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        黑體空腔鋼水測溫系統(tǒng)的優(yōu)化

        2016-11-04 19:58:38黃曉東
        科技視界 2016年23期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化

        黃曉東

        【摘 要】鋼水連續(xù)測溫系統(tǒng)(簡稱:R型連續(xù)測溫系統(tǒng))是“BCT型黑體空腔輻射測溫儀”系列產(chǎn)品之一。該產(chǎn)品基于國家自然科學(xué)基金項目和發(fā)明者謝植教授的博士論文《黑體輻射源理論研究》的成果,是經(jīng)二十多年的技術(shù)開發(fā)而研制成功的新型測溫裝置。其測溫原理是用黑體測溫管插入到鋼水中感知溫度,以專門設(shè)計的測溫探頭接受測溫管底部的紅外輻射信號,并將其輸送到信號處理器,再根據(jù)在線黑體理論確定鋼水的實際溫度。

        【關(guān)鍵詞】中間包鋼水;連續(xù)測溫;機(jī)械手;氣動冷卻器;優(yōu)化

        0 引言

        黑體空腔鋼水測溫系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了中間包鋼水溫度的連續(xù)準(zhǔn)確測量,對增加連鑄產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低耐材消耗、穩(wěn)定生產(chǎn),節(jié)能減排,具有重要意義并可取得明顯的綜合效益。

        1 R型連續(xù)測溫系統(tǒng)的介紹

        測溫系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)(見圖1)

        2 系統(tǒng)配置

        通過圖2我們可以直觀了解到系統(tǒng)整體的配置(具體結(jié)構(gòu)將在下節(jié)系統(tǒng)組成中詳細(xì)介紹)

        3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

        3.1 鋼水測溫管

        3.1.1 功能:直接插入鋼水內(nèi)感知溫度(見圖3)

        3.1.2 結(jié)構(gòu):鋼水連續(xù)測溫管由內(nèi)、外兩層管套裝而成,通過固接管與測溫探頭連接。

        3.2 測溫探頭

        測溫探頭主要起到匯聚光學(xué)信號的作用,并完成光電信號的轉(zhuǎn)換功能。為減輕探頭鏡片污染,產(chǎn)品設(shè)計了多層防塵結(jié)構(gòu),采用三層鏡片、長久內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)保證探頭內(nèi)的清潔,而外通風(fēng)系統(tǒng)則是保證探頭在適應(yīng)的環(huán)境溫度下工作。

        3.3 信號處理器

        信號處理器接收由探頭轉(zhuǎn)換得到的電信號,根據(jù)在線黑體空腔理論計算出被測鋼水溫度并進(jìn)行顯示。功能如下:

        顯示鋼水溫度及探頭環(huán)境溫度,可輸出4-20mA,或1-5V信號標(biāo)準(zhǔn)信號,通過RS485總線連接至大屏幕顯示器,控制自動通風(fēng)裝置內(nèi)電磁閥的通斷。

        3.4 自動通風(fēng)裝置

        提供冷卻風(fēng)源和長久內(nèi)通風(fēng),保證探頭在正常溫度范圍內(nèi)工作以及鏡片防塵功能,增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

        3.5 大屏幕顯示器

        大屏幕顯示器通過RS485總線與信號處理器實行串口通信,顯示鋼水與探頭環(huán)境溫度值,可以外接小屏幕,提高顯示的靈活性。

        4 測溫系統(tǒng)的實際應(yīng)用問題及改良

        4.1 現(xiàn)階段測溫系統(tǒng)的缺陷

        4.1.1 探頭溫度高對設(shè)備系統(tǒng)的影響

        在煉鋼車間由于現(xiàn)場溫度高,1#3#連鑄機(jī)連續(xù)測溫采用的東北大學(xué)自動化有限公司提供的一套測溫系統(tǒng)。由于連鑄機(jī)連續(xù)拉澆,熱區(qū)電纜探頭一直處于高溫狀態(tài)下,很容易被燒壞,從而無法正確地監(jiān)控鋼水溫度,極大地影響了某些特殊鋼種的正常拉澆,不能滿足生產(chǎn)工藝的需求。

        4.1.2 信息采集的時間滯后

        在澆鑄過程中,溫度控制的準(zhǔn)確與否對產(chǎn)品的質(zhì)量好壞起到非常重要的作用。而連續(xù)測溫儀是進(jìn)行溫度控制的重要設(shè)備,而每天澆鑄生產(chǎn)過程中溫度無法實時監(jiān)控,影響產(chǎn)品質(zhì)量。

        4.1.3 人工放置測溫管帶來的不便

        開澆測量中包鋼水溫度時,生產(chǎn)班操作人員必須先用行車吊運(yùn)測溫管至中包鋼水內(nèi),有時還需人工參與。在放置過程中,受環(huán)境溫度的影響,測溫管移動時容易斷裂。其次,由于中間包蓋板位置過高,人站在上面容易摔倒或燙傷,給整個生產(chǎn)帶來了不便。

        4.2 連續(xù)測溫系統(tǒng)的改良

        針對上述發(fā)現(xiàn)的問題及缺陷,我們組成了一個課題小組來解決這個問題。

        對系統(tǒng)改進(jìn)方案如下:

        4.2.1 報警、冷卻器的應(yīng)用

        熱區(qū)電纜前加裝氣動冷卻器來進(jìn)行冷卻。該裝置功能不需要任何電源只須要一路壓縮空氣即可產(chǎn)生冷卻氣,并能夠直接顯示冷氣溫度,能夠讓操作工看到溫度顯示及時調(diào)整溫度來對探頭冷卻,從而保證探頭的使用壽命。

        加裝溫度報警儀,當(dāng)溫度達(dá)到警戒值,及時報警,通知操作人員調(diào)整風(fēng)量,冷卻測溫探頭。

        4.2.2 WINCC畫面的數(shù)據(jù)采集

        在工控機(jī)畫面上添加溫度顯示并加以歷史趨勢來監(jiān)控溫度的變化,保證操作工能看到中包溫度,并及時記錄。設(shè)置好模擬量輸出類型,采用4—20ma電流輸出。

        4.3 機(jī)械手的安裝

        加裝機(jī)械手,現(xiàn)場操作人員可以遠(yuǎn)程控制測溫管升降,操作簡單。

        4.4 現(xiàn)場應(yīng)急系統(tǒng)

        當(dāng)連續(xù)測溫?fù)p壞時,有可能使系統(tǒng)無法正常工作。因此,在現(xiàn)場安裝一臺點測測溫儀,防止影響鋼水質(zhì)量。

        5 結(jié)語

        現(xiàn)在二套連續(xù)測溫都安裝了氣動冷卻器,機(jī)械手,工控機(jī)畫面上都添加溫度顯示并加以歷史趨勢來監(jiān)控溫度,大大提高了設(shè)備的利用率、減少因溫度而引起的質(zhì)量及生產(chǎn)中斷等事故,給穩(wěn)定有序的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]王魁漢.溫度測量技術(shù)的現(xiàn)狀及展望(上)[J].基礎(chǔ)自動化,1997(01).機(jī)械零件設(shè)計手冊(第二版)中冊[S].東北工學(xué)院(機(jī)械零件設(shè)計手冊)編寫組編:冶金工業(yè)出版社,1982.求是科技編著PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐[M].電子工業(yè)出版社.2004.

        [2]陳鑫盛,周洪.氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1995:5-60.

        [責(zé)任編輯:田吉捷]

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