直接驱动电液伺服系统在钢铁厂的应用研究

龙海 

摘要：随着社会经济的快速发展，大大提升了钢铁行业的发展水平，并实现了行业长足进步。在钢铁厂的生产过程中，钢材轧制、型材挤压、炼钢铸造等都会造成非常大的能耗，因此要选择适当的动力装置来辅助钢铁生产。目前所应用的动力装置是以异步电动机驱动的液压伺服系统为主，但此种装置也有较大能耗，难以保障节能效果。对此，在钢铁厂发展过程中，开始更多地应用直接驱动电液伺服系统，该系统具有较高的节能性、环保性，而且集成化的程度较高，呈现小型化发展，对钢铁生产应用有显著效益。本文主要分析了该种系统在钢铁厂中的应用。

关键词：钢铁厂；直接驱动；电液伺服系统

钢铁行业是能耗较高的行业，在钢铁生产过程中所应用到的各项装置、系统等也较为复杂，为了满足钢铁生产需求，这些装置及系统也有着较高的能耗，进而使得钢铁厂的效益提升缓慢，更不利于其可持续发展。而通过将直接驱动电液伺服系统应用到钢铁生产当中，在很大程度上提升了环保性能，而且能耗较小，还充分克服了传统电液伺服系统的缺点，对于促进钢铁生产向着现代化、智能化发展起到了重要的推动作用。通过强化对该种系统的应用分析，并且评估其发展前景，能够进一步掌握该项系统应用的优势，为其后续在钢铁厂的广泛应用奠定基础。

一、直接驱动电液伺服系统原理

直接驱动电液伺服系统结合了交流伺服技术与液压技术，是二者结合的产物，其最显著的特点便是基于交流伺服电动机进行运行，并不是电液伺服阀。此种伺服系统既具备电动机控制运行的灵活性，还具备液压大出力的优势[1]。对于要求一般的伺服装置应用，该系统可以代替传统电液伺服系统运行，并保障良好的运行效果。交流伺服电动机的驱动能够实现定量泵的双向转动，而定量泵能够对油缸产生直接驱动作用，通过对电动机正反转动、运转时间及其速度进行优化调节，能够实现对油缸正反向、运行速度及位置的控制。此系统的应有优势主要体现在以下几个方面：

1）节能性好，可降低生产成本。通过在钢铁厂的生产过程中应用直接驱动电液伺服系统，能够减小节流、溢流、卸荷等方面的损耗，同时还能够对伺服电动机的运行参数、功率因数等进行优化调整，从而大大提高电动机运行效率。

2）提高系统可靠性，延长使用寿命。直接驱动电液伺服系统的应用，对于液压泵的要求一般，价格低廉，且有较高的可靠性便能够满足要求。而传统的液压伺服元件对于运行环境有较高要求，直接驱动电液伺服系统则很好地改善了这一问题，不需要满足环境条件便可以正常运行[2]。这样，系统对于传动介质及过滤的要求也能够适当地降低。电动机与定量泵在长期运行的过程中都是低于额定转速，这样不仅能够减小系统运行的噪音，同时还能够减小对泵造成的磨损，从而实现系统运行可靠性的提升，并延长其使用寿命。

3）小型化、集成化。对于直接驱动电液伺服系统当中的电动机能够与油缸进行功率匹配，从而保障系统运行效能提升。而且油箱体积较小便能够满足系统运行需求。另外，系统运行中的元件数量较少，集成化程度较高，既减轻了重量，实现小型化、集成化发展，又能够大大提升系统运行效率。

二、直接驱动电液伺服系统在钢铁厂的具体运用

当前，我国的钢铁行业快速发展，而且发展水平不断提升，这对于更好地满足市场需求，提升钢铁企业的经济效益起到了重要的促进作用。而随着我国经济从高速发展向高质量发展的转变，传统的钢铁生产模式已经不能满足当前高质量发展中的节能、环保、高效等要求，这不利于实现钢铁企业的长远可持续发展。而通过将直接驱动电液伺服系统应用于钢铁生产过程中，则能够很好地改善这一问题，提高钢铁生产效益，充分贯彻高质量发展理念。

