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中厚板厂自动控制系统的仪表检测技术应用

2016/10/14    来源:e-works    作者:岳临萍      
关键字:仪表检测技术  压力检测  位移检测  数据处理  
本文介绍了中厚板轧钢产线自动化控制中常用的主要测量单无,从安装位置、测量原理以及功能进行了详细的说明。
    前言
 
    中厚板轧钢产线自动化控制系统一般分为一级过程自动化和二级程序自动化系统。一级过程自动化系统一般来讲就是应用现场各机械设备、传动设备、检测元件、控制单元PLC等来实现,接收二级系统传来的操作指令来执行,并将结果反馈到二级系统,不断的修正整个自动化系统,完成自动轧钢的目的。一级自动化中各检测元件就是十分重要的信号传送,它们的工作质量、运行精度直接影响到钢板轧制质量的检测和完成。主要的测量单元仪表有以下8种,本文将重点解释关键的测量单元的工作原理及应用。
 
中厚板厂自动控制系统的仪表检测技术应用
 
    1、轧制力测量压头
 
    轧机的每个压头为40 MN,分别安装在轧机的传动侧和操作侧。可以安装在压下丝杠的顶端,也可以安装在轧机牌坊底部的阶梯垫下面。根据每个产线不同的情况进行选择。
 
    1.1测量原理
 
    压磁式传感器是利用磁性材料在机械力作用下导磁率发生变化的原理工作的。这种传感器由若干薄钢片粘叠而成,在薄钢片上冲有四个孔。通过这四个孔缠绕有两组线圈,它们互成一定的角度。当在初级线圈中通以交变电流时,初级线圈中会产生磁场。因为初级和次级两组线圈是互成一定角度的,所以只要传感器上没有负载,次级线圈中就不会产生磁场。当在传感器的测量方向加以机械力时,初级线圈中的磁场传播方向发生变化,将次级线圈包容进了磁场。由于次级线圈中的磁场发生了变化,因此在该线圈中产生了感应电势。控制单元会将这个感应电势转换成一个与被测力对应成比例的直流电压信号。测量原理如下图1所示:
 
压头传感器的测量示意图
 
    图1 压头传感器的测量示意图
 
    1.2压磁式压头的特点
 
    ⑴可重复的大过载容量
 
    在三倍的额定载荷下,可以重复压下循环10的9次方次而不影响压头的灵敏度。更不会产生塑性形变和疲劳现象。正常情况下使用寿命可达 15年以上。
 
    ⑵极佳的负载集合性能
 
    每只压头内芯都是由高弹力钢片经粘接组成的。由于压头的量程和形式不同,压头内芯的有效部分可包含多至1500个测量区域。每个测量区域都对测量信号有贡献。这样压头对于作用于其上的力的分布不均不敏感,从而使压头的测量更准确。
 
    ⑶大功率传感器输出信号(500mV):大输出信号且采用载频,抗干扰性能优异。 
 
    ⑷低阻抗输出 
 
    压头具有更好的抗噪性,输出信号对绝缘状况不敏感,更适合轧机的恶劣使用环境。压头保护等级为IP67,在油污里可正常运行。当压头对地绝缘小于10k?时,系统有报警信号输出。当压头对地绝缘小于1k?时,系统误差小于0.8%。当压头对地短路时,系统仍有信号输出。系统误差小于8%。压头采用新型不锈钢航空插头,容易更换电缆。电缆阻抗变化对测量没有影响。
 
    2、红外线辐射点式高温仪  
 
    钢板的温度控制是钢板品种质量的重要参数,红外线辐射高温计用于轧机控制钢板温度测量,是非触式测量,方便可靠。
 
    2.1测量原理
 
    辐射式测温仪就是利用物体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的。在测量时,只需把温度计光学接收系统对准被测物体(不必与物体接触),即可测量运动物体的温度,而不会破坏物体的温度场。红外线光学器件将射线集中到传感器上,修正辐射系数(0.1~1.0)的范围内可调整。
 
    2.2安装位置
       
    根据工艺的要求,在除鳞箱后、精轧机出口以及ACC的出口处安装红外测温仪,固定式安装。测量钢板轧制时的温度,温度信号由红外测温仪经过隔离放大器进入SIMADYN-D/PLC模块,在计算机控制系统HMI中显示数值。
 
 红外测温仪的测量原理图 
 
    图2 红外测温仪的测量原理图
 
    3、辊缝位置传感器
 
    压下丝杠的行程决定着辊缝开度的大小,是钢板厚度精度的重要控制参数。
 
    测量原理:位置传感器包括磁力棒,磁力棒以200mm的增速偏振,并在装置内行走,两个都安装在精确的护罩内。装置包括2个多缝磁力头(MGH),转换90度调节。通过比较MGH输出信号可以监测其移动方向。两个磁力头励磁为50 kHz载体电压。当沿着标尺移动时,每个磁力头将产生由电磁值调整的载体频率二次谐波。这两个输出信号与监测装置相连,该监测器布置在距离其最多150米的控制室内。如图3所示:
 
位移传感器的测量原理图
 
    图3 位移传感器的测量原理图
 
    设备组成:带防水读数头和标尺棒的磁力头装配、监测装置、连接电缆和接头组成。
 
    测量范围:监测器适用于个装置。比较每个单元的正弦和余弦曲线,在每次移动时,监测器将产生1,2,5,10mm脉冲(内部开关选择),根据选择的分辨率,正向或反向移动频率是2.5 to 0.25 MHz。
 
    4、热金属检测器HMD
 
    根据物料跟踪功能,光电管(HMD)用于监测轧机物料(头/尾部),操作的应用和原理: HMD为专门为重工业设计的静态红外线开关,在粉尘、水、蒸汽和振动的恶劣的工业环境下可无故障操作。通过透镜系统接受的红外线射线传送到IR监测器,当射线超过启动点,启动电气转换输出。特殊的光电管电子线路补偿周围环境温度变化和部件的老化。
 
HMD检测示意图
 
    图4 HMD检测示意图
 
    5、数学模型中测量值处理方法
        
    在轧制参数的测量过程中,被测的量大部分是离散的或连续的随机变量,记录下业的各种测量数据是带有误差的近似数据。对这些数据应进行处理。一方面分析误差,分析各种数据的可靠程度;另一方面要根据数据处理的基本方法和技巧,对各种数据进行整理归纳,用数学模型进行处理,得出科学正确的结论。
 
    标准方差:中厚板厂自动控制系统的仪表检测技术应用
 
    数据置信区间:中厚板厂自动控制系统的仪表检测技术应用
 
    平均值的计算: 中厚板厂自动控制系统的仪表检测技术应用
 
    6小结
        
    轧钢产线测量检测装置的应用是提高设备运行效率,保证控制模型精准控制的有效手段,对现场各种工艺参数的检测和控制,是过程控制的基础。
 
责任编辑:李欢
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