電液比例控制系統在陽極整形機組中的探索及應用

趙偉業

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧沈陽 110141)

電液比例控制系統在陽極整形機組中的探索及應用

趙偉業

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧沈陽 110141)

本文針對銅電解陽極整形排列機組中移載機的驅動控制系統進行了介紹和分析，提出了采用電液比例控制系統實現移載機驅動控制的方案。

銅電解設備； 陽極移載機； 液壓控制； 應用

0 前言

在現代化銅電解精煉生產中，銅電解聯合機組做為生產工藝中的主要設備，其自動化程度和性能在一定程度上反映了該企業的裝備和生產水平，是現代化生產的標志。我國在不同時期先后引進了日本住友公司設計制造的銅電解聯合機組，裝備水平不斷提高，為銅電解企業的現代化提供了可靠的設備保證。

但是由于設備整機進口，全部配套的機電產品均為國外品牌，致使備品備件的采購種類多、價格高、周期長、占用資金較大，給設備的管理和維護帶來很大困難。為此，從長遠利益的角度看，對設備中問題突出的關鍵環節進行技術改造，探索新的解決方案具有一定的實際意義。

1 設備介紹

銅電解聯合機組主要包括陽極整形排列機組、陰極整形排列機組、電解銅洗滌堆垛機組、殘極洗滌堆垛機組和導電棒儲存傳送機組，共五條聯動線。其中陽極整形排列機組主要作用是將陽極板整形、校平、銑耳、排列。當陽極板裝入機組后，經接受傳送系統到達整形壓力機，進行校平；然后由傳送梁送出，到達前進位置端點；通過移載機上的機械手，將陽極板從整形裝置的傳送梁上抓取，并移送到入側受板裝置的三個工位上；再通過移送臺車將三塊陽極板轉移到切削系統，并被提升到切削位置，經夾緊、校耳后，由專用銑刀進行銑耳操作；之后再移送到搬出側，經過搬出側移載機裝置，將洗耳后的陽極板轉移到搬出側鏈條上，經傾斜鏈、移送裝置，到排列鏈按一定間距排列，待多功能天車吊取后裝入電解槽，進行電解生產。

2 工況分析

本文討論的是陽極整形排列機組中搬入側、搬出側移載機裝置的控制系統，該系統是機組中控制最為復雜的部分。原設計中搬入側、搬出側移載機裝置的驅動裝置是采用電氣伺服控制系統。由伺服電機經減速器、齒輪齒條傳動，實現移載機裝置的直線運動，移載裝置設有陽極板抓取機構等安裝在可移動的臺車上，參見圖1移載機工作示意圖。

圖1 移載機工作示意圖

根據移載裝置的工況要求，該系統必須滿足以下幾個主要方面。其一，能夠實現給定速度的連續控制；其二，能夠實現給定行程的位置控制；其三，具有一定的控制精度。

原設備采用電氣伺服控制系統雖然能夠較好地滿足動作要求，但是從現場使用情況來看，也存在一些問題。其一，使用者多次出現伺服系統報警信號，需要停機重新復位工作。其二，伺服報警原因較復雜，故障查找及處理困難。其三，維護困難，電氣伺服系統需要技術性較強的專業人員維護。

通過多年來的實際應用和分析認為，移載裝置本身對定位精度要求并不非常高，移動速度和移動距離調試后不變，所以提出采用電液比例控制系統的設計方案，完全可以滿足工況要求；同時，成熟的電液比例控制技術可以避免和解決上述存在的問題。圖2所示為移載機工作流程簡圖。

