板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法。包括如下步骤：１）采集垂直振动信号４路、横向晃动信号２路、拉速Ｖ↓［ｃ］信号１路，计算垂直信号之间的相位差、各个垂直振动信号的频谱、所有垂直信号和所有晃动信号的振幅、所有垂直振动信号的频率ｆ和偏斜率α；２）比较垂直振动各个采集点的相位差或横向晃动的振幅是否超过安全警戒，检验各个垂直振动信号的频谱是否超过安全警戒，超过安全警戒紧急报警信息；３）结晶器启动过程振动控制；４）结晶器稳定工作过程中振动优化控制。本发明专利技术提高产品质量，稳定产品产量，提高对生产安全的保障力度，减少事故损失，为企业带来可观的直接和间接的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法。
技术介绍
结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，也是连铸机心脏设备和关键技术。它的功能是将连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强制冷却，导出其热量，使之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和坯壳厚度的铸坯。并使这种芯部仍为液态的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二次冷却区域内完全凝固创造条件。而结晶器振动装置主要功能是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特性沿连铸机外弧线运动。其目的是便于“脱模”，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现粘挂漏钢事故。针对于板坯生产的结晶器由于其铸坯横幅大，厚度薄，使得其所需结晶器振动平台较其它铸坯面积大很多，造成其在生产过程中对平台振动的振幅、频率和偏斜率等常有更为严格的要求，并同时对振动台面的各向振动同相有严格要求，实际生产中要求振动台按工艺要求设定的振动波形和振幅、相位、频率等进行工作，从而获得理想的负滑脱量和波形偏斜率等关键工艺参数，为连铸机铸坯“脱模”创造条件。目前使用的板坯结晶器振动系统往往由生产厂商提供一套对振动激励源的控制系统，该系统以振动激励源的输出的振动信号作为反馈控制的参考信号，结合现场拉速信号，可以保证激励源输出稳定而符合工艺要求的振动参数。然而无论何种连铸结晶器振动装置，最终对钢坯生产具有有效影响的振动是在振动台上的振动参数，而非振动源上的振动参数。实际上，由于通过机械结构传递到有效工作面的有效振动因各种机械原因，如结构磨损老化等，会发生振动的变异，使得钢坯成型时获得的波形、振值和相关的工艺参数与原有控制系统设定的期望值有一定的差异这种差异性容易导致结晶器的运行参数设定错误。引起产量和质量问题，严重时会危及生产的安全，如发生漏钢事故。正由于现有控制系统并不对实际台面的振动情况进行分析，所以无法满足板坯结晶器的实际振动控制要求，而使结晶器无法达到最佳工作状态。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法。解决目前的板坯结晶器振动控制系统无法根据实际台面振动参数进行响应和产生相应控制，而无法满足实际生产中的振动参数的切实需要的问题板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法包括如下步骤1)采集垂直振动信号4路、横向晃动信号2路、拉速Vc信号1路，计算垂直信号之间的相位差、各个垂直振动信号的频谱、所有垂直信号和所有晃动信号的振幅、所有垂直振动信号的频率f和偏斜率α；2)比较垂直振动各个采集点的相位差或横向晃动的振幅是否超过安全警戒，检验各个垂直振动信号的频谱是否超过安全警戒，超过安全警戒紧急报警信息；3)结晶器启动过程振动控制结晶器启动阶段，拉速Vc迅速上升，配合拉速Vc变化而进行的振动台调整方法为根据当前拉速Vc条件下，板坯生产工艺对板坯连铸结晶器的振动参数范围要求同实测台面振动参数进行比较，若实测振动参数在工艺允许范围外，则控制振动源输出满足工艺允许范围的振动参数，采集改动后的振动台面振动参数，与前工艺范围进行比较，若实测新振动参数依然在工艺允许范围外，进行报警，反之，采集新的拉速Vc，取该拉速条件下板坯生产工艺的结晶器振动参数范围要求，若当前振动参数在新拉速对应的振动范围要求外，则重复调整振动源过程以适应新拉速，重复调整直到结晶器启动完毕，拉速Vc进入稳定工作过程，进行调整的振动参数包括结晶器振幅，结晶器振动频率，结晶器振动波形偏斜率；4)结晶器稳定工作过程中振动优化控制考察当前拉速Vc条件下对板坯生产工艺对负滑脱时间的要求，根据实测台面偏斜率α，和实测振幅A计算达到生产工艺要求的负滑脱时间tN所需要的台面振动频率fT，依据计算公式为负滑脱计算公式tN=60(1-α)πf·cos-1((1-α)Vc2πfA)]]>，若fT超过振动源提供的频率范围，则通过调整振幅到AT，使fT和AT均在振动源提供的频率和振幅范围以内，调整振动源激励，使激励源最终在结晶器振动台面产生的频率和振幅达到产生相应负滑脱时间所需频率fT和振幅AT。