张力传感器在南钢转炉副枪系统中的应用

张力传感器在南钢转炉副枪系统中的应用

摘要本文对于张力传感器的原理及其在南钢中转炉副枪系统中的应用做了阐述,并简要的介绍了应用结果。

关键词张力传感器;转炉;副枪;南钢

中图分类号 tp273文献标识码 a文章编号

1674-6708(2010)18-0075-01

0 引言

南钢中厚板卷厂现有2座150t转炉,均配备了siemens-vai提供的副枪toc测量系统。在生产中利用副枪进行不停吹测温、取样等测量工作,不仅可以实现不倒炉测温,缩短吹炼时间,还可以提高钢水命中率,对于现代化转炉炼钢具有不可替代的作用。在长期的使用中我们发现该系统原有的断绳保护装置不能及时准确的反应副枪钢丝绳受力不均衡的情况,由此造成了多次坠枪事故。我们对系统进行了大幅度的改进,引入了张力传感器,实时反应钢丝绳受力情况并接入plc连锁,以避免坠枪事故的发生。

1 系统要求

实时准确反映副枪系统两股钢丝绳受力情况。利用实时张力数值设定相应的系统连锁,使副枪系统在出现异常情况时可以立即自动停止,以避免钢丝绳断股,坠枪等严重事故的发生。

2 张力传感器

目前,普遍使用的接触式张力传感器分为两大类:串接式和三滚轮式。我们选用的是串接式张力传感器,其工作原理是将应变片粘

贴在专门设计的与钢丝绳串接的弹性元件上,弹性元件在外力的作用下产生应变,将此应变利用应变片转换成电阻的变化,再利用测量电桥将电阻的变化转换成电压信号,再经过变送器转换成标准信号输出。

我们选择的具体型号为尤梯尔540(10t型)。

3 系统组成及工作原理

在副枪小车平衡架上方连接的两股钢丝绳上分别串接了一只张力传感器,输出信号连接到安装于副枪平台的尤梯尔810型信号变送器,转换成4~20ma标准信号后再输出至转炉副枪plc系统。经测算,副枪小车、枪体、进出水管及冷却水、信号电缆等总重约为4t,则平衡状态下每股钢丝绳张力应为2t左右,我们使用的φ20钢丝绳安全拉力>20t,据此我们对副枪系统设置了三项张力保护连锁: 1)张力最小值

钢丝绳张力低于最小值则视为该股钢丝绳处于不受力状态,对应的情况为该股钢丝绳脱槽或拉断,或者副枪体下枪过程中发生卡阻。

从而确定张力最小值为0.5t/股。

2)张力最大值

钢丝绳张力达到最大值对应的情况为另一个股钢丝绳脱槽或拉断,或者副枪体提枪过程中发生卡阻。

从而确定张力最大值为3.5t/股。

3)张力最大差值

即两股钢丝绳张力差值的绝对值。钢丝绳达到张力最大差值则视为两股钢丝绳受力不平衡,对应的情况为单股钢丝绳脱槽或拉断,

或者副枪轨道变形。

三项连锁中任何一项被触发,plc立即停止对变频器的速度给定,变频器停止输出,抱闸抱死,副枪系统停止运行。

4 调试过程中发现的问题

系统调试过程中发现了一些未预想到的问题,主要有:

1)张力最大值设置过高

考虑到副枪体高速运动产生的冲量我们最初将钢丝绳张力上线

设定为6t/股,在调试阶段发生的一起事故中,在张力最大值连锁已触发的情况下钢丝绳仍拉断股。经分析,认为导致这一情况的原因是副枪卡阻情况下在电气系统的反应时间内钢丝绳张力急剧增大。这次事故之后我们优化了变频器抱闸控制参数,缩短了系统反应时间,同时将张力最大值调低到4t。

2)张力最大差值意义有限

最初认为在副枪下枪/提枪过程中两股钢丝绳张力应是基本平衡的,根据这一推断设计了张力最大差值连锁。系统投入使用以后,实际的情况却与预想有很大的差距。

图3中可见钢丝绳张力与副枪枪位的对应关系,最下方的两股钢丝绳张力曲线在副枪运行过程中呈x型交叉。经分析,认定造成这一情况的主要原因是siemens-vai副枪系统的枪体冷却进出水管位于副枪体的同一侧,沉重的水管和管内冷却水导致副枪体严重偏载,

最大达2t以上,如果将张力最大差值设定到2t或者以上的话,系统很难对紧急情况下钢丝绳的受力不平衡作出及时反应。至今我们都未能在两者之间找到较好的平衡点。 5 结论

南钢中厚板副枪系统增加张力传感器完成调试之后,至今已运行了近一年半时间。在这一段时间内两套副枪系统多次发生钢丝绳脱槽,副枪枪体卡阻等事故,系统均做出及时反应,无一次造成坠枪。这一切充分证明了张力传感器相对于传统断绳保护系统的优越性,达到了技术改造的目标。

参考文献

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[2] 机械设计手册[s].化学工业出版社,1993(3).

[3] vai sublance 产品功能说明书.