圖2 移載機工作流程簡圖

3 控制方案的確定

新設計采用電液比例控制系統，替代原來的電氣伺服控制系統。即采用液壓馬達做為執行原件，經減速機、齒輪齒條驅動移載機沿軌道做前后直線移動，實現給定的工況要求。其馬達轉速、旋轉方向及停止通過電液比例方向流量閥控制，由檢測開關檢測發出信號，液壓系統控制移載機減速并停止在工作位置。移載機到達一號工作位置后，機械手下降并打開，將陽極板放到受板升降臺的卡槽中，機械手上升，移載機退回到原點位置，完成本次工作循環。陽極板在一號位卡槽的正常位置時，另有檢測開關進行檢測，以確認該工作位置已有陽極板，系統將控制移載機進行下一位置的工作循環。圖3所示為移載機電液伺服控制原理方框圖。

圖3 電液比例控制系統方框圖

當其它各系統準備正常時(移載機處于原點位置、移送橫梁陽極板到位，受板系統、切削系統正常等)，給出工作指令，控制系統按給定信號經控制器放大轉換成相應的電流i信號，輸出給電液比例閥的電- 機械比例轉換裝置驅動閥芯運動，從而按比例的輸出一定壓力p和流量Q的液壓油至液壓馬達工作，安照控制要求。

依次完成三個工位的動作程序；無級調節系統的輸入量就可以無級調節輸出量。這種開環控制系統無反饋控制環節，不存在穩定性問題，控制系統結構和組成簡單，其控制精度主要決定于系統主要元器件的性能和系統的調整精度。

4 擬定液壓系統原理圖

圖4所示為陽極板整形排列機組移載機電液比例控制系統液壓原理圖。液壓系統的油源為一臺雙聯葉片泵1，主油路由大泵供油，液壓油經過濾器2、單向閥3到比例方向流量閥4供液壓馬達5工作，回油經背壓閥6及換向閥7回油箱。在雙聯葉片泵1大泵的出口設置電磁溢流閥8用來設定液壓系統的最高工作壓力，起到過載溢流作用，并可實現遠程低壓卸荷功能；壓力表7用于顯示系統壓力；帶污染報警壓差繼電器的精過濾器2用以防止電液比例閥4因油液污染而堵塞；蓄能器用于補充泄漏，改善系統性能。系統采用不銹鋼油箱，油箱設有油溫控制調節器13；雙聯葉片泵1的小泵、過濾器11、冷卻器12用于系統的離線冷卻循環過濾。系統執行元件為雙向液壓馬達5，液壓馬達經擺線針輪減速器減速，通過齒輪齒條傳動帶動移載機裝置沿軌道做直線運動，背壓閥6起緩沖和防止回油路有害負壓作用。液壓馬達轉向及轉動速度由電液比例閥4控制，實現給定的要求動作。

5 結束語

本設計采用了先進的電液比例控制技術組成的液壓控制系統，結構簡單，性能穩定，系統維護方便，性價比高，能夠滿足移載機裝置的使用要求，有效的解決了生產實際問題。設計中率先提出的電液比例控制方案，為液壓傳動與控制技術在陽極整形機組中的應用，提供了有益的經驗。

1.液壓泵 2.過濾器 3.單向閥 4.比例方向流量閥 5.液壓馬達 6.背壓閥 7.二位二通電磁換向閥 8.電磁溢流閥 9.蓄能器 10.壓力表 1.精密過濾器 12.冷卻器 13.溫度繼電器圖4 移載機電液比例控制系統原理圖

[1] 徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2] 成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.

[3] 路甬祥.液壓工程手冊[M].北京：機械工業出版社，2000.

Research and Application of Electro-hydraulic Proportional Control System in the Anode Shaping Unit

ZHAO Wei-ye

The paper introduces and analyzes the control system of the anodic plate transfer machine of the copper electrolysis equipment, and proposes a scheme to control the transfer machine by controlling electro-hydraulic ratio system.

electrolysis equipment of copper； anodic plate transfer machine； hydraulic control； application

2015-01-26

趙偉業(1963-)，男，遼寧沈陽人，高級工程師，主要從事冶金、礦山設備、液壓傳動與控制及潤滑方面的設計工作。

TF811

B

1003-8884(2015)02-0030-03