Разработка вихретоковых средств контроля уровня жидкого металла в гильзовом кристаллизаторе при непрерывной разливке стали

• Автор: Терехин, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Оглавление
Термины и сокращения
Введение
Глава 1. Характеристика объекта контроля и задачи исследования
1.1. Вихретоковый прибор контроля уровня в гильзовом
кристаллизаторе
1.2. Характеристика объекта контроля с точки зрения
вихретокового способа контроля уровня металла
1.3. Задачи исследования. Системный подход к достижению
цели работы
1.4. Классификация вихретоковых преобразователей
применительно к гильзовому кристаллизатору. Матричный накладной вихретоковый преобразователь для контроля уровня металла
1.5. Выводы
Г лава 2. Исследование системы «вихретоковый преобразователь
кристаллизатор» в соответствии со спецификой
вихретоковых измерений
2.1. Исследование процесса теплопередачи в зоне положения
уровня стали
2.2. Электромагнитные перемешиватели в сортовом
кристаллизаторе
2.3. Выводы
Глава 3. Изучение характеристик вихретокового преобразователя
3.1. Методы и средства анализа характеристик вихретокового
преобразователя
3.2. Статические «тепловые» характеристики вихретокового
преобразователя
3.3. Характеристики вихретокового преобразователя от
изменения уровня металла

3.4. Выводы
Глава 4. Практическая реализация и инженерные рекомендации к
проектированию датчика уровня
4.1. Способы снижения электромагнитных помех на частоте
питания вихретокового преобразователя
4.2. Разработка конструкции матричных вихретоковых

преобразователей
4.3. Алгоритм обработки выходного сигнала матричного
вихретокового преобразователя
4.4. Структура вихретокового прибора контроля уровня
металла
4.5. Результаты промышленных испытаний вихретокового
прибора контроля уровня металла
4.6. Рекомендации к проектированию вихретоковых приборов
контроля уровня металла
4.7. Выводы
Выводы по работе
Использованная литература
Приложение
Термины и сокращения
Прибор контроля уровня металла (ПКУ) в сортовом кристаллизаторе -технологический прибор, не требующий метрологической аттестации, чувствительный элемент которого установлен в кристаллизаторе снаружи медной гильзы.
Вихретоковый преобразователь (ВТП) - чувствительный элемент ПКУ, работа которого основана на вихретоковом принципе измерения.
Сортовой кристаллизатор - устройство для кристаллизации стали, содержащее медную гильзу, выполненную в виде сосуда без дна с внутренним сечением до 200 х 200 мм и толщиной стенки 10 — 15 мм. Гильзу омывает вода, текущая со скоростью до 10 м/с в зазоре, образованном гильзой и рубашкой (обечайкой), повторяющей форму поверхности гильзы и изготовленной из немагнитной нержавеющей стали.
Электромагнитный перемешиватель (ЭМП) - охватывающий рубашку статор, создающий в гильзе вращающееся магнитное поле и напоминающий статор электрической машины, питаемый от типового для привода тиристорного преобразователя мощностью в несколько десятков кВА.
Трансформаторный сигнал ВТП - сигнал в измерительной катушке при включении катушки возбуждения ВТП, установленного на неэлектропроводное основание вне кристаллизатора.
Нулевой сигнал ВТП - сумма трансформаторного сигнала и постоянного сигнала вихревых токов, не связанного с перемещением стали.
Полезный сигнал ВТП — внесенный сигнал от вихревых токов в жидкой стали и от изменения вихревых токов в гильзе кристаллизатора, вызванных нагревом стенки гильзы при изменении уровня стали.
Электромагнитная помеха - наводка от ЭМП. Наибольший интерес представляет помеха на частоте питания ВТП, которая обычно и подразумевается по тексту работы.

1.4.3. Выходной сигнал матричного ВТП Как показано на рис. 1.13, ВТП 1 крепится непосредственно на рубашку (обечайку) 2, выполненную из нержавеющей немагнитной стали. Внутри рубашки с зазором 4 мм специальными винтами фиксируется гильза кристаллизатора 3, выступающая в верхней части за пределы рубашки на 50 - 60 мм. ВТП устанавливается по верхнему краю рубашки.
В качестве исследуемого ВТП в настоящей работе выбран ВТП с одной катушкой возбуждения и матрицей измерительных катушек, оси которых перпендикулярны оси катушки
возбуждения. Конструктивная схема ВТП показана на рис. 1.8. ВТП не содержит магнитопровода и экрана. Выбор перпендикулярного расположения
измерительных катушек обусловлен отсутствием в такой конструктивной схеме трансформаторной ЭДС и
простотой компенсации нулевого
напряжения.
При перпендикулярной ориентации
измерительных катушек фиксируется касательная к поверхности гильзы составляющая магнитной индукции.
Источником магнитного поля, направленного по касательной к гильзе, являются вихревые токи в гильзе, текущие перпендикулярно оси кристаллизатора. Такие токи текут под торцевыми частями катушки возбуждения - они являются причиной появления нулевого сигнала ВТП. При наличии металла в кристаллизаторе поперечные токи текут в расплавленном металле на границе раздела металл — воздух, а также в медной гильзе. Упрощенная картина распределения вихревых токов в гильзе
Рис. 1.13 - Размещение ВТП в кристаллизаторе: 1 - ВТП, 2 -рубашка, 3 - гильза