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1、1450热轧板厂AGC液压系统浅析摘要：本文介绍了热轧板厂精轧区AGC（厚度自动控制）液压系统的基本工作原理以及结构性能，对实际生产应用情况中存在的问题进行分析浅析，针对问题提出了处理措施和方法，较好的解决了液压压下系统的工作稳定性，满足生产要求，为相似设备运行管理提供经验以及系统日常维护的要点。对于设备使用和维护管理具有重要的实际意义。关键词 ：AGC 液压压下系统 HAGC系统改造 一 引言攀钢1450热轧板厂AGC液压压下系统主要服务于精轧F1-F6轧机液压压下控制，AGC英文是Automatic Gain Control（自动厚度控制）的缩写，该系统是厦门海德科液压机械设备有限公司的一
2、套先进自动化设备，安装于精轧机的F1-F6轧机之上)其主要作用是：在轧钢过程中，对轧辊进行精确定位，控制板材的轧制厚度，提高板形质量。AGC液压系统的主要功能是为精轧F1-F6轧机动作提供动力源。二 AGC系统工作原理及主要设备介绍1,AGC系统的工作原理AGC液压系统主要由动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件、工作介质五部分组成。动力元件的功用是将原动机输出的机械能转化为液体的压力能,其主要设备为三台（两用一备）通轴斜盘式恒压变量柱塞泵；控制元件的功用是控制和调节系统中油液的压力大小、流量大小和液流方向,其主要为伺服液压缸； 辅助元件的功用是输油、集油、辅助改善系统性能, 其主要元件有油箱
3、、滤油器、蓄能器等设备；工作介质的功用是传递动力和信号,同时还起到润滑、冷却、防锈的作用，其主要由液压油液组成。AGC液压系统工作原理:系统正常工作时,主泵(两台工作,一台备用)打出的压力油，通过泵出口控制阀架分为两路：一路为主油路，一路为蓄能器储存及泄压油路。轧机正常工作时，主油路的压力油经过伺服阀控制伺服液压缸工作，以达到轧机轧辊定位和控制板坯轧制厚度的目的。AGC系统液压站由油箱装置、主泵供油系统、蓄能器装置、循环过滤冷却系统和回油过滤装置组成。F1F3轧机的液压HAGC系统共用一个液压站H2-1系统，用于向F1F3轧机的A阀台、B阀台及C阀台提供动力源。F4F6轧机的液压HAGC系统共
4、用一个液压站H2-2系统，用于向F4F6轧机的A阀台、B阀台、C阀台及D阀台提供动力源。H2系统是由恒压变量柱塞泵（斜盘式轴向柱塞变量泵）蓄能器组成的高效节能油源，为F1F6轧机提供高压、大流量且压力波动小、油温恒定的高清洁度液压油。轧机正常工作时，主油路的压力油经过伺服阀控制伺服液压缸工作，以达到轧机轧辊定位和控制板坯轧制厚度的目的；当轧机停机检修时，伺服阀来控制AGC伺服液压缸动作。2，AGC液压系统主要设备结构、性能及原理介绍2.1 AGC主泵供油系统：由主泵组、主泵调压阀组及高压过滤器组成。AGC液压系统的主泵组：由恒压变量柱塞泵、电机、联轴器、泵组底座、泵安装支座、减震装置及安装底座
5、构成，泵组为三软连接。主泵组为三台套A4VSO-250DR/3XR-PPB13N00型轴向柱赛泵，该泵为斜盘式轴向柱赛泵,主要由斜盘、柱塞、缸体、配油盘等零件组成。其特点是结构紧凑,径向尺寸小,重量轻,转动惯量小,易于实现变量,压力可以很高,但它对油液的污染较为敏感.只有系统清洁度达到NAS1638-6级后，主泵方可投入运转。图3 柱赛泵示意图型号排量压力转速A4VSO-250DR/3XR-PPB13N00250ML/n35MPa1500rpm 电机：Y315M26B3：N=110kW，n=980r/min，AC380V/50Hz 主泵调压阀组：用于主泵空载起动及安全保护。高压过滤器及转换阀采
