結(jié)晶器振動在線檢測裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及注入帶可調(diào)整壁的鑄模的金屬鑄造領(lǐng)域，具體為一種結(jié)晶器振動在線檢測裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)晶器的良好振動對于改善鑄坯和結(jié)晶器界面間的潤滑是非常有效的。如何在生產(chǎn)過程中實時獲得結(jié)晶器振動的真實曲線是非常重要的。同時分析結(jié)晶器振動偏差所帶來的影響原因可知，結(jié)晶振動時偏擺的不穩(wěn)定，使結(jié)晶器與坯殼間縫隙大小產(chǎn)生差異，導(dǎo)致結(jié)晶器保護渣流入不均勻，保護渣流入少的面坯殼所受的摩擦力增大，易發(fā)生粘連，導(dǎo)致產(chǎn)生粘結(jié)漏鋼。因此，研究振動過程各種異常情況的檢測及計算的方法，使得現(xiàn)場人員能夠及時準(zhǔn)確地獲得關(guān)于鑄坯和鑄機的信息，及時采取正確的措施，避免漏鋼等事故的發(fā)生，成為亟待解決的問題之一。對于結(jié)晶器振動情況的在線檢測可隨時掌握設(shè)備的運行狀態(tài)、了解結(jié)晶器振動隨拉速變化的規(guī)律及各項偏差與拉速的關(guān)系、減少漏鋼事故、并可判斷傳動系統(tǒng)磨損，導(dǎo)向系統(tǒng)偏差等設(shè)備故障，對連鑄生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控有著重要的意義。
[0003]公開號為101337264A的中國專利于2009年I月7日公開了一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置及檢測方法，這種裝置采用單軸加速度傳感器檢測振動框架上的一個或兩個點的Z軸方向振動，采用串行通信進行數(shù)據(jù)采集，由于檢測信號少，不能全面的分析結(jié)晶器的振動情況，而且要求選用提供串行通信接口的加速度計，增加了選型難度。公開號為101337264A的中國專利于2009年I月7日公開了一種連鑄機結(jié)晶器振動在線檢測裝置，這種檢測裝置采用渦流傳感器檢測振動的方法，采用渦流傳感器可以直接檢測結(jié)晶器振動的位移，但是渦流傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須固定安裝，而且渦流傳感器容易受到高溫的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種監(jiān)控全面、抗干擾性強、設(shè)置靈活、適應(yīng)性強的鑄造設(shè)備監(jiān)控設(shè)備，本發(fā)明公開了一種結(jié)晶器振動在線檢測裝置及其使用方法。
[0005]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案達到發(fā)明目的:
一種結(jié)晶器振動在線檢測裝置，包括加速度傳感器，加速度傳感器至少有兩個，每個加速度傳感器都設(shè)于結(jié)晶器的一個轉(zhuǎn)角處，其特征是:還包括隔離放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算機，
其中有兩個加速度傳感器分別設(shè)于結(jié)晶器的兩個相對的轉(zhuǎn)角處；
加速度傳感器的模擬信號輸出端耦合至隔離放大器的信號輸入端，隔離放大器的信號輸出端用信號線連接至模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端用信號線連接至計算機的信號輸入端；
加速度傳感器選用三軸加速度計，加速度傳感器的三個加速度計分別平行于結(jié)晶器的長度方向、寬度方向和高度方向，其中，長度方向和寬度方向都在水平面上，高度方向在鉛垂面上。
[0006]所述的結(jié)晶器振動在線檢測裝置，其特征是:還包括可編程控制器，計算機的通訊接口用工業(yè)以太網(wǎng)連接至可編程控制器的通訊接口；
加速度傳感器的數(shù)量為兩個或四個，選用兩個加速度傳感器時，加速度傳感器分別設(shè)于結(jié)晶器對角的一個的轉(zhuǎn)角處，選用四個加速度傳感器時，加速度傳感器分別設(shè)于結(jié)晶器的每個的轉(zhuǎn)角處；加速度傳感器的水平度和垂直度都不大于lmm/m ；
