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液压自动辊缝控制压力脉动与噪声的消除

  • 作者:液压网
  • 时间:2012-10-08
  • 阅读:989
1.压力脉动及噪声的产生 冶金系统中的热连轧、冷轧等轧机上所使用的液压自动辊缝控制(AGC)系统,液压缸的响应频率一般为10~25Hz,液压缸的行程一般为20~50mm。也有采用长行程液压缸的,但一般都

1.压力脉动及噪声的产生
    冶金系统中的热连轧、冷轧等轧机上所使用的液压自动辊缝控制(AGC)系统,液压缸的响应频率一般为10~25Hz,液压缸的行程一般为20~50mm。也有采用长行程液压缸的,但一般都不超过200mm。系统采用恒压变量泵一溢流阀的恒压油源,溢流阀的设定压力为20~30Mpa不等,液压缸直径从500~1500mm不等。系统各段之间管路不同,各段管路的流速一般为16m/s以下。
    当给电液何服阀输人信号电流时,伺服阀的滑阀位移与信号电流成比例变化,如输人信号为正弦信号电流,则滑阀闷口以与正弦信号相同的频率开闭。在伺服闷开闭过程中,伺服阀前和伺服阀后油管内压力发生变化。伺服阀关闭压力油路时,管内油液的动能转化成压力能,使紧靠近伺服阀前油管内压力升高;伺服阀开启压力油路时,若液压缸空载,则紧靠近伺服闷前油管内压力下降。伺服阀关闭回油油路时,由于油液流动的惯性,使紧靠近伺服阀前油管内压力下降;伺服阀开启回油油路时,紧靠近伺服阀前油管内压力升高。同理,在液压管路内,由于在轧制过程中,液压缸的频繁动作,伺服阀也同样是频繁启闭,管路内压力频繁变化,且一个波段紧接着一个波段地频繁发生,即伺服阀前后的压力变化以压力波形式沿着管路传播。


    在现场,一般液压缸与伺服阀组都是安装在轧机上的,距油源都在60~80m之间,而压力波的传播速度为1300m/s,这样计算,当伺服阀的响应频率为1Hz时,伺服阀阀口1s内开闭一次,如不考虑能量损失,1s内压力沿AGC管道传播十几次,可油液的豁性和管道的变径都会引起能量损失,这种压力波会随着液体流动逐渐消失。但由于在轧制过程中,液压AGC是对板带进行厚度控制的,只要板带厚度出现偏差,检测反馈信号会立即传递给伺服闷,伺服阀也会立即调整阀的开口及启闭方向,以便调节液压缸的压下量。所以在系统管道中,同时存在着多个人射波和反射波,即管道上任何一点压力都是多个入射波和反射波叠加而成的合成波。在管道中,有些位置波的幅值不大,但在有些位置幅值又很大,从而产生了相当大的压力脉动,且大幅值的压力脉动一旦作用在管道上会引起剧烈的机械振动,并通过空气传播,而产生剧烈的噪声。
2.消除压力脉动和噪声的措施
    液压AGC系统的振动与噪声是一个相当大的问题。消除系统的振动与噪声,在设计和实践中通常采用下而几种方法。
    (1)尽量缩短伺服阀与液压缸之间的距离为了消除管道的振动与噪声,在液压AGC系统使用时,如现场条件允许,可把伺服阀直接安装在液压缸上。据有关资料介绍,当配管长度从6m缩短到3m,压下系统的响应频率可从10Hz提高到15Hz,而且减少了由于管道缩扩而产生的压力脉动与压力冲击,从而降低了管道振动与噪声。
    (2)蓄能器的使用在伺服阀的阀前与阀后安装不同规格尺寸的蓄能器,并据安装位置不同对蓄能器充以不同的压力。实践证明蓄能器安装在回油管路的支管上,能使振动和噪声明显降低。这是因为伺服阀开关回油管路时,伺服阀后回油管路产生大幅值的压力脉动,其压力脉动与回油管路中压力平均值很大,更重要的是这种大幅值的压力脉动的压力变化率dPdt也相当大,因而与压力管路相同,在回油管路上也发出较强的振动与噪声。在发出噪声与振动的回油管路支管上安装蓄能器,能有效地吸收压力脉动。同理,在伺服阀的阀前、后安装不同规格尺寸的蓄能器,都能使振动和噪声明显降低。
    (3)过滤器通流能力的选择设计中为了保证伺服阀的使用性能和满足对油液清洁度的要求,在液压AGC系统中,伺服阀前与系统的回油管路上都选择了不同规格的过滤器。然而,由于伺服阀前和回油管路上所产生的大幅值的压力脉动,当通过过滤器时,如果过滤器的通流能力有限,同样也会在过滤器内产生大幅值的压力脉动与噪声。所以,在液压拟AGC系统中,伺服阀前过滤器的通流能力应大于泵最大流量的2倍。在回油管路上过滤器的通流能力应大于回油管路最大流量的2倍。这样才能减少由于过滤器而造成的压力变化引起的压力冲击。
    (4)降低液压AGC系统的压力脉动吸收系统压力脉动的有效方法之一,是在管道中设滤波装置。增加管道体积,其原理与蓄能器一样,当管路的流量超过平均流量时,液体被压缩,滤波装置储存多余液体;当低于平均流量时,多余的液体被放出。这样就靠增加管道体积来吸收由流量脉动而引起的压力脉动。目前用来增加管道体积的滤波装置除蓄能器外,还有各种滤波器以及利用干涉原理设计的Quineck管等。然而,实践中使用最多的是它们的组合形式。实践证明,液压AGC系统中,在伺服阀进出口较近的位置上安装Quineck管与蓄能器一起使用,能够得到很好的吸收压力脉动和噪声的效果。
    (5)在液压AGC系统的管路上加上脉动阻尼器根据膨胀容腔消声器原理设计的脉动阻尼器如图3-7所示。这种脉动阻尼器都是串联在液压管路中的,当具有较大的压力脉动的液体流经其不同直径的管道与容腔时,导管中的液体质量就构成液感〔声感),而其充满可压缩液体的容腔就构成液容(声容),可见如同电路中LC滤波一样,只要阻尼器当中的液感和液容匹配得好,在液压管路中就能很好地起到滤波消声作用。


    经验证明,选择截止频率低于脉动频率70%的脉动阻尼器加在AGC液压系统的管路上,效果最好。
    (6)对液压AGC的管路采取隔振措施在液压AGC系统进出油管与营夹之间加人减振橡胶垫,可用来缓解管路振动,橡胶垫还经常被采用在液压缸与伺服阀之间、泵出口与营路系统之间,以及压力脉动比较大的管道之间;用软管连接,也可以起到减振的目的。

 

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