6、用板式结构，集成于调压阀组上 蓄能器装置：由皮囊式蓄能器（50L、10L两种规格OLAER产品）、截止阀、安全阀块、支架、仪表架及压力开关阀块等组成。 循环过滤冷却系统：包括螺杆泵组、冷却器、循环过滤器、电磁水阀等。该系统连续工作，由温控仪及电控系统进行油温自动控制，循环冷却系统可连续对油箱内油液进行冷却过滤，将系统油温控制在3555之间，此系统还兼起对主泵轴承润滑冷却。主泵与循环泵之间有连锁条件，在启动主泵前须启动循环泵10秒。 循环泵组：1台套，3G螺杆泵组：Q=369L/min，P=1MPa，N=7.5kW，n=1440r/min主回油过滤装置：双筒结构可相互转换，并带压差指示、电信号输
7、出及旁通回路。2.2比例减压阀3DREE 16 P-60/200YG24K31V比例减压阀是一个电控先导操作的3通减压阀，它用于降低液压系统的压力，可对执行器进行压力保护。主要有三部分组成：先导控制阀（1）带可选最大压力保护装置（16）、比例电磁铁（2）、主阀（3）及主阀芯（4）。 它是通过比例电磁铁（2）来调节油口A的压力使其和设定值相匹配。当P口失压时，主阀芯（4）由弹簧（5）和（6）保持在中位，这时下油口P到A和A到T之间的油路被切断，先导油从钻孔（7）通过流量控制器（8）、先导控制阀（1）、节流口（9）、节流间隙（10）、管路（11）流到油口Y,然后在零状态下流回油箱。在实现减压时，根
8、据设定值在控制器（12）中建立先导压力，油液通过节流器（13）在弹簧腔（14）中建立压力，并由主阀芯（4）推到右边，从而压力油从P口流到A口。在 A口建立的执行器压力施加到弹簧腔（15），当A口的压力上升到先导控制阀（1）的设定值时，主阀芯（4）被推到左边。A口压力Y就等于先导控制阀（1）的设定值。（原理图如图3）3DREE 16 P-60/200YG24K31V比例减压阀2.3 D791-S25JOQBGUSX0伺服阀该伺服阀是一个三级伺服阀,由一个小流量的两极伺服阀去控制功率级滑阀. 功率级滑阀的位移由位移传感器检测并反馈到伺服放大器,从而构成一个位置伺服控制系统,以实现功率级滑阀的定位.
9、其主要用于大流量、高速响应的场合。F1F6轧机操作侧及传动侧均有一个液压油缸，每个液压缸缸体侧面都装有一个伺服阀，即每台轧机有两个伺服阀。伺服阀示意图性能参数型号排量压力额定电流D791-S25JOQBGUSX01000L/min31.5MPa10mA2.4伺服阀油缸伺服油缸主要由缸筒、缸底、缸盖、活塞杆、活塞、缓冲装置、排气装置组成;其特点是可产生不同的往复速度,但推力不等;而活塞杆要有足够的刚度，每架轧机有两个压下伺服缸，套在防转框架上，分别安装于两侧牌坊内电动压下螺丝与支持辊轴承座之间。压下缸倒置安装，即活塞杆不动，而缸体运动。压下缸作为HAGC的执行机构，电动压下时则作为液压垫或压块使
10、用。压下缸内中心装有SONY高精度位置传感器，用于检测活塞位移；每个压下缸装有2个压力传感器。为提高响应速度，C阀台直接贴装在压下缸侧面。压下缸内装有球面垫及导向键，球面垫压盖上装有皮老虎以防止水气、灰尘进入活塞杆腔。每个压下缸内装有DG-50BP（SONY）磁尺，高精度磁尺用于检测压下缸位移，磁尺的输出信号经信号处理器MD-20A处理后输给计算机作为HAGC的位移反馈信号。位移讯号为数字信号。信号处理器装于各轧机平台上。每个压下缸内还装有一个高精度力传感器，用于检测压下力，两侧压下力的总和为轧制力，轧制力输入计算机，由AGC数模进行机架弹跳补偿。每个压下缸有2个高精度压力传感器PS，用于检测
