位移传感器在冶金炉炉体上的应用.pdfVIP

张 晋 (中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038) 强黟传撼器在 0 Applieation of Di rential 摘要：本文介绍了为控制冶金炉炉体的异常膨胀，通过安装在冶金炉炉顶和 炉体的膨胀位移传感器测量出膨胀位移量，从而适时调整炉体的弹性结构。 关键词：弹性骨架；弹性力系失衡，膨胀量检测；LVDT；LVDT特点 Abstract：The paper introduces for controlling the abnormal expansion of metallurgical furnace，through the expansion detection of LVDT installed in the roof side ofmetallurgical fum ace．the elastic contracture offurnace Can then be adjusted accordingly． Key words：Elasticity framework；Unbalance ofelasticity force；Expansion detection； LVD LVDTcharacters 1 引言 冶金炉的骨架有弹性和刚性之分。刚性骨架不可调节，弹性 骨架可依据炉体的膨胀进行适 当的调节。采用弹性骨架设计的炉 体，其弹性骨架与熔池炉体共 同组成立体框架结构。弹性骨架的 主要作用是 ，在炉子生产运行过程 中，在保证炉子整体性的前提 下控制炉子均衡膨胀，从而达到增加炉子运行的安全性和提高炉 子运行寿命的 目的。 2 弹性骨架工作原理及弹性力系失衡的原因 在生产运行中，炉体将 自身的热应力通过膨胀传递给弹性骨 架结构 ，骨架又将弹簧的夹紧力施加给炉体 ，相互间的作用与平 衡就决定了炉子的膨胀变化。弹簧分布的原则是在相对称的受力 面上对称区域上的弹簧受力相等。 弹性力系失衡的原因主要有以下几种： 76 备锄 叠AUTOMATION PANORAMA 201 1 o1 (1)水冷件漏水，使耐火砖产生异常膨胀，增大该部位的炉体 膨胀力。 (2)炉体温度的变化，耐火砖在不同的工作温度下有不同的膨 胀量。 (3)炉子砌体部分检修变化 ，新换耐火砌体的膨胀要明显大于 旧砌体 ，使弹性结构的夹紧力出现不足。 3 弹性力系失衡的检测 弹性结构力系的失衡是一种常见的必然现象 。出现力系失衡 后，现场必须进行调整使之重新恢复平衡，否则炉子将会发生异 常的膨胀。因此检测炉体不同部位的膨胀量 ，供工艺工程师对弹 性结构的工作状况进行分析，从而准确把握炉子膨胀的原因和发 生趋势适时调整弹簧结构。 传统的炉体膨胀量检测是在炉子纵向梁和端梁的不同部位焊 接一个钢棒 ，在靠近钢棒的位置安装有一个印有刻度的钢标尺 ， 工人定期用粉笔在标尺上画标记 ，此方法既粗劣又增大了工人的 劳动强度。而现在设计上采用了一种叫差动变压器式位移传感器 (LVDT，Liner Variable Differential Transformer)，它将膨胀量预 先转变成位移量 ，将直线移动的机械量转成 电量 ，使纵向梁和端 梁的膨胀量通过电信号方式送至厂区DCS，供工艺工程师能实时 在线地在控制室看到膨胀量，通过分析预测适时适量调整弹簧力 系，从而有效控制炉体的异常膨胀 。 4 LVDT传感器原理及特性 LVDT位移传感器工作原理简单地说是铁芯可动变压器 ，其 结构示意 图如图1所示。 LVDT是由一个初级线圈 ，两个次级线圈， 铁芯及线圈骨架 ，外壳等部件组成。当铁芯在线 圈中间位 置时，次级线圈S1、S2所感应 的电压 相等 ，由于输 出是反 向串接 ，所 以输出 电压 为 零 (如 图2所示 )；当铁芯 向上移动时 ，线圈S1 和线圈P之间互感量增加 ，次级线圈S1感应电压 v1升高 ，线圈s2和线圈P之间互感量减少 ，次级 线圈s2感应 电压V2降低 ，两线圈电压的代数 和 V=VI+V2，随着铁芯向上移动呈线性增加。当铁 芯向下移动时，两线圈电压变化相应与之相反， v1与V2的代数和随铁芯向下移动线性增加 (因S1 和S2线圈是反向串接)，如图3所示次级线圈电压 与铁芯移动距离之间关系，即输出特性曲线。 P S1 S己 图1结构示意图 图2 电气原理图 J l ／ 己 图3输出特性曲线 LVDT的特点 是结构 简单 ，工作可 靠 ，寿 命长，灵敏度高，每毫米位移量输出信号电压 高达几百MV，精度可达0．05％，分 辨率一般 为 0．1“m，可测量位移量为 ±0．1～±500mm，动态 特性好，可用于高速在