基于电容传感器的板厚板速动态检测系统的研究

发布时间：2017-08-22 22:10

  本文关键词：基于电容传感器的板厚板速动态检测系统的研究

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【摘要】：热连轧是金属板、带材的主要加工工艺。在热连轧过程中,堆钢是最常见也是对热连轧工艺影响最大的现象。如宝钢的2050热连轧生产线,在2012年就发生了7起堆钢事故,这就严重影响了生产线的生产效率。堆钢主要是由于连轧时板带速度的变化造成的。堆钢对企业生产带来的损失有很多,比如堆钢存在很大的安全问题;堆钢有时候还会引起轧辊的断裂;堆钢还会使得整根钢锭完全报废。目前,一些连轧线采用活套装置来缓解堆钢问题。但是活套有时候出现误动作,极容易出现堆钢。面对这种状况,亟需找到一种合适的高效的解决办法。本文通过设计能够在线检测板带轧制速度的电容传感器,解决了轧制过程中的堆钢问题。此电容传感器具有精度高、实时性好的特点。通过传感器对钢板厚度和速度的精确的实时检测,实时的调节轧辊转速,避免了在生产过程中堆钢事故的发生,提高了生产效率。首先,对传统电容传感器测量头进行了ANSYS建模,并做了有限元磁场分析。结果表明,测量头周围有很多杂乱的磁场线,即在测量时有边缘效应的影响。为此,对电容传感器的测量头进行结构优化,通过在测量头的外面增加两层绝缘层和两层屏蔽层,消除了边缘效应和寄生电容对电容传感器测量结果带来的影响。其次,电容传感器在线测量板材厚度时,板材在轧制过程中会上下振动,这就使得测量结果不准确。因此,测厚方式采用独立双电容结构,这样就克服了由于板带的上下跳动而测量结果不准确的问题。通过CDC技术的应用,可以实现将模拟信号直接转变为数字信号,这使得测量结果可以以数值形式直接在液晶显示器上显示。再次,在两机架之间布置两组电容测厚装置,分别提取两组测厚仪测得的厚度信号。应用信号互相关原理,通过MATLAB软件将两组厚度信号做互相关分析,得出信号在某一时刻互相关函数的最大取值,计算出板材的实时速度。这就实现了对板材速度的实时测量。最后,应用Wind river公司的MATRIX仿真平台,对第7机架的轧辊转速进行控制仿真。通过测速装置实时测得的板材的轧制速度,对轧辊转速进行实时调节,避免了由于前后机架在轧制时秒流量不相等而引起的堆钢事故。仿真模拟实验结果表明了本文设计的轧制速度实时调节系统的可行性,这对热连轧生产线的技术创新起到了至关重要的作用。
【关键词】：堆钢 电容传感器 轧制 测厚
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG334.9;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题的研究背景及意义8
• 1.2 测厚仪简介8-12
• 1.2.1 激光测厚仪8-9
• 1.2.2 涡流测厚仪9-10
• 1.2.3 射线测厚仪10-12
• 1.2.4 超声波测厚仪12
• 1.3 电容式测厚仪12-13
• 1.4 电容式测厚仪国内外发展现状13-14
• 1.5 本论文研究的主要内容14
• 1.6 本章小结14-15
• 第二章 电容式传感器的理论研究15-26
• 2.1 前言15
• 2.2 电容传感器的基础理论15-16
• 2.3 电容传感器的数学模型建立16-22
• 2.4 电容传感器优缺点22-23
• 2.5 电容式测厚仪23-25
• 2.5.1 运算型电容测厚传感器23-24
• 2.5.2 频率变换型电容测厚传感器24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 电容传感器测厚电路设计26-36
• 3.1 电容式传感器测量头结构设计26-29
• 3.1.1 前言26
• 3.1.2 测量头结构设计26-27
• 3.1.3 测量头的有限元分析27-28
• 3.1.4 测量头的优化28-29
• 3.2 CDC技术的原理与应用29-31
• 3.3 电容式传感器机械结构设计31-32
• 3.4 电容式传感器测厚电路设计32-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 电容传感器测速系统设计36-45
• 4.1 前言36
• 4.2 电容式传感器测速原理36-38
• 4.3 电容式测速系统在线实验38-42
• 4.4 轧板速度的测量结果42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 轧机系统最后道次机架轧制速度的实时调节45-55
• 5.1 前言45
• 5.2 速度设定45-49
• 5.2.1 流量方程45-47
• 5.2.2 前滑模型47-48
• 5.2.3 速度设定48-49
• 5.3 轧辊速度调节系统49-50
• 5.4 轧制过程速度调节仿真50-53
• 5.4.1 仿真软件平台介绍50-51
• 5.4.2 末机架速度控制系统仿真51-53
• 5.5 本章小结53-55
• 第六章 结论与展望55-57
• 6.1 主要工作及结论55
• 6.2 本文创新点55-56
• 6.3 前景展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 附录A 测厚仪读数62-66
• 作者简介66
• 攻读硕士学位期间研究成果66

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本文编号：721309