Электрические датчики в современной металлургии (стр. 5 из 8)
Силоизмерительные датчики измерителей натяжения.
Кроме требований надежности и точности, к силоизмерительным датчикам для измерителей натяжения полосы предъявляется требование высокой механической жесткости в направлении действия измеряемого усилия, которое является непременным условием исключения возможности возникновения низкочастотных колебаний прокатываемой полосы вместе с измерительным роликом. Поскольку деформируемые (упругие) элементы силоизмерительных датчиков обычно изготавливаются из сталей, можно сформулировать два условия высокой жесткости: использование только деформаций растяжения и сжатия, а также минимизация механических напряжений. В измерителях натяжения полосы применяют тензорезисторные и магнитоупругие силоизмерительные датчики, собственные частоты которых достаточно высоки и одинаковы. В цехах холодной прокатки используют в основном измерители натяжения, разработанные ВНИИАчерметом и ВНИИметмашем. В измерителях ВНИИметмаша применяются силоизмерительные датчики типа ДСТ, работающие на сжатие.
Технические характеристики датчиков типа ДСТ
Номинальная нагрузка, кН ........................... 0,05; 0,1; 0,2;
0,5; 1; 2; 5; 10;
20; 50; 100; 200;
Допустимая погрешность, % ±0,5
Рабочий диапазон температур, °С……………………… – 30…+50;
Допускаемая температурная погрешность, %/°С ……………0,1
Напряжение питания, В……………………………………………12;
Габаритные размеры, мм ………….110X130X42…145X115X105
В измерителях натяжения ВНИИАчермета применяются магнитоанизотропные силоизмерительные датчики специальной конструкции. Имеются датчики двух конструктивных модификаций, отличающихся защитой токоподводящего кабеля.
Технические характеристики датчиков ДМ-5806 и ДМ-7091
Диапазон измерения усилия, кН……………………….. 1,0…50,0
Допустимая погрешность, % …………………………. ±1,0
Нелинейность выходной характеристики, % ………… ±1,5.
Перегрузочная способность, % …………………………… 150
Постоянная времени, с………………………………… 0,02
Выходное напряжение переменного тока, В……………. >3,0
Выходное сопротивление, Ом ………………………………….50
Потребляемая мощность, В А …………………………………20
Габаритные размеры, мм:
ДМ-5806 ………………………………………………… 60X90X110
ДМ-7091…………………………………………………..60X90X130
На станах и других агрегатах, обрабатывающих узкие и тонкие полосы, натяжения, а следовательно, и силы, действующие на измерительный ролик, могут не превышать десятки и сотни ньютонов. В этом случае возникают затруднения в обеспечении достаточной точности измерения при помощи силоизмерительных датчиков, работающих на сжатие. Тогда в качестве силоизмерительных датчиков могут быть использованы сильфоны, заполненные жидкостью или газом. При нагружении таких сильфонов измеряемой силой давление внутри их полости растет. По давлению судят о величине измеряемой силы. Измерителем давления может быть либо манометр, либо датчик, преобразующий давление в пропорциональный сигнал электрического тока.
3.4 Измерение толщины
Неотъемлемой частью системы автоматического регулирования является измеритель толщины. В настоящее время известно несколько способов измерения толщины полосы в процессе прокатки, среди которых необходимо выделить непосредственное (прямое) измерение с помощью толщиномеров и косвенное измерение, при котором толщина полосы определяется вычислением через другие параметры. Чаще всего для этой цели используют зависимость Головина-Симса:
,где P – усилие прокатки; Mk – коэффициент жесткости клети; S0 – первоначальный зазор между валками.
Рассмотрим современные отечественные и зарубежные измерители толщины. В промышленности применяются бесконтактные измерители толщины, различные по конструкции и принципу действия – рентгеновские и радиоизотопные и контактные.
Процесс измерения должен быть бесконтактным, автоматическим и непрерывным.