在目前的钢铁生产过程中，铸造环节、钢材轧制环节及型材挤压环节都会产生较大的能耗，而且应用于钢铁生产中的动力装置也是以异步电动机驱动液压伺服系统为主[3]。异步电动机的效率会随着负载发生相应的变化，如果负载较低，那么也会导致系统运行效率降低。如果负载率在75％以上，则能够大大提高异步电动机的运行效率，如果低于50％，则又会导致运行效率明显下降，如果低于30％，甚至会导致电机发生损坏。在理论上对液压系统进行设计时，通常会考虑到设备的通用性能，因此对于电机参数设计通常会按照其最大负荷及最高转速进行确定，同时也会预留一定空间。但在实际生产过程中，由于加工对象不同，通常只能应用到额定容量的一半或者更少。但通过在钢铁生产中应用直接驱动电液伺服系统，对系统运行的驱动器或者变频器进行优化选择，同时可对其运行参数进行优化调整，以促使电动机运行效率最大限度地接近理论设计效率，这样便能够实现良好的节能效果。而在连续铸钢设备运行当中，熔钢流量控制装置是其中重要的组成部分，其能够对钢锭锭模页面进行智能化控制，以保障连铸钢锭的尺寸符合标准要求，同时也最大限度地提升生产质量。

三、直接驱动电液伺服系统的应用前景

世界上研究直接驱动电液伺服系统最早的国家是日本，这主要是因为日本本土的能源较为匮乏，因此其对于节能技术的研究也更加深入[4]。我国对于该系统的研究起步较晚，但也取得了显著成就。目前能够得出的结论是：直接驱动电液伺服系统是一种高效的、节能的液压动力源，其在钢铁生产中的应用具有广阔前景。

当前，我国的钢铁行业发展仍旧存在技术水平较低的情况，对于科技含量高且具有附加值的产品仍旧难以实现自主供给，这对于钢铁企业的持续发展产生了较大制约，更不利于我国的经济竞争力提升[5]。而通过进一步应用直接驱动电液伺服系统，充分发挥其在钢铁生产中的节能性、高效性、环保性优势，实现集成化、小型化发展，可以进一步降低系统运行能耗，从而保障钢铁生产效能的提升。与此同时，更多先进智能化设备在钢铁生产中的应用，也能够推动钢铁企业的发展变革，真正地提升钢铁产品的技术水平，从而构建出钢铁企业的核心竞争力，促进其可持续发展，这对于我国整体经济发展水平的提升也有着重要意义。

结语

钢铁生产是我国国民经济发展中的重要组成部分，对于提升社会经济发展水平具有重要意义，而技术革新、设备革新是保障钢铁生产效能提升的关键。因此，钢铁企业必须要重视对于钢铁生产设备、工艺、技术的革新，尤其要注重应用直接驱动电液伺服系统，充分发挥其节能环保、集成化、高效运行的优势，以提升钢铁生产效能。这样不仅能够帮助钢铁企业构建核心竞争力，促使其在激烈的市场竞争中利于不败之地，也有助于我国的钢铁生产技术革新，推动钢铁行业朝着高质量方向发展，为我国的国民经济发展与进步提供更多有利支持。

参考文献

[1]余长顺,袁锐波.基于AMESim-Simulink的电液位置伺服系统的自适应模糊PID控制[J].农业装备与车辆工程,2022,60(08):158-161.

[2]宋倩玉,冯浩,刘慧勤,周世萱,朱雅利,张亦心,殷晨波.基于改进遗传算法的电液伺服系统轨迹控制[J].液压与气动,2022,46(04):44-50.

[3]赵岩,周秦源,邵念锋,卢日荣,胡贤哲.基于RBF神经网络模糊PID控制的电液伺服系统[J].机电工程,2022,39(02):244-249.

[4]司国雷,神英淇,王嘉磊,曹太强,万敏.电液位置伺服系统自抗扰控制研究[J].液压与气动,2020(12):14-21.

[5]王立新,赵丁选,刘福才,刘谦,张祝新.基于死区补偿的电液位置伺服系统自抗扰控制[J].中国机械工程,2021,32(12):1432-1442.