液压小舱控制系统（HCCS)原理及应用

  液压小舱是执行元件，主要用于调节轧机可移动部分和固定部分的相对位置，在轧管设备中用于调整或整定工具的位置。如图23-5所示，液压小舱的工作原理比较简单，活塞杆与可移动工具（如轧辊箱）相连。油缸有两个油腔，即主油腔和反作用油腔，油压由伺服阀控制，在两个油腔油压的共同作用下，产生一个与轧件轧制时所产生的分离力方向相反的力。活塞杆的位置以及两个油腔的压力由换能器实时测量，馈入控制系统，调节装置驱动伺服阀调整两个油腔的压力。调节装置的输入参数在位置调节回路中是指所要求的活塞杆位置，而在力能调节回路中则指主油腔的压力要求值。

液压小舱优越性能的取得有赖于机械方面和液压方面的良好设计，特别是控制系统中下述补偿功能的应用：

 1. 动态反应平衡功能（DRE)补偿活塞杆位于油缸不同位置时所产生的动态反应变异；

 2. 伺服阀零点漂移和增益线性化调整功能改进伺服阀和有关液压回路的动态性能；

 3. 冲击补偿功能（ISC)补偿轧件咬入时孔型开启量在过渡期间所产生的变异。

 除了上述补偿功能外，伺服阀、换能器等制造技术及液压油防污染技术的发展，使液压小舱这一机械、液压和电子控制系统三者合一的组合体成为最佳化的执行元件，不管有无外环控制回路都能在各种自动控制系统中发挥最佳的性能。

 液压小舱还需要一个设计得很好的控制系统层次结构，这样才能真正发挥最佳的性能，并保证与基础自动化装置和过程控制系统的接口良好。

一、液压小舱良好的适应性

 目前，液压小舱广泛应用于各种轧管设备，可使各种工具（如轧辊、顶头等）迅速、准确的定位。在一些比较老式的、工艺不太复杂的钢管厂里，上述任务的一部分通过机械压下装置来完成，但它们的性能较差，运作状况不理想。

与其他位置调节装置（如机械压下装置）相比较，液压小舱与轧机自动控制系统匹配得很好，具有良好的适应性，这是因为：

  1. 液压小舱能在轧制过程中调整工具位置，且调节方式简便可靠；

  2. 液压小舱对工具位置的调节没有死区，调节时无摩擦力影响，准确性高；

  3. 就分级和反应频率而言，液压小舱的动态性能非常好；

  4. 液压小舱灵活性高，既可用作位置调整的执行元件，也可用作力能调节的执行元件；

  5. 随着压力换能器技术的发展，液压小舱可以取代压块用于力能参数的测定，且准确性相同；

  6. 液压小舱适用于各种物理量的控制系统，可以低成本地完成复杂的控制功能。

近年来，液压小舱在各种工艺条件下使用，很少出现动态性能变异现象，可靠性高，能取代机械压下装置成功地应用于轧机自动控制系统。

二、 液压小舱在MPM轧管机组中的应用

 20世纪80年代末，MPM轧管机组开始应用液压小舱进行轧辊定位。当前，液压小舱在MPM轧管机组中具有以下五个方面的用途：

  1. 用于位置控制回路和力能控制回路，前者用于所有机架的轧辊定位，后者用于精轧机架的壁厚控制。就成品机架壁厚压下而言，因受温度以及轧辊磨损的影响，位置控制回路的作用往往只是偶然奏效，而力能控制回路则对成品管壁厚施以比较恒定的压下量，可大大提高连轧管的壁厚精度。

  2. 补偿轧制管件因前后温度变化产生的纵向壁厚不均，改善壁厚偏差。

  3. 补偿轧管所产生的轧机结构的弹性变形量。

  4. 补偿轧辊磨损以及芯棒纵向不均匀磨损，这是根据轧制管件和芯棒本身的测量值而调整的。

  5. 对于进入张减机轧制的母体管，需采用管端轧薄技术在MPM 轧机上轧制两端壁厚较薄的管子。