referat (Применение УВМ при автоматизации сортовых прокатов), страница 5

Под динамической погрешностью понимают разность мгновенных значений показаний прибора и измеряемой величины, меняющейся во времени. Причина возникновения динамической погрешности – инерция датчиков преобразователей, а также наличие инерциональных и демпфирующих сил в механизме измерительного прибора.

Величина динамической погрешности , возникающей в процессе измерения, определяется не только свойствами самого прибора, но и характером изменения измеряемой величины. При криволинейном характере изменения измеряемого технологического параметра величина динамической погрешности измерений оказывается меняющейся со временем.

Более подробные сведения о свойствах случайных и других погрешностей измерений, а также о выборе методов и измерительных прибопров можно найти в специальной литературе.

2.2 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ И СКОРОСТИ ПРОКАТЫВАЕМОГО МЕТАЛЛА

Приборы для измерения длины проката условно можно классифицировать но трем основным признакам:

1. но направлению измерения относительно движения изделия;

2. по виду преобразователя, устанавливаемого на линии движения проката;

3. но наличию или отсутствию контакта измерителя с измеряемым изделием.

В зависимости от направления измерения относительно оси движения изделия различают два случая, когда изделие перемещается либо перпендикулярно оси измерения, либо параллельно.

Измерение в первом случае (обычно в поперечном потоке перед сортировкой продукции по длине) производится с помощью пневматического досылателя изделий до упора по пути, пройденному головкой толкателя. Данные поступают в запоминающее устройство, которое и управляет механизмом сортировки. Небольшая скорость измерения ограничивает применение данного способа в случае больших скоростей прокатки. В связи с этим большинство измерителей длины проката разработано для работы в продольном потоке.

В зависимости от вида преобразователя, устанавливаемого на линии движения проката, измерители длины можно разбить на два больших класса: электромеханические измерители длины (контактные) и фотоимпульсные измерители длины (бесконтактные). Кроме того, к бесконтактным измерителям длины относятся приборы с магнитными и тепловыми метками, а также приборы, основанные на эффекте Доплера.

2.2.1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ДЛИНЫ

Принцип работы электромеханических измерителей длины заключается в следующем: мерительный цилиндрический ролик, вращаемый на оси, прижимается к изделию и обкатывает его при поступательном движении. С роликом жестко связан импульсатор, который выдаст определенное число импульсов на один оборот ролика. Цена импульса может быть определена по следующей формуле:

где D – диаметр мерительного ролика;

n — число импульсов на один оборот импульсатора;

—передаточное отношение между роликом и импульсатором.

Подсчитав число импульсов т, можно определить длину изделия L:

В данной системе возможно проскальзывание ролика по изделию. Чтобы избежать этого, применяют магнитные ролики или специальные прижимы.

В качестве мерительного ролика могут быть также использованы подающие ролики или валки прокатной клети. В последнем случае для определения цены импульса необходимо учитывать опережение металла. В процессе работы мерительный ролик изнашивается. При этом изменяется цена импульса:

Поскольку относительное изменение диаметра ролика уменьшается с увеличением последнего, то для уменьшения ошибки измерения ролик при прочих равных условиях делают большего диаметра. Кроме того, для уменьшения износа ролика в конструкции ролика предусмотрена сменная рубашка из легированной стали, например ШХ15

В качестве импульсаторов применяют сельсины, высокочастотные генераторы, а также фотоэлектрические, электромеханические, электромагнитные и другие устройства

При выборе импульсатора важна стабильность импульса во время работы изммерительного ролика. Кроме того, надо учитывать, что увеличение числа импульсов на один оборот измерительного ролика уменьшает цену импульса, т.е. увеличивает точность измерения

Несмотря на все принимаемые меры, полностью избежать проскальзывание между роликом и изделием не удается, особенно в переходных режимах. Ошибка измерения в этом случае зависит от длины изделия и может достигать величин, не удовлетворяющих требованиям производства. В связи с этим схему измерительной установки строят так, что производят измерение с помощью мерительного ролика не всего изделия, а только части, равной превышению длины изделия над так называемым «базовым расстоянием» . Длину базового расстояния принимают обычно равной минимально возможной длине изделия. Точность измерения в этом случае значительно повышается.

При использовании для измерения длины сортового металла в качестве мерительных роликов валков прокатных станов нужно учитывать непостоянство катающего диаметра, а при использовании подающих роликов - возможность возникновения пробуксовки в переходных режимах, что приводит к изменению цены импульса. В этом случае наряду с базовой длиной вводится еще контрольная длина, на которой происходит уточнение значений длины, соответствующей одному импульсу (калибровка импульсов). Базовая и контрольная длины в ряде случаев могут быть совмещены. Схема устройства базовой и контрольной длиной приведена на рис.120.