11、压下缸上下腔压力，上、下腔压力的差值间接地反映了轧制力。该力可用于指示，亦可参与控制。压力传感器的输出为420mA标准信号。HAGC系统主要参数：压下缸额定压下力：12500Kn/15000KN压下缸额定工作压力：22MPa压下缸行程：25mm/40mm液压系统工作压力：28MPa液压压下速度：5 mm/s液压压下加速度：300 mm/s2液压系统工作介质：N822-300难燃液压油液压系统清洁度：设备出厂时：NAS1638-6现场循环清洁度： 主油路 NAS1638-6 ，先导油路 NAS1638-5HAGC系统幅频宽：1215 Hz（0.1mm幅值）HAGC系统响应时间：50ms（0.1m
12、m幅值）HAGC系统定位精度：0.006mm三 AGC系统回路分析3.1 H2系统A阀台六个A阀台分别装于F1F6轧机下方的地下油库内，用于向各自的B阀台供油。A阀台由蓄能器、切断阀组、高压过滤器、阀架组成。F1F3轧机的A阀台（H2-1系统）跟F4F6轧机的A阀台（H2-2系统）有所不同，如图所示H2-1系统压力油P经A阀台过滤后只有一个压力油P直接为B阀台提供压力油。而H2-2系统压力油P经A阀台过滤后分为了P、Pd和Pp，其中Pp压力油是经AQ减压阀减压后的到的，且Pp未经过B阀台而是直接到了D阀台。图表 1 H2-1系统A阀台图表 2 H2-2系统A阀台3.2 H2系统B阀台 六个B阀
13、台分别装于F1F6轧机平台上，分别向F1F6轧机的C阀台供油。B阀台由稳压供油回路、压下缸活塞杆腔减压稳压阀块、先导减压稳压及超精过滤回路组成。如图H2-1系统B阀台将A阀台的压力油P进行了减压及精过滤，主油路P经3DR16P比例减压阀减压为P2为C阀台液压压下油缸活塞杆腔供油，且负责压下油缸活塞杆腔的回油。图中B8蓄能器为P2起到了保压稳压的作用，同时经DR20（B17）减压阀减压和精过滤器过滤为Pc为C阀台提供控制油。图表 3 H2-1系统B阀台H2-2系统B阀台只是对压力油P进行了精过滤及蓄能器对系统压力的保压稳压。图表 3 H2-1系统B阀台图表 4 H2-2系统B阀台3.3 H2系统
14、C阀台 每台轧机有两个C阀台，分别控制两个压下伺服缸的运动、位置伺服控制及过载保护。为最大限度地提高HAGC系统的动态响应，C阀台贴装于压下缸体侧面，伺服阀贴装于C阀台上。C阀台通过高压软管与B阀台相关管路连接。如图H2-1系统C阀台压力油P2直接控制压下缸活塞杆腔的供油和回油。P11和P22分别给两个伺服阀提供压力油，且经二位四通阀YV10.1来控制C2.1和C2.2两个液控单向阀的开关，进而为压下缸无杆腔提供压力油。Pc为控制油，经二位四通阀YV9.1为伺服阀提供控制油。压下缸活塞杆腔的回油经P2在B阀台回入油箱，压下缸无杆腔回油一部分经伺服阀换向回油：另一部分经YV11.1先导溢流阀回油
15、，当溢流阀远控口出的二位二通阀带电后即可进行回油。图表 5 H2-1系统C阀台如图H2-2系统C阀台，P1经伺服阀为压下缸无杆腔提供压力油,PA直接为压下缸的活塞杆腔提供压力油。PP1为控制油一方面经二位四通阀CB2直接为伺服阀提供控制油，另一方面经二位四通阀CB1来控制两个液控单向阀CD1、CH2的开关，从而更好的控制压下油缸。压下油缸的回油与H2-1系统相同。图表 6 H2-2系统C阀台3.3 H2-2系统D阀台 主油路Pd经3DR16P比例减压阀减压为PA为C阀台液压压下油缸活塞杆腔供油，回油时经D4.1二位三通阀换向回油。此D阀台与H2-1系统的B阀台的压力变换相同，当压下缸活塞杆腔进
