安徽省科学技术奖提名项目公示

安徽省科学技术奖提名项目公示

(2019年度科技进步奖)

一．项目名称：液压多缸同步控制新方法及其应用技术研究

二．提名者及提名意见

1.提名者: 安徽省马鞍山市科技局

2.提名意见

马钢股份公司开展的液压多缸同步控制新方法及其应用技术研究，成功开发出了一种具有高精度、高鲁棒性、高容错性以及安全可靠的比例伺服系统液压多缸同步控制新方法，并基于这种液压多缸同步控制新方法，陆续开发出了多种液压多缸同步控制系统（如连铸机中包升降缸同步控制系统、型钢冷床步进梁平移缸同步控制系统以及钢坯翻钢机翻钢拨爪同步控制系统等），目前该项目已获得授权发明专利4项，公示发明专利8项（其中国际发明专利1项）。与国内外现有液压多缸同步控制方法对比，该液压多缸同步控制新方法在同步控制系统鲁棒性、容错性以及安全性等方面明显优于国内外现有液压多缸同步控制方法，尤其是在液压缸出现內泄以及负载扰动工况下，该液压多缸同步控制新方法仍然能够保持高精度的同步控制，这不仅大幅降低了多缸同步控制系统运行成本以及故障率，同时也有助于液压多缸同步驱动技术的推广和使用。

该液压多缸同步控制新方法构建的各种多缸同步控制系统已在马钢集团公司多个关键工位上投入了使用，实际使用效果很好。鉴于该液压多缸同步控制新方法是一项通用型的多缸同步控制技术，故此，该液压多缸同步控制新方法不仅可以在冶金行业广泛使用，而且也可在其它行业进行推广和使用，其市场应用前景十分广阔。同意提名。

三．项目简介：

随着液压技术应用的日益扩大以及大型设备负载能力及其机械机构复杂程度的增加，多缸同步驱动在工程技术领域中（如桥梁同步顶升、船用大型设备舱内同步举升、大型模锻液压机多缸同步升降以及连铸机中包多缸同步升降等）有着十分广泛的需求。目前国内外现有的多缸同步控制方式主要有：机械同步控制方式、流量同步控制方式、容积同步控制方式、程控分流器同步控制方式以及比例

伺服系统同步控制方式。基于这些同步控制方式而开发的现有的各种多缸同步控制方法，其同步控制精度以及稳定性在很大程度上取决于系统液压元件的性能和加工精度以及缸负载的稳定性，故此，在实际使用中均存在一定的缺陷。但是，基于同步控制精度、抗偏载能力、安全要求、系统设计调试以及维护难易程度的综合考虑，比例伺服系统同步控制方式是目前以及将来着力开发和普遍使用的一种多缸同步控制方式。故此，研究开发一种具有高精度、高鲁棒性、高容错性以及安全可靠的比例伺服系统多缸同步控制方法将会有力推动多缸同步驱动技术的广泛应用，使其社会效益得到有效释放。然而，就如何获得一种具有高精度、高鲁棒性、高容错性以及安全可靠的比例伺服系统多缸同步控制方法，应该说，这是一项世界性的技术难题。

基于此，马钢在2005年启动了多缸同步控制技术的研发，在2007年开发出了一种具有高精度、高鲁棒性、高容错性以及安全可靠的比例伺服系统多缸同步控制新方法，并在2007年至2018年期间基于这种多缸同步控制新方法开发出了一系列液压多缸同步控制系统。由该项目科技查新报告以及该项目国际发明专利的检索结论可知，该项目开发的液压多缸同步控制新方法在国内外均是首次提出，其创新性和先进性主要体现在：1）基于主从缸动态同步控制新策略，在主从缸同步移动过程中，主缸能够根据主从缸位置差选择不同的速度修正模式对其同步速度进行相应的修正，由此大大降低了同步控制系统对从缸的动态性能要求，使得从缸在任何工况下均能保持正常运行且不会出现滞后主缸过多而超出工艺容许同步偏差；2）基于主从缸动态同步控制新策略，在主从缸同步移动过程中，从缸能够根据主从缸位置差选择不同的速度修正模式对其同步速度进行相应的修正，由此大大降低了同步控制系统对主缸的动态性能要求，使得主缸在任何工况下均能保持正常运行且不会出现滞后从缸过多而超出工艺容许同步偏差；3）基于主从缸静态同步控制新策略，主从缸不仅能够获得很高的静态同步精度而且静态同步精度将不受缸内泄状态的影响