隔離放大器的信號輸入端選用光電稱合或電磁I禹合。
[0007]所述的結(jié)晶器振動在線檢測裝置的使用方法，其特征是:按如下步驟依次實施: 設(shè)結(jié)晶器的振動方向、水平擺動方向和垂直擺動方向分別為X向、y向和Z向，加速度傳感器分別探測X向、y向和z向的加速度信號，加速度傳感器探測到的加速度信號經(jīng)隔離放大器放大后輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，隨后所述數(shù)字信號被輸入計算機；
計算機將接收到的數(shù)字信號經(jīng)預(yù)處理轉(zhuǎn)換為加速度值，對所述加速度值進行濾波、一次積分、二次積分后，獲得結(jié)晶器的速度信息和位移信息，并得到結(jié)晶器的振動曲線，計算機根據(jù)z向的振動位移信號計算出結(jié)晶器振動的幅值、頻率、相位或相位差，根據(jù)X向的振動位移信號計算出橫向偏擺，根據(jù)I向振動位移信號計算出縱向偏擺，具體步驟如下所述:首先，在一個固定周期內(nèi)采集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)至少包含結(jié)晶器的一個振動周期，對所述數(shù)據(jù)連續(xù)兩次積分，
V= / adv-(I),
速度V是描述質(zhì)點運動快慢和方向的物理量，等于加速度a對時間t的積分；
S= f vdt-(2),
位移S只與物體運動的始末位置有關(guān)，等于速度V對時間t的積分；
其次，采用快速傅里葉變換(即Fast Fourier Transformat1n,簡稱FFT)的方法計算出數(shù)據(jù)的頻率和周期，并在一個周期內(nèi)找到數(shù)據(jù)的最大和最小值，以及取得最大值和最小值時的相位；
最后，根據(jù)信號的最大值和最小值計算出振幅和各個信號之間的相位差。
[0008]所述的結(jié)晶器振動在線檢測裝置的使用方法，其特征是:計算機的數(shù)字信號采樣頻率不低于2000Hz。
[0009]本發(fā)明采用三軸加速度傳感器的非接觸檢測法，加速度傳感器沒有運動部件，有很高的靈敏度和精度，檢測過程中傳感器安裝方便，無磨損，檢測時，將所采集到的加速度信號進行一次和兩次積分，分別獲得結(jié)晶器振動的速度和位移隨時間變化的曲線，利用快速傅里葉變換技術(shù)(即FFT)將時域信號轉(zhuǎn)化為頻域信號進行后續(xù)分析，獲得生產(chǎn)需要的振動特征值，即振動的速度和位移曲線及特征值，結(jié)晶器振動的橫向偏擺以及縱向偏擺。
[0010]本發(fā)明能夠幫助生產(chǎn)人員直觀地監(jiān)控結(jié)晶器振動過程，為提高連鑄坯表面質(zhì)量，保證生產(chǎn)順利進行，糾正振動裝置的物理狀態(tài)提供依據(jù)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:監(jiān)控全面，抗干擾性強，設(shè)置靈活，適應(yīng)性強。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明使用時的檢測流程圖；結(jié)晶器振動在線檢測系統(tǒng)圖；
圖3是設(shè)有四個加速度傳感器并設(shè)有可編程控制器的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下通過具體實施例進一步說明本發(fā)明。
[0014]實施例1
一種結(jié)晶器振動在線檢測裝置，包括加速度傳感器1、隔離放大器2、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器3和計算機4，如圖1所示，具體結(jié)構(gòu)是:
加速度傳感器I有兩個，加速度傳感器I分別設(shè)于結(jié)晶器10兩個相對的轉(zhuǎn)角處；加速度傳感器I的模擬信號輸出端耦合至隔離放大器2的信號輸入端，隔離放大器2的信號輸出端用信號線連接至模/數(shù)轉(zhuǎn)換器3的模擬信號輸入端，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器3的數(shù)字信號輸出端用信號線連接至計算機4的信號輸入端；
加速度傳感器I選用三軸加速度計，加速度傳感器I的三個加速度計分別平行于結(jié)晶器10的長度方向、寬度方向和高