前擺式螺旋焊管機組遞送機遞送速度穩定性提升

譚 赟，王曉東

（寶雞石油鋼管有限責任公司，陜西 寶雞721008）

前擺式螺旋焊管機組遞送機遞送速度穩定性提升

譚 赟，王曉東

（寶雞石油鋼管有限責任公司，陜西 寶雞721008）

針對前擺式螺旋焊管機組遞送機遞送速度不穩定現象，提出了力矩平衡控制系統，采用PLC、歐陸可逆直流調速裝置590P 4Q和編碼器對前擺式機組遞送機直流傳動系統進行了改進設計。改進后的系統可對工作中產生的過大不平衡電流很快做出相應調節，保證加減速度過程當中電流平衡。采用小比例大積分環節，保證系統在機組電流差異不大時進行緩慢調節。通過實際應用，該系統穩定可靠。

螺旋焊管；遞送機；遞送速度；力矩平衡

前擺式螺旋焊管機組也稱短機組，具有占地少、節省空間等優點，但也因其自身設備布置過于緊密、前橋有移動要求等因素，致使前擺式螺旋焊管機組有其自身無法避免的缺點，其中之一就是遞送機在前橋上采用懸掛式安裝，上、下輥兩輥單獨傳動，由兩臺直流電機拖動。在早期的遞送機電控設計上由于受當時調速器技術發展的限制和制約，不能很好的做到上、下輥的力矩平衡和速度穩定，采用遞送速度整體給定后，再對上、下輥的速度進行各自的微小調節，雖然在生產規格和工況不發生大的變化時在一定時間內能做到遞送速度的穩定，但當生產規格發生變化或原料處在料尾時遞送速度會出現較大的波動，最大可達0.40 m/min。由于上、下兩輥的電機電樞電流會出現高達40 A的差異，因此遞送機會出現打滑故障，由此導致遞送機上、下輥的力矩不平衡，從而引發遞送速度的不穩定。為保證每次變更生產規格后機組能夠正常運行，均需要人為的對調速器進行相關部分參數的再次調整以滿足生產，致使設備的運行可靠性較低，焊接作業需要穩定的遞送速度也不能有效保證。本研究針對上述問題，提出了解決上、下輥力矩不平衡的方案，使遞送機上、下輥在任意生產速度下都能實現電樞電流平衡。

1 前擺式螺旋焊管機組的組成

前擺式螺旋焊管機組是由前橋、成型機和后橋組成，其主要設備布置如圖1所示。前橋上主要設備有拆卷機、轎直機、剪切對焊機、遞送機、粗銑邊機、精銑邊機以及成型機。后橋上主要設備有飛剪機、鋼管輸出輥道記憶落管機構。前橋上的設備是將鋼帶連續送入成型機，在成型機處將鋼帶卷曲成鋼管后焊接；后橋上的設備將鋼管定尺切斷，鋼管從焊管機組下線后進行后續工序的處理。遞送機是螺旋焊管機組鋼帶成型的動力設備，其遞送速度控制的穩定性直接影響鋼管的焊接質量。

圖1 前擺式螺旋焊管機組主要設備布置圖

2 遞送機上、下輥力矩平衡問題設計方案

針對原有機組上存在的問題，采用PLC、歐陸可逆直流調速裝置590P 4Q和編碼器，對前擺式機組遞送機直流傳動系統進行改進設計，力矩平衡控制系統示意如圖2所示。

圖2 力矩平衡控制系統示意圖

遞送機上、下兩個遞送輥是由兩臺同型號直流電機經過減速機分別驅動，機械參數見表1。理論上采用編碼器反饋能保證上、下驅動輥的線速度是一致的，但由于制造差異和機械磨損以及遞送機液壓缸壓下力差異、遞送輥打滑等原因，會引發上、下輥的電機電樞電流不平衡。生產線焊接時需要保證鋼帶遞送線速度穩定，因此要求在上、下輥電樞電流平衡進行調整時不能對線速度造成波動。此系統以下輥作為調整的基準，也就是下輥的工作是獨立的，只調節上輥，使上、下輥電樞電流保持相等，以保證遞送速度穩定。

表1 遞送機機械參數表

在設計中可以采用兩種方案完成電流平衡的調節：①利用PLC的模擬量AI口分別采集上、下輥的實際電流，在PLC內經過比較運算，采用一個小比例大積分PI環節，將運算的調節量疊加到下輥調速器速度附加給定上輥。由于采用編碼器反饋，線速度是比較一致的，因此對上輥的調節量也是很小的，并且調節平緩穩定，下輥是獨立工作不參與調節，保證遞送速度穩定。②采用歐陸590調速器內部功能進行上、下輥電流采集和比較運算，采用一個小比例大積分的PI調節器，其輸出值微量調節上輥速度，調整PI調節器的參數保證調節平緩穩定。

由于采用PI調節器，在加減速的過程中，過大的不平衡電流，PI調節器很快做出調節，保證加減速度過程當中電流平衡，在穩定運行時，由于是小比例大積分環節，對電流差異不大時進行的是緩慢調節，系統穩定可靠。

經過分析，筆者認為采用第二個方案比較好，既沒有干擾每個調速器獨立工作時具有的加速、減速、調節性能，又很好的實現了力矩平衡、速度穩定，即節約投入資金，又便于系統整體調試方便。

3 方案實施后效果

采用力矩平衡控制方案后，遞送機遞送速度的穩定性得到了明顯的提升，整個生產過程中速度波動很小，在更換生產規格時也無需人為調整，系統自動將上、下輥的力矩進行平衡調節，達到遞送速度穩定、可靠。將該方案應用于實際生產中，以生產L450 φ711 mm×10.31 mm鋼管為例，設定帶鋼遞送速度為1.97 m/min，機組上、下輥電機電樞電流及鋼帶實際遞送速度見表2，圖3為調速器運行時照片。

表2 控制方案改進后機組上、下輥電樞電流及鋼帶實際遞送速度

圖3 調速器運行時效果照片

4 結 語

此控制系統在后續近一年多的生產運行中得到了很好的驗證，效果良好，任意調節速度都能很好的實現遞送機上、下輥電樞電流平衡，而且帶鋼遞送速度穩定、可靠，也從未發生過因遞送速度出現大的波動而造成的燒穿鋼管等焊接質量問題，提高了焊縫的一次通過率和鋼管成材率，經濟效益明顯。

此類問題在前擺式螺旋焊管機組中普遍存在，該控制系統的成功應用對前擺式螺旋焊管機組的遞送機控制有很好的借鑒意義。

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Delivery Speed Stability Improvement of Front-swing Type Spiral Welded Pipe Delivery Machine

TAN Yun,WANG Xiaodong
（Baoji Petrolem Steel Pipe Co.,Ltd.,Baoji 721008,Shaanxi,China）

Aimed at delivery speed instability phenomenon of front-swing type spiral welded pipe unit delivery machine,it put forward torque balance control system in this article,adopting PLC,Eurotherm reversible DC adjustable-speed device 590P 4Q and encoder to improve DC driving system of front-swing type delivery machine.This system can quickly adjust excessive unbalance current to ensure current balance during add and subtract speed process.Adopting small percentage big integral element to ensure that the system can be adjusted slowly when the current difference is small.Through practical application,the system is stable and reliable.

spiral welded pipe;delivery machine;delivery speed;torque balance

TG333.93

B

1001－3938（2015）06-0047-03

譚 赟，男，高級工程師，現主要從事螺旋制管電氣設備管理、維護工作。

2015－01－20

張 歌