CN109332624A - 连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统及方法 - Google Patents

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    • B22D2/006—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass for the temperature of the molten metal

Abstract

本发明请求保护一种连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统及方法，其方法包括以下步骤：步骤1、通过装置远红外加热器对选定的3X3区域的待测热电偶进行加热；步骤2、将电阻随温度变化产生的信号传输给高精度温度补偿器；步骤3、高精度温度补偿器将信号转化为对应的数字信号，并对数字信号进行误差修正；步骤4、所有的数字信号通过数据采集卡整体传给电脑，电脑根据判定算法判定损坏电阻和安装错误电阻；步骤5、电脑显示对应的9个电阻的温度变化趋势图像，并标记出对应的损坏电阻和安装错误电阻。本发明实现了基于远红外技术精确控制温度。

Description

连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统及方法
技术领域
本发明属于温度检测技术领域，具体涉及一种用动态温度信号检测热电阻安装质量的判断技术。
背景技术
连铸生产过程中的漏钢是最具危害性的生产事故,对作业稳定性、产品质量、人身安全及设备寿命都有不良影响,1次典型漏钢事故所造成的损失可能接近20万美元。因此,连铸企业和科技工作者投入了大量时间、资金,研制开发结晶器漏钢预报系统。目前采用的热电阻测温法,即在结晶器上安装热电阻,检测温度变化,判断并预报漏钢可能性。但是热电阻在安装过程中由于安装深度、位置等选择不合适都会照成温度测试的误差，而且无法保证安装的所有热电阻都能正常工作，所以在结晶器漏钢预报系统使用之前需要对安装好的热电阻进行测试。
目前已知的检测安装质量的方法，有水蒸气加热、气焊枪加热等，这类方法是利用水蒸气对整体加热或气焊枪对局部进行加热，热电阻对温度的产生反应，通过数据采集系统收集对应的数据，判断热电阻的安装质量。
这些方法的缺点是，不能判断由于安装工艺误差导致的偏离安装位置的热电阻。水蒸气整体加热连铸钢板的方法，难以保证连铸钢板整体温度的一致，不能确定是由于安装误差还是连铸钢板温度不均造成热电阻检测出温度差异。对于气焊枪烘烤加热，由于加热源难以保证恒定控制，会产生类似的问题。
本发明的目的是要克服现有技术存在的：1)加热的温度不能精准控制；2)整个测试过程难以保持连铸钢板加热温度的一致性；3)不能判断采集温度的准确性。因此提供了一种基于远红外技术精确控制温度的局部加热器，和对热电阻安装质量采用计算机对连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断方法。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种精确控制的连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统及方法。本发明的技术方案如下：
一种连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统，包括连铸钢板(7)，其还包括若干个设置于连铸钢板(7)外壁安装孔的热电阻(8)、远红外加热器(3)、高精度温度补偿器(10)、数据采集卡(11)及电脑(12)，所述远红外加热器(3)对连铸钢板(7)进行均匀加热，所述热电阻(8)、高精度温度补偿器(10)、数据采集卡(11)及电脑(12)组成温度采集系统，用于通过热电阻(8)对连铸钢板(7)进行温度采集，高精度温度补偿器(10)用于将热电阻产生的有关温度的物理信号转化为对应的数字信号，并对测量产生的误差进行补偿，温度值通过数据采集卡传给电脑，由电脑显示温度变化趋势图，并按照算法判断电阻的情况，包括是否损坏或存在安装问题，并根据判定算法离线检测判断热电阻的安装质量。
进一步的，所述远红外加热器(3)上还通过导线(2)连接着温度调节器(1)，温度调节器(1)用于调节测试时对连铸结晶器的加热温度，所述远红外加热器(3)上还安装有数字温度仪感应头(4)与数字温度仪(5)，所述数字温度仪感应头(4)和数字温度仪(5)用来测量远红外加热器加热的温度，精确保证加热温度。进一步的，所述连铸钢板(7)的局部加热，采用加热板加热端面(6)与连铸钢板内壁相适应的平面。
进一步的，所述远红外加热器(3)的加热板尺寸为40cm x40cm，加热温度可精确控制，持续保持加热区域内的均匀加热，连铸钢板中的电阻按照彼此间隔15cm的距离安装，每次取按照3X3方式排列的9个电阻测试。
