CN111906263A - 一种结晶器振动在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结晶器振动在线监测装置及方法，属于冶金自动化领域。该装置包括传感器单元盒、传感器连接电缆和振动监测盒。传感器单元盒包括传感器模块、密封垫、密封罩、安装底板和格兰头；安装底板底面开沉头孔，用于固定传感器模块。传感器模块的输出信号至少包括x、y、z三轴加速度信号。传感器连接电缆一头连接传感器单元盒，一头连接振动监测盒。振动监测盒集成有嵌入式系统板，用于搭载结晶器振动在线监测软件。本发明能够长期在线监测结晶器的振动状态，结构简单，成本低廉、稳定可靠、适应性强。
Description
技术领域
本发明属于冶金自动化领域，涉及一种结晶器振动在线监测装置及方法。
背景技术
结晶器作为连铸机的重要部件，其振动状态是否正常、振动状况是否良好，密切关系到连铸机生产产品的质量和产量。加强对结晶器振动状态的检测和分析，对于连铸机正常生产具有重要意义。
发明专利结晶器振动在线检测装置及其使用方法(专利申请号201410501364.8)公开了一种结晶器振动在线检测装置及其使用方法，该装置采用通用计算机系统作为数据处理系统，其问题在于：通用计算机不能应对恶劣的工业环境，需安置在主控室内，主控室到结晶器振动装置的距离约在50～100米。因此，该装置经济成本高，占用空间大。
实用新型专利一种连铸机专用便携式结晶器振动检测装置(专利申请号201520625348.X)公开了一种便携的结晶器振动检测装置，该装置包括便携式工控机、PCI数据采集卡和便携式传感器盒，携带方便，使用灵活，其问题在于：该装置仅适用于操作人员在现场对结晶器振动状态进行短时的检测和分析，无法满足长期在线监测结晶器振动状态的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结晶器振动在线监测装置及方法，可以长期在线监测结晶器的振动状态。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种结晶器振动在线监测装置，该装置包括传感器单元盒、传感器连接电缆和振动监测盒。
可选的，所述传感器单元盒包括传感器模块、密封垫、密封罩、安装底板和格兰头；安装底板底面开沉头孔，用于固定传感器模块。
可选的，所述传感器单元盒的数量为一个、两个或四个。
可选的，所述传感器模块的输出信号至少包括x、y、z三轴加速度信号。
可选的，所述传感器连接电缆一头连接传感器单元盒，另一头连接振动监测盒。
可选的，所述传感器连接电缆采用耐高温电缆，外套金属软管。
可选的，所述振动监测盒集成有嵌入式系统板，用于搭载结晶器振动在线监测软件。
可选的，所述振动监测盒集成设有以太网络通讯模块，用于传送采集数据及分析结果。
可选的，所述振动监测盒采用数字量形式输出报警信号。
基于所述装置的结晶器振动在线监测方法，该方法包括以下步骤：
传感器单元盒安装在结晶器振动台上，当传感器单元盒的数量大于1时，安装位置均匀布置，加速度传感器的z轴与结晶器振动方向平行，x、y轴与结晶器振动方向垂直；
振动监测盒安装在连铸车间靠近结晶器的二冷密闭室外墙上，通过传感器连接电缆与传感器单元盒连接；振动监测盒上电后，运行结晶器振动在线监测软件，实时对结晶器振动状态进行分析，步骤如下：
1)采集并保存三轴加速度ax、ay、az；
2)基于az计算结晶器振动主频fm；
3)基于主频fm对加速度ax、ay、az做数字滤波处理；
4)对滤波后的加速度做积分运算得到位移sx、sy、sz；
5)基于位移sz随时间的变化，模拟出z轴方向的实际振动波形，计算结晶器振动的振幅、振频、偏斜率等参数；
6)基于位移sx、sy随时间的变化，模拟出x、y轴方向的实际波形，计算结晶器振动偏摆；
7)判断结晶器振动参数和偏摆是否超过报警值；
8)对比实际振动波形和给定波形，对波形质量进行评估并给出结果；
9)结合设定期限的历史数据对振动状态进行评估并给出结果；
10)系统包括多个传感器单元盒时，判断多个检测点的位置同步是否超过报警值；
11)发出报警信号。
本发明的有益效果在于：能够长期在线监测结晶器的振动状态，结构简单，成本低廉、稳定可靠、适应性强。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中传感器单元盒的结构示意图；
图3为本发明实施例中振动监测盒的结构示意图；
图4为本发明实施例中结晶器振动信号分析的流程图。
附图标记：1-传感器单元盒、2-传感器连接电缆、3-振动监测盒、4-结晶器振动台、5-安装底板、6-密封垫、7-密封罩、8-传感器模块、9-格兰头、10-安装孔一、11-盒体、12-嵌入式系统板、13-接口、14-开关、15-指示灯、16-安装孔二。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实施例的一种结晶器振动在线监测装置，其结构示意图如图1所示，包括四个传感器单元盒1、传感器连接电缆2、振动监测盒3；其中，传感器单元盒1的结构示意图如图2所示，主要由安装底板5、密封垫6、密封罩7、传感器模块8、格兰头9组成；振动监测盒3的结构示意图如图3所示，主要由盒体11、嵌入式系统板12、接口13、开关14、指示灯15组成。
如图1、2所示，传感器单元盒1设有安装孔一10，以螺纹连接的方式安装在结晶器振动台4的四个转角处，且加速度传感器的z轴与结晶器振动方向平行，x、y轴方向与结晶器振动方向垂直。
如图1、3所示，振动监测盒3设有安装孔二16，安装在连铸车间靠近结晶器的二冷密闭室外墙上，并通过传感器连接电缆2连接传感器单元盒1，获取结晶器振动加速度信号。
本实施例使用时，传感器模块8对加速度信号的测量范围为±40g，响应频率范围为0.2～4000Hz，谐振频率为20000Hz，非线性度≤0.25％；加速度信号以数字量形式输出，以提高信号的抗干扰能力。
本实施例使用时，振动监测盒3运行结晶器振动在线监测软件，数据处理流程如图4所示，具体步骤如下：
