结晶器振动偏移和相位差的在线检测与计算方法

　　结晶器振动位移和相位差等参数是反映结晶器振动状态的主要工艺参数。其实际值与理想值的偏差不仅直接影响板坯质量，也制约着板坯连铸机速度的提高。因此.国外自80年代开始重视对结晶器振动状态的监测研究。其技术关键在于传感器类型与检测制度两方面。、根据结晶器振动需检测低频位移的特点，一般采用INDT(1inear variable differential transformer)型传感器。，近来也有报道采用(三向)加速度计经二次积分后得到位移的检测方案。采用LVDT的优点是直接得到位移信号，频率下限可接近直流，缺点是拆装较复杂.需将传感器外壳固定在机架上。采用加速度计的优点是拆装方便，机架上无需固定任何附件，缺点则是信号经积分后，1 Hz以下信号无法保证，相位精度也有所降低。文献[1]在实验的基础上.对两类传感器的测量效果进行了对比。当振动频率为1|Iz时，加速度传感器实测频率相对误差为0 23%，实测振幅经lO次平均所得到的标准差为0.5I mm，相对误差为4.7%。当振动频率升高时，加速度传感器的测量误差随之减小。文献[2]的实验也得出了相似结论。

　　检测制度分为离线检测和在线检测。一般的板坯连铸机都配备振动台离线检测装置，作为安装前调试设备的手段。由于这种检测是根据光线示波器同步记录的若干振动曲线，通过人工读取的方法进行识别，因此，离线检测和识别本身就已存有误差，更难反映设备的实际运行状况。目前国内外大都采用这种离线检测

　　方法。由于结晶器振动频率低、精度高，检测点振动频率间的相位差甚微，且其工作环境湿度大、温度高等诸多技术难关，结晶器振动的在线监测在国内尚属空白。国外所采用的在线检测系统目前报道的仅一例，即比利时的“M.0.TEKTOR”系统[3,4]，，该系统可在线检测振幅、振频、铸速、负滑脱时间等关键参数，传感器为专用的，原理不详。

　　本文通过自行设计的结晶器振动在线监测系统，对结晶器振动位移和相位差的在线检测、辨识、计算方法进行了详尽描述。其特点是检泓精度高、辨识可靠、计算方法简单、速度快，对板坯连铸机在不同的拉速工作状态均有良好的适应性。

　　1 检测系统的构成

　　如图l所示，该检测系统硬件由传感器系统、变送系统、采集系统和工控计算机系统组成。其主要功能是由传感器在线检测结晶器机械振动特征，经变送系统通过同步采集器同步采样，再对信号进行调理、滤波、A/D转换进入工控计算机。

　　1.1 传感器选型及安装位置

　　垂直方向的振动是结晶器的主振动，应考虑在所有可能频率下均能对振幅及相位进行准确测量。在结晶器振动台底面4角安装4个LVDT传感器以测量结晶器垂直振动位移(z1，z2，z3，z4)和振频，该位移是振动台相对机架的相对振动。水平振动位移选用DSP传感器，其中在振动台宽边(拉坯方向)设置2个检测点(X1，X2)、用以检测振动台及结晶器的径向运动偏差和水平面内是否发生转动。在振动台窄边设置1个检测点(Y)，用以检测振动台及结晶器的侧向运动偏差。