该液压多缸同步控制新方法构建的多缸同步控制系统即使在负载扰动以及缸内泄工况下也能获得如下的同步控制精度：

(1）同步控制程序循环时间50毫秒、同步控制偏差设定值±1毫米

(2）同步控制程序循环时间50毫秒、同步控制偏差设定值±0.5毫米

(3）同步控制程序循环时间50毫秒、同步控制偏差设定值±0.1毫米

(4）同步控制程序循环时间10毫秒、同步控制偏差设定值±1毫米

(6）同步控制程序循环时间10毫秒、同步控制偏差设定值±0.1毫米

该液压多缸同步控制新方法与国内外现有的液压多缸同步控制方法的同步控制性能及特点对比如下：

三．客观评价

（1）成果技术鉴定

2019年3月18日，安徽省金属学会组织由中科院合肥智能机械研究院、安徽省金属学会、合肥工业大学、东北大学、安徽工业大学、合肥通用机械研究院以及安徽大学的专家教授对马鞍山钢铁股份有限公司完成的“液压多缸同步控制新方法及其应用技术研究”成果进行评价。经质询、讨论后，评价专家组一致认为：该成果总体技术达到国内领先水平。

（2）知识产权

该“液压多缸同步控制新方法及其应用技术研究”成果获得的发明专利：授权发明专利4项，公示发明专利8项（其中国际公示发明专利1项）。

（3）专题报道

对于本项目研发的液压多缸同步控制新方法构建的连铸机中包升降缸同步控制系统在马钢长材事业部4#连铸机上的成功使用，中国冶金报在2017年7月第6629期对此进行了专题报道《新设计解决液压缸升降大难题》。

四．应用情况

本项目研发的液压多缸同步控制新方法及其应用技术已在马钢集团公司以下

一些关键工位上进行了应用：

（1）2007年5月，应用于马钢长材事业部大H型钢生产线2#堆垛磁盘吊大车双缸横移同步控制，使得该堆垛磁盘吊大车两横移驱动液压缸静动态同步偏差由改造前的100毫米变成改造后的2毫米，实际使用效果很好，由此大大地提高了该堆垛磁盘吊的作业率。马钢长材事业部大H型钢生产线设计能力为60万吨/年各种大规格H型钢，通过多年来工艺和设备的技术创新和改造，目前该生产线的实际生产能力已到达100万吨。

（2）2009年11月，应用于马钢长材事业部大H型钢生产线轧件穿水冷却装置测喷嘴活动框架平移液压缸的同步控制，使得该测喷嘴活动框架由改造前无法自动同步移动变成改造后静动态同步偏差分别控制在1毫米和3毫米的范围内，实际使用效果很好，由此不仅降低了大H型钢生产线换规格时间，同时也减轻了生产操作人员的工作量。

（3）2015年4月，应用于马钢长材事业部大H型钢生产线CP9堆垛床两段电机传动输送链的同步控制，实际使用效果很好。

（4）2016年5月，应用于马钢长材事业部大H型钢生产线四段独立冷床步进梁平移缸的同步控制，使得该四段独立冷床步进梁平移缸的同步偏差由改造前的40多毫米变成改造后的4毫米，实际使用效果很好，由此有效地提高了该冷床的使用效率。

（5）2016年5月和2017年6月，分别应用于马钢长材事业部4#和2＃连铸机中包升降液压缸的同步控制，使得这两台连铸机中包升降液压缸的静动态同步偏差分别由改造前24毫米和67毫米变成改造后的1毫米和5毫米，实际使用效果均很好，由此大大地提高了这两台连铸机的生产效率。马钢长材事业部4#和2＃连铸机设计能力均为80万吨/年H型钢异形坯。

（6）2018年6月，应用于马钢长材事业部小H型钢生产线钢坯翻钢机翻钢拨爪的同步控制，使得该翻钢机翻钢拨爪由改造前无法同步翻钢变成改造后动态同步偏差可控制在5毫米以内，实际使用效果很好。马钢长材事业部小H型钢生产线设计能力为50万吨/年各种小规格H型钢。