液壓小艙控制系統（HCCS)原理及應用

  液壓小艙是執行元件，主要用于調節軋機可移動部分和固定部分的相對位置，在軋管設備中用于調整或整定工具的位置。如圖23-5所示，液壓小艙的工作原理比較簡單，活塞桿與可移動工具（如軋輥箱）相連。油缸有兩個油腔，即主油腔和反作用油腔，油壓由伺服閥控制，在兩個油腔油壓的共同作用下，產生一個與軋件軋制時所產生的分離力方向相反的力?；钊麠U的位置以及兩個油腔的壓力由換能器實時測量，饋入控制系統，調節裝置驅動伺服閥調整兩個油腔的壓力。調節裝置的輸入參數在位置調節回路中是指所要求的活塞桿位置，而在力能調節回路中則指主油腔的壓力要求值。

液壓小艙優越性能的取得有賴于機械方面和液壓方面的良好設計，特別是控制系統中下述補償功能的應用：

 1. 動態反應平衡功能（DRE)補償活塞桿位于油缸不同位置時所產生的動態反應變異；

 2. 伺服閥零點漂移和增益線性化調整功能改進伺服閥和有關液壓回路的動態性能；

 3. 沖擊補償功能（ISC)補償軋件咬入時孔型開啟量在過渡期間所產生的變異。

 除了上述補償功能外，伺服閥、換能器等制造技術及液壓油防污染技術的發展，使液壓小艙這一機械、液壓和電子控制系統三者合一的組合體成為最佳化的執行元件，不管有無外環控制回路都能在各種自動控制系統中發揮最佳的性能。

 液壓小艙還需要一個設計得很好的控制系統層次結構，這樣才能真正發揮最佳的性能，并保證與基礎自動化裝置和過程控制系統的接口良好。

一、液壓小艙良好的適應性

 目前，液壓小艙廣泛應用于各種軋管設備，可使各種工具（如軋輥、頂頭等）迅速、準確的定位。在一些比較老式的、工藝不太復雜的鋼管廠里，上述任務的一部分通過機械壓下裝置來完成，但它們的性能較差，運作狀況不理想。

與其他位置調節裝置（如機械壓下裝置）相比較，液壓小艙與軋機自動控制系統匹配得很好，具有良好的適應性，這是因為：

  1. 液壓小艙能在軋制過程中調整工具位置，且調節方式簡便可靠；

  2. 液壓小艙對工具位置的調節沒有死區，調節時無摩擦力影響，準確性高；

  3. 就分級和反應頻率而言，液壓小艙的動態性能非常好；

  4. 液壓小艙靈活性高，既可用作位置調整的執行元件，也可用作力能調節的執行元件；

  5. 隨著壓力換能器技術的發展，液壓小艙可以取代壓塊用于力能參數的測定，且準確性相同；

  6. 液壓小艙適用于各種物理量的控制系統，可以低成本地完成復雜的控制功能。

近年來，液壓小艙在各種工藝條件下使用，很少出現動態性能變異現象，可靠性高，能取代機械壓下裝置成功地應用于軋機自動控制系統。

二、 液壓小艙在MPM軋管機組中的應用

 20世紀80年代末，MPM軋管機組開始應用液壓小艙進行軋輥定位。當前，液壓小艙在MPM軋管機組中具有以下五個方面的用途：

  1. 用于位置控制回路和力能控制回路，前者用于所有機架的軋輥定位，后者用于精軋機架的壁厚控制。就成品機架壁厚壓下而言，因受溫度以及軋輥磨損的影響，位置控制回路的作用往往只是偶然奏效，而力能控制回路則對成品管壁厚施以比較恒定的壓下量，可大大提高連軋管的壁厚精度。

  2. 補償軋制管件因前后溫度變化產生的縱向壁厚不均，改善壁厚偏差。

  3. 補償軋管所產生的軋機結構的彈性變形量。

  4. 補償軋輥磨損以及芯棒縱向不均勻磨損，這是根據軋制管件和芯棒本身的測量值而調整的。

  5. 對于進入張減機軋制的母體管，需采用管端軋薄技術在MPM 軋機上軋制兩端壁厚較薄的管子。