所述的垂直振动信号为在结晶器振动平台表面四个顶点上分别进行采集的共4路振动方向垂直于平台表面的振动信号；横向晃动信号为在结晶器振动平台的两个相交侧面上分别进行采集的共2路振动方向与相应侧面垂直，与平台平面平行的横向晃动信号。计算垂直信号之间的相位差，各个垂直振动信号的频谱以计算的第一路垂直信号的相位作为基准0相位，计算其它信号同该路信号的相位差，各路信号的相位计算可通过离散傅立叶算法计算幅频特性和相频特性，取主频对应的相位为该信号的相位，所得幅频特性为信号的频谱。计算所有垂直信号和所有晃动信号的振幅结晶器平台振动为类正弦振动，振幅相对起振位置对称，故在采集得到的512点或1024点数组内寻找采样点中的最大值和最小值，计算两个最值的中值点，在大于中值点的所有值中寻找所有符合如下特征的点，该点的以前的点中有且仅有一个低于中值的点，该点以后的点中有且仅有一个低于中值的点，该点为两个低于中值点之间所有点中的最大值，其为一次波峰，相似的算法，取两个高于中值的点之间的最小值为一次波谷，计算平均波峰值和平均波谷值，计算峰峰值，取其一半得到振动振幅。计算所有垂直振动信号的频率f结晶器平台振动频率远低于25Hz，使用200Hz的采样频率对连续信号进行数字化，采集512点或1024点，在得到的采样点数组内找到表示一个完整波形所需要的点集，完整波形所需要的点集为连续出现的两个波峰或连续出现的两个波谷之间所有采样点构成的集合，波峰，波谷点在振幅计算中已经得到，计算点集内元素的数目，除以采样频率200Hz，得到振动信号的频率。计算偏斜率α在表示一个波形的点数中，计算表示半周期的点数，计算半周期内上升到最高值的点数表示非正弦波上升时间A2，以半周期的一半，既1/4周期的点数为同频率正弦波的上升时间A1，通过定义α=A2-A1A1×100%]]>进行计算，得到波形的偏斜率。比较垂直振动各个采集点的相位差或横向晃动的振幅是否超过安全警戒，检验各个垂直振动信号的频谱是否超过安全警戒其中相位差的安全警戒设置为相位差在3弧度以内，晃动的振幅安全警戒设置为各方向晃动振幅在0.2mm以内，对垂直信号的频谱安全警戒要求为通过离散傅立叶算法计算信号的幅频特性——频谱，在特性中如果任一副频率对应的幅度达到或超过主频率对应幅度的20％，则认为出现复频谱，即产生频谱的安全警戒。结晶器启动过程振动控制，启动过程调整振动源的方法为设工艺要求的振动参数振幅范围为Ax～As，频率范围为fx～fs，偏斜率范围为ax～as，取中值As-=As+Ax2,]]>fs-=fs+fx2,]]>αs-=αsαx2]]>作为调整振动源波形输出的控制参数，结晶器的振动参数范围要求根据不同的钢种的生产工艺指标进行确定。结晶器稳定工作过程中振动优化控制，稳定工作过程中调整振动源的方法为计算振动台调整增幅ΔA＝AT-A，Δf＝fT-f，振幅增幅在±λ范围内，频率增幅在±σ范围内，认为振动源的振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：１）采集垂直振动信号４路、横向晃动信号２路、拉速Ｖ↓［ｃ］信号１路，计算垂直信号之间的相位差、各个垂直振动信号的频谱、所有垂直信号和所有晃动信号的振幅、所有垂直振 动信号的频率ｆ和偏斜率α；２）比较垂直振动各个采集点的相位差或横向晃动的振幅是否超过安全警戒，检验各个垂直振动信号的频谱是否超过安全警戒，超过安全警戒紧急报警信息；３）结晶器启动过程振动控制结晶器启动阶段，拉速Ｖ↓［ ｃ］迅速上升，配合拉速Ｖ↓［ｃ］变化而进行的振动台调整方法为：根据当前拉速Ｖ↓［ｃ］条件下，板坯生产工艺对板坯连铸结晶器的振动参数范围要求同实测台面振动参数进行比较，若实测振动参数在工艺允许范围外，则控制振动源输出满足工艺允许范围的振动参数，采集改动后的振动台面振动参数，与前工艺范围进行比较，若实测新振动参数依然在工艺允许范围外，进行报警，反之，采集新的拉速Ｖ↓［ｃ］，取该拉速条件下板坯生产工艺的结晶器振动参数范围要求，若当前振动参数在新拉速对应的振动范围要求外，则重复调整振动源过程以适应新拉速，重复调整直到结晶器启动完毕，拉速Ｖ↓［ｃ］进入稳定工作过程，进行调整的振动参数包括结晶器振幅，结晶器振动频率，结晶器振动波形偏斜率；４）结晶器稳定工作过程中振动优化控制考察当前拉速Ｖ↓［ｃ］条件下对板坯 生产工艺对负滑脱时间的要求，根据实测台面偏斜率α，和实测振幅Ａ计算达到生产工艺要求的负滑脱时间ｔ↓［Ｎ］所需要的台面振动频率ｆ↓［Ｔ］，依据计算公式为负滑脱计算公式ｔ↓［Ｎ］＝６０（１－α）／πｆ.ｃｏｓ↑［－１］（（１－α）Ｖ↓［ｃ］／２πｆＡ），若ｆ↓［Ｔ］超过振动源提供的频率范围，则通过调整振幅到Ａ↓［Ｔ］，使ｆ↓［Ｔ］和Ａ↓［Ｔ］均在振动源提供的频率和振幅范围以内，调整振动源激励，使激励源最终在结晶器振动台面产生的频率和振幅达到产生相应负滑脱时间所需频率ｆ↓［Ｔ］和振幅Ａ↓［Ｔ］。...