Бесконтактные измерители толщины
Бесконтактные измерители толщины, которые используются в прокатном производстве, в основном используют
- и 
- излучения радиоактивных изотопов и рентгеновское излучение.Принцип действия измерителей основан на том, что при прохождении потока излучения через измеряемый материал происходит частичное поглощение лучей. Интенсивность прошедшего через измеряемый материал излучения ослабляется. Степень ослабления зависит от толщины материала и его химического состава.
Для одного и того же материала степень ослабления определяется лишь его толщиной, что и положено в основу работы бесконтактных измерителей толщины. Это позволяет измерять, например, толщину движущейся полосы в потоке производства бесконтактным и неразрушающим методами.
Интенсивность излучения после прохождения потока через измеряемый металл
,где I0 – интенсивность измерения при нулевой толщине металла;
– коэффициент поглощения, определяемый видом металла и длиной волны излучения;h – толщина измеряемого металла.
В бесконтактных измерителях толщины в качестве источников ионизирующего излучения применяются рентгеновские блок-трансформаторы,
- и 
- излучения радиоактивных изотопов. Применение того или иного типа излучателя определяется диапазоном измеряемых толщин. Например, диапазон толщины 0,002…1,2 мм контролируется измерителями с -излучением, а от 0,3 мм и выше с 
– и рентгеновским излучением.Измерители с
-источниками имеют меньшие габариты, проще в эксплуатации и невысокую относительную стоимость. Измерители с рентгеновскими установками имеют больший рабочий зазор, позволяют достигать высокое быстродействие.При установке и эксплуатации измерителей толщины полосы на стане или агрегате могут появиться специфические ошибки, связанные с изменением наклона полосы в процессе прокатки, наличием воды, масла, эмульсии на полосе, нагревом полосы при холодной прокатке, неточностью введения в показания измерителя поправок на химический состав и структуру металла полосы. Для уменьшения ошибок в показаниях бесконтактных измерителей толщины необходимо:
– при установке измерителя принять меры, чтобы после перевалок при изменении диаметра рулона и др. изменение наклона полосы и измерительном блоке не превышало ±2°. Для этой же цели имеются стабилизирующие ролики на агрегатах резки и травления;
– удалять сжатым воздухом воду, эмульсию с полосы в месте измерения. При наличии на полосе воды, эмульсии, масла измеритель толщины дает завышенные показания;
– в процессе эксплуатации уточнять температуру полосы при различных режимах прокатки и вводить соответствующую коррекцию в показания измерителя толщины при помощи ручной регулировки. Для стали ошибка может достигать 0,35% при температуре полосы 150 °С после клети;
– на станах и агрегатах параллельно с бесконтактными измерителями толщины установить электроконтактные (например, М-211 завода «Калибр») с дистанционным управлением перемещения измерительного блока и пользоваться ими (в целях сохранения точности) только для проверки бесконтактных измерителей толщины во время заправки полосы, так как разброс химического состава полос в пределах, предусмотренных стандартом, вносит погрешность в их показания. Например, при измерении толщины полосы из стали с содержанием 0,1 и 0,3% С ошибка может составить 0,2%. Значительно большая ошибка возникает при измерении толщины полосы из легированных сталей разных плавок.
Измерители толщины, применяемые в системе автоматического регулирования толщины (САРТ); должны иметь минимальную погрешность измерения и высокое быстродействие. В измерителях толщины, основанных на затухании интенсивности потока излучения при прохождении через металл, выполнение этих требований взаимосвязано. Улучшение одной характеристики приводит к ухудшению другой или к значительному усложнению аппаратуры.
При рассмотрении быстродействия измерителей толщины полосы определяющим является быстродействие главного привода, так как оно в 1,5…2 раза больше, чем быстродействие электропривода нажимных винтов. В случае применения гидравлического нажимного устройства быстродействие измерителя толщины определяется быстродействием гидропривода.
Наибольшее распространение получили измерители рентгеновского излучения.
В табл. 2 приведены технические характеристики рентгеновских толщиномеров полосы конструкции ВНИИАчермета и НПО «СПЕКТР» (РИТ-4) г. Москва.