16、油时PA减压为22MP，此时D2失电，当压下缸无杆腔进油时，压下缸活塞杆腔会有一个1MP的背压，即D2的电，调节减压阀主阀芯的开口度使压力变为1MP。图表 7 H2-2系统D阀台 三 F4F6液压AGC（HAGC）系统改造3.1改造的目的及原则改造的主要目的是为了提高F4F6架HAGC系统的稳定性及控制精度，以提高板厚控制精度及产品质量。为节省投资，尽量利用原系统设备，仅作部分改造，具体如下：3.1.1液压站基本不变，仅对过滤系统作局部改造；3.1.2压下缸不变，位移传感器不变；3.1.3压力传感器重新选型、更新；3.1.4伺服阀及其放大器；3.1.5按三通阀控制模式重新设计、制造D阀台，A、
17、B、C阀台作局部改造，并调试HAGC系统；3.1.6 液压站电控柜搬迁：将现有系统的电气控制柜移至主电室原8BZ控制柜处，此项工作由工厂设计考虑。3.1.7 系统改造所新增的电磁阀控制纳入改造后的HAGC控制系统。3.2 有关工艺参数带钢出口厚度：1.512mm带钢宽度：7001300mm最大卷重：23000Kg轧制速度： F4：3.4/6.97 m/s F5：4.25/8.94 m/s F6：5/11 m/s额定轧制力：F4F6：25000kN液压压下速度：4 mm/s液压压下加速度：250 mm/s2HAGC系统幅频宽：1012 Hz（0.1mm幅值）HAGC系统响应时间：60ms（0.1
18、mm幅值）HAGC系统定位精度：0.006mm3.3 有关设备参数机架窗口宽度(换辊侧/传动侧)：1450/1350mm机架立柱断面（宽度厚度）：74.572cm2机架窗口高度：5555mm上支承辊轴承座上平面至压下螺丝端面距离（新辊最大开度时）：670mm机架刚度：400t/mm支承辊辊身直径：1300mm1180mm工作辊辊身直径：650600mm有效辊身直径：1450mm带轴承的一套上支撑辊重量45.9t带轴承的一套工作辊最大重量9.2t3.4 HAGC系统的改造内容3.4.1液压站：利用原设备，仅局部改造过滤系统。3.4.2阀台改造和新增。 现场改造A阀台（3套）；现场改造B阀台（3套
19、）；现场改造C阀台（6套）；新增D阀台（3套）3.4.3 过滤系统改造一览表表3过滤器及滤芯更新序号原有过滤器名称及型号部位更新滤芯滤芯型号数量1单筒高压过滤器(15)HH968IG20UTVWMXB阀台HC960IFKN16H，6YHC960IFDP16H，362单向高压过滤器(15)HH980IG16UTSWMXB阀台HC980IFDP8H 363双向低压过滤器（6）HH8300F40DNXBMX液压站HC8300FKS39H1223.4.4压力传感器选型更换。压力传感器：600bar、100bar，ParKer产品.过载能力：Pm=1000bar零点：0.012%FS/K灵敏度：0.02
20、%FS/K输出： 420mA四 AGC液压系统的常见故障分析及应对措施 4.1 油液中杂质较多、清洁度不高影响系统正常运行从液压技术的工作实践中，人们总结出一个教训，80%的故障往往来源于液压油和液压系统中的污染，可见液压油的污染对于液压系统的性能和可靠性有很大的影响，故应高度重视液压油的污染问题。造成液压油液污染的主要原因有以下几个方面：（1）系统过滤能力不足，过滤器没有及时定期更换。（2）液压元件、管路在拆卸维修后重装时将杂质带入系统以及元件内部。（3）新的液压油本身存在杂质，以及在加新油时操作不规范而带入灰尘杂质等。（4）执行元件液压缸密封圈损坏，以及磨损出现铁屑等杂质带入系统油液中。（