В качестве мерительных роликов используются валки 3 прокатного стана, с одним из которых соединен фотоэлектрический импульсатор 1, состоящий из диска 20 с равномерно нанесенными по окружности отверстиями, 21, осветителей 22 и фотоэлементов 23 и 24. Число отверстий, нанесенных на одной дорожке, отличается на единицу от числа отверстий, нанесенных на каждой соседней дорожке. Базовая длина размещена между фотоэлементами 7 и 9. При прокатке диск импульсатора 20 получает вращение и на его выходе появляются импульсы, поступающие через усилитель 17 на счетчик 5.

Однако за время прохождения передним концом изделия базового состояния импульсы, выдаваемые импульсатором, не учитываются счетчиком 5, так как

ключ 13 в этот период заперт. При появлении изделия в поле действия фотоэлемента 9 открывается ключ 13 и импульсы поступают в счетчик 5. Счет импульсов заканчивается при прохождении задним концом изделия фотоэлемента 7—в этот момент ключ 13 запирается.

Таким образом, счётчик 5 считает импульсы на длине изделия, превышающей базовую длину. Если предварительно в счетчике 5 установить базовую длину, то он будет показывать полную длину изделия.

Так как катающий диаметр валков при прокатке различных профилей может изменяться, то меняется и цена одного импульса. Поэтому перед счетом импульсов счетчиком 5 необходимо уточнить цену одного импульса или

изменить число импульсов импульсатора 20 за один оборот диска так, чтобы цена одного импульса осталась без изменения.

В рассматриваемой схеме используется последний вариант. Для этого в схему вводится контрольная длина , ограничиваемая фотоэлементами 8 и 9. При достижении изделием фотоэлемента 8 импульсы с крайней дорожки диска импульсатора через усилитель 18 попадают на счетчик импульсов контрольной длины 4. Счет этих импульсов прекращается, когда передний конец изделия достигает фотоэлемента 9. В зависимости от числа импульсов в счетчике контрольной длины 4 при помощи устройства 16 выбирают одну из дорожек на диске импульсатора таким образом, чтобы цена импульса осталась без изменения. В дальнейшем импульсы в счетчик 5 попадают именно с этой дорожки импульсатора.

Электромеханические измерители длины применяют для измерения длины горячекатаных труб, а также среднего и крупного сорта проката. При этом ошибка в измерении длины составляет не более ±1,0%.

2.2.2 ФОТОИМПУЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ДЛИНЫ

Фотоимпульсные измерители длины в зависимости от получаемой информации с фотодатчиков можно разбить на три группы:

1. приборы, в которых длину изделия измеряют по времени прохождения изделием какого-либо датчика с учетом средней скорости движения за это время;

2. с прямым счетом импульсов;

3. с применением развертывающих систем.

Принципиальная схема измерителей первой группы приведена на рис. 121.

На линии движения изделия устанавливают два фотодатчика 1 и 2 на базовом расстоянии друг от друга, равном минимально возможному размеру изделия. Длина изделия равна Отрезок подлежит измерению. Если скорость изделия и постоянна, то , где время прохождения изделием от момента пересечения передним концом датчика 2 до момента пересечения задним концом датчика 1. В этом случае время может служить мерой отрезка изделия .

.

Практически использовать эту схему можно лишь в том случае, когда не только скорость перемещения данного изделия по время измерения постоянна, но также постоянна скорость и для всех изделий, что встречается сравнительно редко. В тех случаях, когда скорость от одного изделия к другому может меняться, необходимо измерять скорость для каждого изделия. Схема такой установки приведена на рис. 121,6. В этом случае на линии проката устанавливают еще один датчик 3 на расстоянии по ходу движения от датчика 1. По-прежнему принимается, что скорость изделия во время измерения остаётся постоянной, однако от изделия к изделию скорость может меняться. Скорость изделия определяется из соотношения где —время прохождения задним концом изделия расстояния . Тогда

Замерив интервалы времени и и разделив их один на другой, можно найти искомую длину - Таким образом, при использовании данного метода главной задачей прибора является деление друг на друга временных интервалов.

Деление временных интервалов можно произвести при помощи электронно-вычислительных машин или электрических схем с конденсаторами. Применение электронно-вычислительных машин рекомендуется, если требуется очень высокая точность или операцию деления можно передать счетно-решающему устройству, обслуживающему стан по ряду операций. В других случаях целесообразнее применять метод, использующий схемы с конденсаторами, сущность которого заключается в следующем. При делении интервал времени преобразуется в пропорциональное напряжение , где

- коэффициент пропорциональности. Гиперболическая функция времени аппроксимируется выражением