进一步的，所述判定算法具体包括：，由于每次按照3X3的方式测试9个电阻，所以将测试电阻以列为单位分为a、b、c、3组进行判定，分组判定结束后再将3组电阻整体进行判定，具体方法是，计算机将传送来的温度分别按照a、b、c生成三组温度变化曲线图；
1)组内比较
第一步：首先判断是否存在温度小于0℃或大于1000℃的电阻存在，温度小于0℃则标记该点阻接触不良，温度大于1000℃则标记该电阻断线；
第二步：计算每组内电阻在0℃～100℃、100℃～200℃、200℃～300℃范围内升温、降温过程中温度变化速率是否一致，是，则该组电阻正常安装，否，则标记结果异常的电阻安装错误；
第三步：统计每组内电阻在特定时间段内的温度变化上下波动范围是否一致。是，则该组电阻正常安装，否，则标记结果异常的电阻安装错误；
2)组间比较
误去掉接触不良和断线的电阻，重复组内比较的第二、三步，如出现判定结果与组内判定结果不相符，当一组内出现两个同样安装错误的电阻导致组内比较结果误判，以组间判断为准重新标记异常的电阻安装错误。
进一步的，用计算机离线检测热电阻安装质量的步骤是：
第一步，固定温度测试
将热电阻安装孔底边连接的导线(9)，与高精度温度补偿器(10)连接，高精度温度补偿器(10)另一端连接温度数据采集卡(11)，接通计算机(12)，然后将远红外加热器电源打开，当温度仪(5)显示温度为100℃时，将加热面(6)紧靠连铸钢板(7)内侧壁上，加热10分钟，其温度信息通过与高精度温度补偿器(10)和数据采集卡(11)相连的热电阻(8)采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线。之后将保持上述连接，然后调节远红外加热器(3)的温度，当温度仪(5)显示温度为300℃时，将加热面(5)紧靠连铸钢板(7)内侧壁上，加热15分钟，其温度信息通过与高精度温度补偿器(10)和数据采集卡(11)相连的热电阻(8)采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线；
第二步，渐变温度测试
将热电阻安装孔底边连接的导线(9)，与高精度温度补偿器(10)连接，高精度温度补偿器(10)另一端连接温度数据采集卡(11)，接通计算机(12)，当温度仪(5)显示温度为室温时将远红外加热器电源打开，此后每隔5分钟调节远红外加热器升温20℃，当温度仪(5)显示温度为300℃时停止升温，此后每隔5分钟调节远红外加热器降温温20℃，当温度仪(5)显示温度为室温时停止加热，其温度信息通过与高精度温度补偿器(10)和数据采集卡(11)相连的热电阻(8)采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线。
一种基于所述系统的热电阻安装质量的判断方法，其包括以下步骤：
步骤1、通过装置远红外加热器对选定的3X3区域的待测热电偶进行加热；
步骤2、将电阻随温度变化产生的信号传输给高精度温度补偿器；
步骤3、高精度温度补偿器将信号转化为对应的数字信号，并对数字信号进行误差修正；
步骤4、所有的数字信号通过数据采集卡整体传给电脑，电脑根据判定算法判定损坏电阻和安装错误电阻；
步骤5、电脑显示对应的9个电阻的温度变化趋势图像，并标记出对应的损坏电阻和安装错误电阻。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明的创新点如下：
1、结晶器离线检测系统，利用离线检测装置检测结晶器上按照的热电阻是否能够正常工作，离线监测装置所占空间小。
2、相对于传统的加热方法采用远红外加热远红外加热的红外辐射能透入被加热物料表面一定深度，而对加热空间内的空气、媒介物基本上不加热，故具有热效率高、加热速度快、电能消耗少、加热质量高、作业环境好等优点；在设备方面，这里的特殊结构的电红外加热还具有设备结构简单、设备费用低、加热面积与热电阻位置匹配等优点；配合温度调节器，可以精确控制加热。
3、高精度温度补偿器用于将热电阻产生的有关温度的物理信号转化为对应的数字信号，并对测量产生的误差进行补偿，进一步修正误差使温度更加精确。
4、采用局部测试法，对按照3X3方式检测电阻安装情况，采用新的判别算法判断检测电阻的安装情况，使测试结果更加精确)
附图说明
图1是本发明提供优选实施例修正后的温度和原始测试温度的关系图；
图2是一种用计算机对连铸钢板离线检测热电阻安装质量的系统结构设计意图；
图3判定算法的组内比较流程图；
图4判定算法的组外比较流程图
图5是本发明提供的一种用计算机对连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
