[发明专利]一种热轧轧辊平衡液压控制系统及方法

说明书

一种热轧轧辊平衡液压控制系统及方法，属控制领域。包括工作辊的平衡装置和支承辊的平衡装置；工作辊的平衡装置由安装在牌坊上的四个调平衡用液压缸及凸台组成；在每个工作辊的平衡缸凸台上设置两个支撑辊平衡缸，构成支承辊的平衡装置；支承辊的平衡装置与工作辊平衡装置构成一体式结构。在上支承辊平衡液压回路增加了有杆腔调压回路，结合无杆腔和有杆腔之间液压油的压力差控制，采用有杆腔的“低压”控制，避免了工作现场杂质进入有杆腔，增加了支撑辊过平衡系数，提高了轧辊控制精度，减少了轧机的冲击震动，改善了轧机辊系的稳定性，提高了油膜轴承的使用寿命。可广泛用于热轧轧机上支撑辊液压系统的运行维护和改造领域。

技术领域

本发明属于自动控制领域，尤其涉及一种应用于热轧轧机上支撑辊液压缸提升稳定性和防止漏油的装置及方法。

背景技术

R2粗轧机是热轧带钢生产线上的核心设备，一般都是四辊可逆轧机，其轧辊平衡液压系统(亦称轧辊平衡装置)是R2粗轧机的重要组成部分，主要作用是平衡轧辊、安全臼及丝杆等部件的重量，消除轧机在垂直链方向的间隙，确保辊缝精度。

热轧R2粗轧机的轧辊平衡液压系统由工作辊的平衡装置(简称工作辊平衡) 和支承辊的平衡装置(简称支承辊平衡)组成。其中工作辊的平衡装置一般由安装在牌坊上的4个平衡缸凸台组成，而支承辊的平衡装置通常有两种结构形式，一种是由1个安装在轧机顶上的平衡缸及提升扁担梁组成；另一种是与工作辊平衡装置设计为一体式，即在每个工作辊平衡缸凸台上设计2个支承辊平衡缸。这些平衡缸全部由轧辊平衡系统提供动力源，实现轧辊的平衡动作。

宝钢某热轧R2粗轧机是由国外某公司设计的，在多年的使用中，发现其轧辊平衡系统的状态不太稳定，经常出现平衡缸的缸盖密封损坏漏油故障，平均使用寿命约3个月，漏油故障平均一个月2次，全年24次，对生产影响较大；而且其上辊系冲击大，不稳定，上支承辊油膜轴承也出现过多次损坏。虽然经过多次分析，采取了增加油膜轴承的润滑油量以及改进油膜轴承衬套制作工艺等措施，油膜轴承状态有所好转，但问题还是存在，这对设备维护和正常生产威胁很大。

在申请公布日为2018年11月6日，申请公布号为CN 108757595A的中国发明专利申请中，公开了一种“油缸压力补偿缓冲控制回路”，包括恒压变量泵、蓄能器、压力补偿器、比例阀、梭阀、油缸。该方案通过压力补偿器与梭阀的组合使用，使得比例阀能对油缸的两个方向进行比例调速控制，可以使比例阀前后的压差保持恒定，使执行机构的速度不受负载变化的影响，避免由于系统内流动介质或执行机构惯性的作用，使系统内瞬时形成很高的峰值压力而造成液压冲击。由于压力补偿器检测来自负载的压力，从而使系统的输出流量具有较强的抗负载干扰能力，适用于负载变化大，速度平稳性要求高的场合。

在授权公告日为2020年6月23日，授权公告号为CN 109026860 B的中国发明专利中，公开了一种“比例伺服阀控液压支护平台立柱油缸系统及压力控制方法”，其异步电机和定量泵连接；过滤器、定量泵、以及比例伺服阀依次连接；比例伺服阀与液压锁、立柱油缸依次连接；定量泵的输入端通过过滤器单独与油箱相连接，定量泵的输出端与比例伺服阀一个端口连接；比例伺服阀的2号端口和4号端口之间连接有比例溢流阀；在定量泵的作用下液压油经过过滤器输出一定流量的高压油，控制立柱油缸；改变比例伺服阀调节液压油流量大小，控制立柱油缸压力；最后，立柱油缸出油口的低压油经比例伺服阀导流回到油箱。该方案实质上是通过控制液压流量大小提升液压缸的行程精度。

明显地，现有的常规压力控制方法是无杆腔高压有杆腔零压力回油，缺点容易造成灰尘水汽进入有杆腔，另一种方法是通过有杆腔和无杆腔等压控制根据作用面积差实现平衡力控制，缺点有杆腔一直处于高压状态，容易渗油和磨损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧轧辊平衡液压控制系统及方法。其通过液压缸两个油腔(即无杆腔和有杆腔)内压力变化平衡支撑辊重量，结合无杆腔和有杆腔之间的压力差控制，采用有杆腔的低压控制，以提升液压缸缸盖密封使用寿命；同时，增加了支撑辊过平衡系数，通过调整有杆腔和无杆腔液压油的压力，提高了轧辊控制精度，减少了轧机震动。