本文關(guān)鍵詞：基于電容傳感器的板厚板速動態(tài)檢測系統(tǒng)的研究

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【摘要】：熱連軋是金屬板、帶材的主要加工工藝。在熱連軋過程中,堆鋼是最常見也是對熱連軋工藝影響最大的現(xiàn)象。如寶鋼的2050熱連軋生產(chǎn)線,在2012年就發(fā)生了7起堆鋼事故,這就嚴(yán)重影響了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。堆鋼主要是由于連軋時板帶速度的變化造成的。堆鋼對企業(yè)生產(chǎn)帶來的損失有很多,比如堆鋼存在很大的安全問題;堆鋼有時候還會引起軋輥的斷裂;堆鋼還會使得整根鋼錠完全報(bào)廢。目前,一些連軋線采用活套裝置來緩解堆鋼問題。但是活套有時候出現(xiàn)誤動作,極容易出現(xiàn)堆鋼。面對這種狀況,亟需找到一種合適的高效的解決辦法。本文通過設(shè)計(jì)能夠在線檢測板帶軋制速度的電容傳感器,解決了軋制過程中的堆鋼問題。此電容傳感器具有精度高、實(shí)時性好的特點(diǎn)。通過傳感器對鋼板厚度和速度的精確的實(shí)時檢測,實(shí)時的調(diào)節(jié)軋輥轉(zhuǎn)速,避免了在生產(chǎn)過程中堆鋼事故的發(fā)生,提高了生產(chǎn)效率。首先,對傳統(tǒng)電容傳感器測量頭進(jìn)行了ANSYS建模,并做了有限元磁場分析。結(jié)果表明,測量頭周圍有很多雜亂的磁場線,即在測量時有邊緣效應(yīng)的影響。為此,對電容傳感器的測量頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,通過在測量頭的外面增加兩層絕緣層和兩層屏蔽層,消除了邊緣效應(yīng)和寄生電容對電容傳感器測量結(jié)果帶來的影響。其次,電容傳感器在線測量板材厚度時,板材在軋制過程中會上下振動,這就使得測量結(jié)果不準(zhǔn)確。因此,測厚方式采用獨(dú)立雙電容結(jié)構(gòu),這樣就克服了由于板帶的上下跳動而測量結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。通過CDC技術(shù)的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)將模擬信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號,這使得測量結(jié)果可以以數(shù)值形式直接在液晶顯示器上顯示。再次,在兩機(jī)架之間布置兩組電容測厚裝置,分別提取兩組測厚儀測得的厚度信號。應(yīng)用信號互相關(guān)原理,通過MATLAB軟件將兩組厚度信號做互相關(guān)分析,得出信號在某一時刻互相關(guān)函數(shù)的最大取值,計(jì)算出板材的實(shí)時速度。這就實(shí)現(xiàn)了對板材速度的實(shí)時測量。最后,應(yīng)用Wind river公司的MATRIX仿真平臺,對第7機(jī)架的軋輥轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制仿真。通過測速裝置實(shí)時測得的板材的軋制速度,對軋輥轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié),避免了由于前后機(jī)架在軋制時秒流量不相等而引起的堆鋼事故。仿真模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了本文設(shè)計(jì)的軋制速度實(shí)時調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可行性,這對熱連軋生產(chǎn)線的技術(shù)創(chuàng)新起到了至關(guān)重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：堆鋼 電容傳感器 軋制 測厚
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG334.9;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 課題的研究背景及意義8
• 1.2 測厚儀簡介8-12
• 1.2.1 激光測厚儀8-9
• 1.2.2 渦流測厚儀9-10
• 1.2.3 射線測厚儀10-12
• 1.2.4 超聲波測厚儀12
• 1.3 電容式測厚儀12-13
• 1.4 電容式測厚儀國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容14
• 1.6 本章小結(jié)14-15
• 第二章 電容式傳感器的理論研究15-26
• 2.1 前言15
• 2.2 電容傳感器的基礎(chǔ)理論15-16
• 2.3 電容傳感器的數(shù)學(xué)模型建立16-22
• 2.4 電容傳感器優(yōu)缺點(diǎn)22-23
• 2.5 電容式測厚儀23-25
• 2.5.1 運(yùn)算型電容測厚傳感器23-24
• 2.5.2 頻率變換型電容測厚傳感器24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 電容傳感器測厚電路設(shè)計(jì)26-36
• 3.1 電容式傳感器測量頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-29
• 3.1.1 前言26
• 3.1.2 測量頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-27
• 3.1.3 測量頭的有限元分析27-28
• 3.1.4 測量頭的優(yōu)化28-29
• 3.2 CDC技術(shù)的原理與應(yīng)用29-31
• 3.3 電容式傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-32
• 3.4 電容式傳感器測厚電路設(shè)計(jì)32-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 電容傳感器測速系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-45
• 4.1 前言36
• 4.2 電容式傳感器測速原理36-38
• 4.3 電容式測速系統(tǒng)在線實(shí)驗(yàn)38-42
• 4.4 軋板速度的測量結(jié)果42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 軋機(jī)系統(tǒng)最后道次機(jī)架軋制速度的實(shí)時調(diào)節(jié)45-55
• 5.1 前言45
• 5.2 速度設(shè)定45-49
• 5.2.1 流量方程45-47
• 5.2.2 前滑模型47-48
• 5.2.3 速度設(shè)定48-49
• 5.3 軋輥速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)49-50
• 5.4 軋制過程速度調(diào)節(jié)仿真50-53
• 5.4.1 仿真軟件平臺介紹50-51
• 5.4.2 末機(jī)架速度控制系統(tǒng)仿真51-53
• 5.5 本章小結(jié)53-55
• 第六章 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 主要工作及結(jié)論55
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)55-56
• 6.3 前景展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 附錄A 測厚儀讀數(shù)62-66
• 作者簡介66
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果66

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本文編號：721309