21、5）系统温度过高造成油液氧化，加快变质，以及液压系统在低液位运行造成泵吸油困难而产生气蚀而污染油液。4.2比例减压阀压力调整不受控、响应速度慢比例减压阀是AGC系统压力控制的核心，设备工作状态的好坏直接影响轧制力的投入使用以及板型厚度的调整，其比例减压阀不受控的主要原因有以下几个方面：（1）由于油液中杂质较多造成比例减压阀阻尼孔、阀芯卡阻是造成比例减压阀不受控的主要原因。（2）比例减压阀机械零点和电气控制零点发生了改变、漂移。（3）电气控制部分故障，如放大板烧坏，保险坏，信号受到干扰，输出值压降过大等。（4）由于比例减压阀是弯辊液压系统控制中的核心部件，所以运行动作比较频繁，加剧了比例解压阀的
22、内部磨损，使其自身存在问题，如先导阀内泄、弹簧断阀芯划伤等。4.3 阀架、管路振动大、管路磨损、锈蚀加剧、泄漏增加（1）由于系统管线长管夹较多，现场环境和设计造成的一些因素，使维护检修人员无法对一些管路管夹进行更有效的维护，造成管夹松动或脱落，换向阀换向时产生冲击造成管路振动，使管路连接部位松动，泄漏增加。（2）系统皮囊未起到吸振、吸收脉动的作用，皮囊在日常使用中由于多种原因造成皮囊接头等处漏油而未及时处理，直接将皮囊截止阀关闭导致皮囊退出系统工作，另外皮囊中充氮气压不足，或皮囊破损也不能较好地吸震，从而也是造成比例解压阀响应速度慢的原因。（3）执行机构速度调整不当，启动和停止速度太快，造成管
23、路油液冲击过大使管路引起共震。（4）位置狭小，环境恶劣，由于氧化铁皮等杂质的堆积，车间管路处在水、气环境中，腐蚀严重管道间距离不够，造成相互磨损。4.5 改进措施4.5.1 油液杂质多、清洁度不高的控制方法（1）系统过滤器和滤网及时更换，以及对压油过滤器的选型重新确定。（2）在检修拆卸、清洗阀件时，严禁将杂质带进系统。（3）控制加新油时带进杂质，加油时必须使用过滤小车。（4）定期清洗系统和油箱。（5）避免系统油液温度过高以防止油液老化，以及要注意液位不可过低，防止吸油困难造成气蚀。4.5.2 比例减压阀压力调整不受控、响应速度慢的应对措施（1）在循环冷却系统中增设一组过滤器，对油箱中的油进行循
24、环过滤，保证油液的清洁度。（2）每日检查确定，定期对比例减压阀的零点进行标定 （3）比例减压阀换型，将比例减压阀外置放大器改为内置放大器，提高了运行控制稳定性，减少了外界信号干扰。（4）比例减压阀存在缺陷时及时进行修复或更换。4.5.3 阀架、管路振动大、管路磨损、锈蚀加剧导致泄露增加的处理方法（1）增加车间管路管夹，定期对维护人员能够维护到的管夹螺栓、法兰、活节、螺栓紧固，对于压力在10Mpa以上的系统应每月紧固一次，10Mpa以下的系统可每隔3个月紧固一次。（2）及时处理皮囊接头等处出现的故障，第一时间恢复皮囊系统工作，定期检查皮囊氮气压力，及时充压，精心维护确保皮囊正常投用。（3）对各执
25、行装置的速度进行标定和调整。（4）利用停机时间对管路间堆积的氧化铁皮等杂志进行清扫，利用大修时间将原来的碳钢管改为不锈钢管。4.5.4伺服缸自动位置控制（APC）不准确的处理方法(1)通知电器仪表维护检查处理HMD.(2)检查TCS模拟量输出板是否正常。(3)检查伺服阀接线松动情况并加以处理。(4)检查更换位置传感器 . (5)检查系统压力是否正常,并加以处理五 结语AGC存在的问题，既有工艺设计上的原因,也有我们在维护保养上存在的问题;自从采取了有效的应对措施，取得了明显的效果;其中系统温升,振动冲击等故障都得到了较好的解决.虽然AGC液压系统在许多方面还存在着很多的问题，但我相信只要维护保养到位，经过技术攻关,这些问题会被逐一解决，使系统得到完善和优化，真正让AGC系统的预期作用完全发挥出来。