1.本发明的构思是，设计一个基于远红外加热技术的温度精确调控的局部加热器，确保每次测试是对连铸钢板的均匀加热；用计算机、高精度温度补偿器、温度数据采集卡、热电阻构成的温度采集系统；采集连铸钢板的温度，通过制定的判定算法判断热电阻的安装质量。本发明提出的用计算机对连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断方法，包括将多支热电阻8分别插入连铸钢板7外壁上对应的安装孔并加固、采用远红外加热器对连铸钢板局部加热，采集测试热电阻温度和判定算法，其中：
图2中，用于加热的远红外加热器，远红外加热器的加热板尺寸为40x40cm，加热温度可精确控制，持续保持加热区域内的均匀加热。连铸钢板中的电阻按照彼此间隔15cm的距离安装，为保证测试效果，每次取按照3X3方式排列的9个电阻测试。连铸钢板7的局部加热，采用加热板加热端面6与连铸钢板内壁相适应的平面，远红外加热器3上端装有数字温度仪感应头4与数字温度仪5相连；
高精度温度补偿器，热电阻测温是基于热电阻阻值随温度变化产生对应的阻值变化的原理，但是由于即使工业级高纯度材料也不能做到完全均质化，生产电阻的材料之间存在个体差异；另外代替型测温材料的物理效应存在特性差异，不同材质之间存在整体差异，会导致温度测量时测量值出现偏差；在叠加上转化、传输等后续误差，造成实际测试温度偏差增大。热电阻通过连接导线9直接连接高精度温度补偿器10，高精度温度补偿器采用高分辨率的ADC转化器直接将热电阻对应的测试温度信号转换为数字信号，降低转化、传输的误差，转化后的数字型温度值在高精度温度补偿器中进行进一步的修正；
判定算法，由于每次按照3X3的方式测试9个电阻，所以将测试电阻以列为单位分为a、b、c、3组进行判定，分组判定结束后再将3组电阻整体进行判定。具体方法是，计算机将传送来的温度分别按照a、b、c生成三组温度变化曲线图。
3)组内比较
第一步：首先判断是否存在温度小于0℃或大于1000℃的电阻存在，温度小于0℃则标记该点阻接触不良，温度大于1000℃则标记该电阻断线；
第二步：计算每组内电阻在0℃～100℃、100℃～200℃、200℃～300℃范围内升温、降温过程中温度变化速率是否一致。是，则该组电阻正常安装，否，则标记结果异常的电阻安装错误；
第三步：统计每组内电阻在特定时间段内的温度变化上下波动范围是否一致。是，则该组电阻正常安装，否，则标记结果异常的电阻安装错误
4)组间比较
误去掉接触不良和断线的电阻，重复组内比较的第二、三步，如出现判定结果与组内判定结果不相符如一组内出现两个同样安装错误的电阻导致组内比较结果误判，以组间判断为准重新标记异常的电阻安装错误。
用计算机离线检测热电阻安装质量的步骤是：
第一步，固定温度测试
将热电阻安装孔底边连接的导线9，与高精度温度补偿器10连接，高精度温度补偿器10另一端连接温度数据采集卡11，接通计算机12，然后将远红外加热器电源打开，当温度仪5显示温度为100℃时，将加热面6紧靠连铸钢板7内侧壁上，加热10分钟，其温度信息通过与高精度温度补偿器10和数据采集卡11相连的热电阻8采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线。之后将保持上述连接，然后调节远红外加热器3的温度，当温度仪5显示温度为300℃时，将加热面5紧靠连铸钢板7内侧壁上，加热15分钟，其温度信息通过与高精度温度补偿器10和数据采集卡11相连的热电阻8采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线。
第二步，渐变温度测试
将热电阻安装孔底边连接的导线9，与高精度温度补偿器10连接，高精度温度补偿器10另一端连接温度数据采集卡11，接通计算机12，当温度仪5显示温度为室温时将远红外加热器电源打开，此后每隔5分钟调节远红外加热器升温20℃，当温度仪5显示温度为300℃时停止升温，此后每隔5分钟调节远红外加热器降温温20℃，当温度仪5显示温度为室温时停止加热，其温度信息通过与高精度温度补偿器10和数据采集卡11相连的热电阻8采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统，包括连铸钢板(7)，其特征在于，还包括若干个设置于连铸钢板(7)外壁安装孔的热电阻(8)、远红外加热器(3)、高精度温度补偿器(10)、数据采集卡(11)及电脑(12)，所述远红外加热器(3)对连铸钢板(7)进行均匀加热，所述热电阻(8)、高精度温度补偿器(10)、数据采集卡(11)及电脑(12)组成温度采集系统，用于通过热电阻(8)对连铸钢板(7)进行温度采集，高精度温度补偿器(10)(用于将热电阻产生的有关温度的物理信号转化为对应的数字信号，并对测量产生的误差进行补偿，温度值通过数据采集卡传给电脑，由电脑显示温度变化趋势图，并按照算法判断电阻的情况，包括是否损坏或存在安装问题，并根据判定算法离线检测判断热电阻的安装质量。
