低于0.05MPa，有動態響應快的特點。

液壓控制系統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．調試中出現的現象及原因

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，根據各自比較值的正負，決定相應比例閥的切換方向，實現位移偏差的校正，此為一動態過程。

初期調試時，給定控制液壓缸活塞桿某一位移指令值，發現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，不能穩定，料倉落料閥門整體上處于扭動狀態。控制不能實現預期目標，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。

根據調試過程中出現的現象，結合液壓控制系統自身的特點，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比較大。現場控制中，比例流量閥實現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%。分析控制液壓缸現場安裝狀態，發現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規格的單向閥并聯、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。該液壓控制系統投產后運行平穩。

在電液比例閉環控制中，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，即能實現位移控制上的糾偏要求。要實現這種控制，要求比例流量閥中位機能的遮蓋區盡可能小，最佳狀態是零遮蓋，而4WRE6Q2比例方向閥的中位機能遮蓋區比較大，顯然，原擬定的控制思路不能實現控制要求。

改造后的液壓控制系統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。