板坯结晶器振动伺服控制系统研究与在线监控

论文摘要

在现代钢铁企业中,结晶器是炼钢工艺的关键设备,同时为了保证连铸生产的顺利进行,需要通过一个振动装置使结晶器按一定的规律振动。由计算机控制的电液伺服结晶器振动系统,可以方便的产生各种规律,实现控制过程监督,并根据拉坯速度实时修改振动参数,从而实现连铸过程的自动化,是结晶器振动系统的发展方向。但电液伺服系统固有的特性也给生产和运行带来许多不可预料的影响,如电液伺服阀故障频繁、液压系统的故障识别和处理较困难等缺点。一旦液压伺服振动系统出现故障,会导致生产全线停产的严重后果。本文旨在研究驱动结晶器振动的液压伺服控制系统。首先根据迁钢1#板坯连铸机的相关设备参数,振动液压控制系统的控制原理,推导结晶器振动液压伺服系统的数学模型,并设计结晶器振动液压伺服系统PID控制方案；再利用MATLAB/Simulink模块对控制系统进行仿真；最后将仿真后确定的PID参数值添加到PLC程序中进行现场振动测试。经过仿真以及现场振动测试表明,采用PID控制方式的结晶器振动液压伺服系统的控制性能满足现场使用要求。研究板坯连铸结晶器振动系统的在线监测技术、监测系统数据采集方案以及监测仪表和传感器的布点图。开发铸机浇铸在线监测系统及ActiveFactory趋势系统对现场采集的数据进行分析,满足结晶器振动系统在线监测的需要。同时利用在线监测系统,结合结晶器振动液压伺服系统的故障机理分析,对现场故障案例进行研究。经过长期使用证明,结晶器振动在线监测系统对振动设备的故障隐患早期排查、故障原因查找起了积极作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的意义和目的
• 1.2 连铸机结晶器概述
• 1.3 结晶器振动技术的发展
• 1.4 本课题主要研究的内容
• 第2章 结晶器振动器液压伺服系统概述
• 2.1 结晶器振动液压伺服系统原理和特点
• 2.1.1 结晶器振动液压伺服系统的组成
• 2.1.2 结晶器振动装置原理
• 2.1.3 结晶器振动液压伺服系统的特点
• 2.2 结晶器振动液压伺服系统工作原理
• 2.2.1 系统工作原理
• 2.2.2 振动系统工艺参数及主要元件的选择
• 2.3 结晶器振动液压伺服控制系统
• 2.4 本章小结
• 第3章 结晶器振动液压伺服控制系统研究
• 3.1 电液伺服阀控制非对称缸系统数学模型的建立
• 3.1.1 电液伺服阀阀的压力-流量方程
• 3.1.2 液压缸活塞腔的流量连续性方程
• 3.1.3 液压缸与负载力的力平衡方程
• 3.1.4 方块图与传递函数
• 3.2 电液位置伺服控制系统各元件数学模型的建立
• 3.2.1 系统中各元件的数学模型
• 3.2.2 电液位置伺服控制系统方块图
• 3.3 结晶器振动器的PID控制
• 3.4 系统仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于PLC控制的结晶器振动系统总体设计方案
• 4.1 连铸机结晶器振动系统的PLC控制
• 4.1.1 结晶器振动系统PLC的信号采集
• 4.1.2 结晶器振动控制系统的PLC程序设计
• 4.1.3 结晶器振动控制系统检验
• 4.2 结晶器振动操作策略
• 4.2.1 PLC机旁操作
• 4.2.2 主控室操作
• 4.3 本章小结
• 第5章 结晶器振动系统在线监测技术开发
• 5.1 监测方案的基本思想
• 5.2 铸机浇铸在线监测系统
• 5.2.1 铸机浇铸在线监测系统的设计
• 5.2.2 状态监测仪表与传感器
• 5.2.3 铸机浇铸监测系统的数据采集及界面开发方案
• 5.3 ActiveFactory趋势分析软件
• 5.3.1 ActiveFactory趋势软件介绍
• 5.3.2 ActiveFactory对结晶器振动控制系统数据监测
• 5.4 结晶器振动电液伺服系统故障机理及案例分析
• 5.4.1 系统元件的故障机理分析
• 5.4.2 现场故障案例分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