【技术特征摘要】
1.一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法，其特征在于，它包括如下步骤1)采集垂直振动信号4路、横向晃动信号2路、拉速Vc信号1路，计算垂直信号之间的相位差、各个垂直振动信号的频谱、所有垂直信号和所有晃动信号的振幅、所有垂直振动信号的频率f和偏斜率α；2)比较垂直振动各个采集点的相位差或横向晃动的振幅是否超过安全警戒，检验各个垂直振动信号的频谱是否超过安全警戒，超过安全警戒紧急报警信息；3)结晶器启动过程振动控制结晶器启动阶段，拉速Vc迅速上升，配合拉速Vc变化而进行的振动台调整方法为根据当前拉速Vc条件下，板坯生产工艺对板坯连铸结晶器的振动参数范围要求同实测台面振动参数进行比较，若实测振动参数在工艺允许范围外，则控制振动源输出满足工艺允许范围的振动参数，采集改动后的振动台面振动参数，与前工艺范围进行比较，若实测新振动参数依然在工艺允许范围外，进行报警，反之，采集新的拉速Vc，取该拉速条件下板坯生产工艺的结晶器振动参数范围要求，若当前振动参数在新拉速对应的振动范围要求外，则重复调整振动源过程以适应新拉速，重复调整直到结晶器启动完毕，拉速Vc进入稳定工作过程，进行调整的振动参数包括结晶器振幅，结晶器振动频率，结晶器振动波形偏斜率；4)结晶器稳定工作过程中振动优化控制考察当前拉速Vc条件下对板坯生产工艺对负滑脱时间的要求，根据实测台面偏斜率α，和实测振幅A计算达到生产工艺要求的负滑脱时间tN所需要的台面振动频率fT，依据计算公式为负滑脱计算公式tN=60(1-α)πf·cos-1((1-α)Vc2πfA),]]>若fT超过振动源提供的频率范围，则通过调整振幅到AT，使fT和AT均在振动源提供的频率和振幅范围以内，调整振动源激励，使激励源最终在结晶器振动台面产生的频率和振幅达到产生相应负滑脱时间所需频率fT和振幅AT。2.根据权利要求1所述的一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法，其特征在于，所述的垂直振动信号为在结晶器振动平台表面四个顶点上分别进行采集的共4路振动方向垂直于平台表面的振动信号；横向晃动信号为在结晶器振动平台的两个相交侧面上分别进行采集的共2路振动方向与相应侧面垂直，与平台平面平行的横向晃动信号。3.根据权利要求1所述的一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法，其特征在于，所述的计算垂直信号之间的相位差，各个垂直振动信号的频谱以其中一路垂直信号的相位作为基准0相位，计算其它信号同该路信号的相位差，各路信号的相位计算可通过离散傅立叶算法计算幅频特性和相频特性，取主频对应的相位为该信号的相位，所得幅频特性为信号的频谱。4.根据权利要求1所述的一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法，其特征在于，所述的计算所有垂直信号和所有晃动信号的振幅结晶器平台振动为类正弦振动，振幅相对起振位置对称，故在采集得到的512点或1024点数组内寻找采样点中的最大值和最小值，计算两个最值的中值点，在大于中值点的所有值中寻找所有符合如下特征的点，该点的以前的点中有且仅有一个低于中值的点，该点以后的点中有且仅有一个低于中值的点，该点为两个低于中值点之间所有点中的最大值，其为一次波峰，相似的算法，取两个高于中值的点之间的最小值为一次波谷，计算平均波峰值和平均波谷值，计算峰峰值，取其一半得到振动振幅。5.根据权利要求1所述的一种板坯连铸结晶器振动台振动检测控制方法，其特征在于，所述的计算所有垂直振动信号的频率f结晶器平台振动频率远低于25Hz，使用200Hz的采样频率对连续信号进行数字化，采集512点或1024点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王友钊，刘光穆，吴非，焦国华，戴开发，孟征兵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]