CVD200手持无线结晶器振动检测仪技术方案.pdf

CVD200 手持无线结晶器振动检测仪手持无线结晶器振动检测仪 技术方案技术方案 浙江大学 杭州谱诚泰迪实业有限公司 1 1.行业现状行业现状 结晶器是连铸机上的关键设备，它的功能好坏将直接影响铸坯质量和钢厂的正常生产。连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强制冷却，导出热量，使之逐渐凝固成铸坯，并从结晶器下口拉出。在拉坯过程中为防止发生结晶器壁与钢水的粘结、改善铸坯质量，结晶器需要上下振动，并严格控制其左右或前后的偏振。这种结晶器振动主要有对称的正弦运动和非正弦振动两种形式。结晶器振动状况对连铸坯表面质量好坏有重要影响。合理的结晶器振动幅度、振动频率、振动波形、最小的偏振，对保证铸坯的表面质量至关重要。为了针对不同的钢种调整出最佳的结晶器振动状况参数，就需要对结晶器的振动幅度、振动频率、振动波形、偏振状况等参数进行准确的测量与记录。2.现有测量手段现有测量手段 对结晶器振动的检测，主要有如下四种方式：1.传统人工检测 传统人工检测就是检测人员用千分尺测量结晶器振动幅度、用秒表测量振动频率。这种检测方法手段落后，误差大，精度低，同时无法测量振动波形，也无法有效检测其偏振大小，同时对板坯连铸机也无法检测其振动的同步性，很难反映设备的实际运行状况，对实际炼钢生产的指导意义不大。2.监测油缸行程或电动缸的旋转角度 现有钢厂中，老式结晶器无振动位移反馈监测，新式结晶器自带位移测量装置但其位移值可通过监测油缸行程或电动缸的旋转角度后经过换算而间接获得，与实际位移有一定差别。3.位移传感器检测振动 利用位移传感器（由于接触式位移传感器容易磨损，寿命短，主要采用非接触式传感器如激光、涡流或电容式位移传感器）测量振动台面的位移，此方式需要将位移传感器安装在基准平面，并保证位移传感器测量方向与台面的垂直度，由于装卸不方便，主要用于结晶器的在线检测，其结果也容易受到易受现场2 湿度、粉尘与温度的影响。4.加速度传感器检测振动 利用超低频高精度加速度传感器，通过积分可获得速度和位移信号。此方式使用简单，装卸方便，仅需要将传感器放置于振动台面即可测量其振动位移，非常适合结晶器振动参数的巡检。但此方法容易受现场复杂振动环境（特别是冲击振动）的影响，且需要对加速度信号进行复杂的处理才能获得准确位移。国内外已有多家企业研制了采用位移传感器方式的结晶器振动检测仪，主要用于结晶器的在线测量。3.系统组成及工作原理系统组成及工作原理 1.系统组成：系统组成：CVD200 手持无线结晶器振动检测仪由数据分析终端和无线传感器两部分组成。其实物如图 1所示。具体结构及说明如下：图 1 左为无线传感器，右为数据分析终端 数据分析终端采用主流的 windows 操作系统和多核工业级平板电脑，平台移植性更好，运行速度更快。该终端采用 9.7 寸液晶电容屏，支持多点触摸操作，操作简便。无线传感器采用了 12 位精度的 AD 采样芯片进行数据采集，保证系统具有足够的精度和测量准确性。数据分析终端与无线传感器之间采用无线通讯方式进行数据传输，数据分析终端能够主动发现和连接无线传感器，免去了传统检测设备需要拖线的烦恼。无线传感器定制的铝合金外壳经特殊的表面处理，使系统具有良好的抗干扰能力和防腐蚀能力，适应现场恶劣的工作环境。3 2.工作原理工作原理 将无线传感器放置在结晶器上与之共同振动，采集结晶器的加速度信号，然后通过无线传输到数据分析终端，数据分析终端通过积分模块对加速度信号进行积分，获得速度信号和位移信号，再利用分析软件对加速度、速度和位移信号进行校正恢复后获得准确的振动波形及参数。其工作原理图如图 2所示：采集卡采集卡积分模块积分模块加速度信号速度信号位移信号加速度信号速度信号位移信号数据分析平台数据分析平台CVD200分析软件分析软件加速度波形速度波形位移波形振幅振频偏斜率同步性X-Y位移轨迹图频谱图显示构件显示构件数据分析终端传感器数据分析终端传感器传感器传感器 图 2 工作原理图 4.技术参数及软件功能：技术参数及软件功能：1.技术参数技术参数 系统参数 偏振检测精度 0.02mm 主振检测精度 0.02mm 振频范围 小于 600cpm（10Hz）振频检测精度 1cpm（0.02Hz）振动最大可测幅值10mm 同步性检测精度 1ms 传感器通道数 三通道（主振加两方向偏振）最多支持传感器个数 4 个 检测参数 加速度、速度、位移、振频、同步性、波形偏斜率 软件功能 数据显示、数据存取、二维波形图显示、同步性分析、文件打印、数据回放 趋势分析、三维模态显示 系统内存 32GB 通讯方式 无线 4 测量时间 15s 主机类型 平板电脑 采集方式 嵌入式采集卡 内置监控 温度监测、电压监测 供电方式 3.7V 锂电池 2.软件功能软件功能?有效检测结晶器竖直方向振动的幅度与振频?有效检测结晶器水平方向偏振振幅?有效检测非正弦的振动波形及波形偏斜率?图形显示振动加速度、速度与位移波形?图形显示振动频谱，可观察结晶器振动中其他干扰源频率?图形显示 X-Y 位移轨迹图，可直观分析结晶器偏振及同步性?三维图形方式显示结晶器的振动形态?图形支持多点触控功能，可通过手指进行图形的拉伸和缩放?可保存检测数据并回放历史数据?支持图形打印功能5 软件界面如下图所示：软件界面如下图所示：数据采集界面 振动详细数据分析界面 波形图（包括位移、速度以及加速度）轨迹图 频谱图 波形同步分析图 6 三维动态模拟图 振动历史趋势分析图 图 3 软件界面示意图 5.应用场合应用场合 此检测系统可以应用于如下两种测量场合：1）结晶器振动的偏振现象的检测与评估。将无线传感器放置在结晶器外露面，调平水平仪，然后连接到数据分析终端进行数据采集，可获得结晶器该测量点纵向及横向的振动幅度、频率、波形偏斜率，在波形图中可查看结晶器振动的加速度、速度以及位移波形；在位移轨迹图中可查看结晶器偏振轨迹。在频域图可查看该点振动的频域值和频域图谱。2）检测板坯结晶器振动的同步性。将两台无线传感器放置在板坯的两端，然后连接到数据分析终端进行数据采集，可获得板坯结晶器两端各自的纵向振动幅度、频率、波形偏斜率及振动曲线，并获得两端竖直方向振动的时间同步性；通过波形同步分析图可以查看板坯结晶器两端的振幅及相位的同步性。6.使用业绩：使用业绩：该设备目前已在宝钢、马钢、嘉钢、武钢、津西钢铁、鄂钢、唐山不锈、上海亚新、石钢、中天钢铁、青钢、潍坊特钢、凌源钢铁、莱钢、济源钢铁、淮钢等钢厂进行了使用，深得用户好评。7 8