1)采集并存储三轴加速度ax、ay、az；
2)取az数据，通过快速傅里叶变换法计算结晶器振动主频fm；
3)基于主频fm对加速度ax、ay、az做数字滤波处理；
4)对滤波后的加速度做积分运算，得到位移sx、sy、sz；
5)基于位移sz随时间的变化曲线，模拟出z轴方向的实际振动波形，并计算结晶器振动的振幅、振频、偏斜率等参数；
6)基于位移sx、sy随时间的变化曲线，模拟出x、y轴方向的实际振动波形，并计算结晶器振动偏摆；
7)判断结晶器振动参数和偏摆是否超过报警值；
8)判断四个检测点的位置同步是否超过报警值；
9)对比实际振动波形和给定波形，对波形质量进行评估并给出结果；
10)结合设定期限的历史数据对振动状态进行评估并给出结果；
11)超过报警值时，以数字量形式输出报警信号。
重复以上1)～11)数据处理步骤，达到实时在线分析结晶器振动状态的目的；振动监测盒存储的历史数据超过预设值时，系统自动清除最久远的历史数据。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：该装置包括传感器单元盒、传感器连接电缆和振动监测盒。
2.根据权利要求1所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述传感器单元盒包括传感器模块、密封垫、密封罩、安装底板和格兰头；安装底板底面开沉头孔，用于固定传感器模块。
3.根据权利要求1所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述传感器单元盒的数量为一个、两个或四个。
4.根据权利要求2所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述传感器模块的输出信号至少包括x、y、z三轴加速度信号。
5.根据权利要求2所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述传感器连接电缆一头连接传感器单元盒，另一头连接振动监测盒。
6.根据权利要求5所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述传感器连接电缆采用耐高温电缆，外套金属软管。
7.根据权利要求1所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述振动监测盒集成有嵌入式系统板，用于搭载结晶器振动在线监测软件。
8.根据权利要求1所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述振动监测盒集成设有以太网络通讯模块，用于传送采集数据及分析结果。
9.根据权利要求1所述的一种结晶器振动在线监测装置，其特征在于：所述振动监测盒采用数字量形式输出报警信号。
10.基于权利要求1～9中任一项所述装置的结晶器振动在线监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
传感器单元盒安装在结晶器振动台上，当传感器单元盒的数量大于1时，安装位置均匀布置，加速度传感器的z轴与结晶器振动方向平行，x、y轴与结晶器振动方向垂直；
振动监测盒安装在连铸车间靠近结晶器的二冷密闭室外墙上，通过传感器连接电缆与传感器单元盒连接；振动监测盒上电后，运行结晶器振动在线监测软件，实时对结晶器振动状态进行分析，步骤如下：
1)采集并保存三轴加速度ax、ay、az；
2)基于az计算结晶器振动主频fm；
3)基于主频fm对加速度ax、ay、az做数字滤波处理；
4)对滤波后的加速度做积分运算得到位移sx、sy、sz；
5)基于位移sz随时间的变化，模拟出z轴方向的实际振动波形，计算结晶器振动的振幅、振频、偏斜率等参数；
6)基于位移sx、sy随时间的变化，模拟出x、y轴方向的实际波形，计算结晶器振动偏摆；
7)判断结晶器振动参数和偏摆是否超过报警值；
8)对比实际振动波形和给定波形，对波形质量进行评估并给出结果；
9)结合设定期限的历史数据对振动状态进行评估并给出结果；
10)系统包括多个传感器单元盒时，判断多个检测点的位置同步是否超过报警值；
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|---|---|---|---|
| CN202010887058.8A CN111906263A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种结晶器振动在线监测装置及方法 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111906263A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114646281A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-21 | 北京海卓博尔科技有限公司 | 一种结晶器振动偏摆检测装置、检测方法及检测系统 |
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2020
- 2020-08-28 CN CN202010887058.8A patent/CN111906263A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114646281A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-21 | 北京海卓博尔科技有限公司 | 一种结晶器振动偏摆检测装置、检测方法及检测系统 |
| CN114646281B (zh) * | 2022-03-11 | 2024-03-12 | 北京海卓博尔科技有限公司 | 一种结晶器振动偏摆检测装置、检测方法及检测系统 |
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