2.根据权利要求1所述的连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统，其特征在于，所述远红外加热器(3)上还通过导线(2)连接着温度调节器(1)，温度调节器(1)用于调节测试时对连铸结晶器的加热温度，，所述远红外加热器(3)上还安装有数字温度仪感应头(4)与数字温度仪(5)，所述数字温度仪感应头(4)和数字温度仪(5)用来测量远红外加热器加热的温度，精确保证加热温度。
3.根据权利要求1所述的连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统，其特征在于，所述连铸钢板(7)的局部加热，采用加热板加热端面(6)与连铸钢板内壁相适应的平面。
4.根据权利要求2-4之一所述的连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统，其特征在于，所述远红外加热器(3)的加热板尺寸为40cm x40cm，加热温度可精确控制，持续保持加热区域内的均匀加热，连铸钢板中的电阻按照彼此间隔15cm的距离安装，每次取按照3X3方式排列的9个电阻测试。
5.根据权利要求2-4之一所述的连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统，其特征在于，所述判定算法具体包括：由于每次按照3X3的方式测试9个电阻，所以将测试电阻以列为单位分为a、b、c、3组进行判定，分组判定结束后再将3组电阻整体进行判定，具体方法是，计算机将传送来的温度分别按照a、b、c生成三组温度变化曲线图；
1)组内比较
第一步：首先判断是否存在温度小于0℃或大于1000℃的电阻存在，温度小于0℃则标记该点阻接触不良，温度大于1000℃则标记该电阻断线；
第二步：计算每组内电阻在0℃～100℃、100℃～200℃、200℃～300℃范围内升温、降温过程中温度变化速率是否一致，是，则该组电阻正常安装，否，则标记结果异常的电阻安装错误；
第三步：统计每组内电阻在特定时间段内的温度变化上下波动范围是否一致。是，则该组电阻正常安装，否，则标记结果异常的电阻安装错误；
2)组间比较
误去掉接触不良和断线的电阻，重复组内比较的第二、三步，如出现判定结果与组内判定结果不相符，当一组内出现两个同样安装错误的电阻导致组内比较结果误判，以组间判断为准重新标记异常的电阻安装错误。
6.根据权利要求5所述的连铸钢板离线检测热电阻安装质量的判断系统，其特征在于，用计算机离线检测热电阻安装质量的步骤是：
第一步，固定温度测试
将热电阻安装孔底边连接的导线(9)，与高精度温度补偿器(10)连接，高精度温度补偿器(10)另一端连接温度数据采集卡(11)，接通计算机(12)，然后将远红外加热器电源打开，当温度仪(5)显示温度为100℃时，将加热面(6)紧靠连铸钢板(7)内侧壁上，加热10分钟，其温度信息通过与高精度温度补偿器(10)和数据采集卡(11)相连的热电阻(8)采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线。之后将保持上述连接，然后调节远红外加热器(3)的温度，当温度仪(5)显示温度为300℃时，将加热面(5)紧靠连铸钢板(7)内侧壁上，加热15分钟，其温度信息通过与高精度温度补偿器(10)和数据采集卡(11)相连的热电阻(8)采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线；
第二步，渐变温度测试
将热电阻安装孔底边连接的导线(9)，与高精度温度补偿器(10)连接，高精度温度补偿器(10)另一端连接温度数据采集卡(11)，接通计算机(12)，当温度仪(5)显示温度为室温时将远红外加热器电源打开，此后每隔5分钟调节远红外加热器升温20℃，当温度仪(5)显示温度为300℃时停止升温，此后每隔5分钟调节远红外加热器降温温20℃，当温度仪(5)显示温度为室温时停止加热，其温度信息通过与高精度温度补偿器(10)和数据采集卡(11)相连的热电阻(8)采集并传输到计算机内记录、显示并绘制出温度曲线。
7.一种基于权利要求1-7之一所述系统的热电阻安装质量的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、通过装置远红外加热器对选定的3X3区域的待测热电偶进行加热；
步骤2、将电阻随温度变化产生的信号传输给高精度温度补偿器；
步骤3、高精度温度补偿器将信号转化为对应的数字信号，并对数字信号进行误差修正；
步骤4、所有的数字信号通过数据采集卡整体传给电脑，电脑根据判定算法判定损坏电阻和安装错误电阻；
步骤5、电脑显示对应的9个电阻的温度变化趋势图像，并标记出对应的损坏电阻和安装错误电阻。
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