Учитывая суровые условия эксплуатации на сталелитейных заводах, в том числе высокие температуры, сильную вибрацию, электромагнитные помехи, высокий уровень запыленности и влажности, преимущества использования магнитострикционных датчиков перемещения необходимо оценивать в контексте реальных производственных сценариев, как описано ниже.
Преимущества магнитострикционных датчиков перемещения на сталелитейных заводах: соответствие основным требованиям
Основные преимущества магнитострикционных датчиков перемещения обусловлены тем, что их принцип работы идеально соответствует условиям эксплуатации на сталелитейных заводах. Они особенно хороши в трех ключевых областях: высокоточное управление, стабильная работа в течение длительного времени и устойчивость к агрессивным средам. В частности, эти преимущества можно разделить на следующие пять пунктов:
1. Бесконтактное измерение: значительно продлевает срок службы и снижает затраты на техническое обслуживание
Оборудование сталелитейных заводов (например, гидравлические цилиндры прокатных станов и намоточные устройства) должно работать непрерывно в течение 24 часов. Традиционные контактные датчики (например, потенциометрические) часто выходят из строя из-за механического износа, что требует частых остановок для их замены.
В магнитострикционных датчиках измерение осуществляется за счет бесконтактной связи с помощью конструкции «магнитное кольцо + волноводный провод». Поскольку между подвижной частью (магнитным кольцом) и чувствительным элементом (волноводным проводом) отсутствует физическое трение, срок службы таких датчиков может превышать 100 000 часов (примерно 11 лет), что намного больше срока службы контактных датчиков, который составляет 1–2 года.
Например, на линии холодной прокатки на сталелитейном заводе после внедрения магнитострикционных датчиков частота ежегодного технического обслуживания модуля управления положением валков сократилась с 12 до 1 раза, продолжительность одного сеанса технического обслуживания — с 4 часов до 15 минут, а ежегодные затраты на техническое обслуживание — на 65 %.
2. Высокая точность + абсолютный выходной сигнал перемещения: соответствие требованиям к контролю качества на сталелитейных заводах
К сталелитейным заводам предъявляются чрезвычайно высокие требования по точности контроля толщины прокатываемого продукта (система автоматического регулирования толщины), размеров заготовки (машина непрерывного литья заготовок) и натяжения при намотке (наматывающее устройство) (обычно от ±0,1 мм до ±0,5 мм). При этом производство должно быстро возобновляться после отключения электроэнергии (без необходимости повторной калибровки).
Магнитострикционные датчики обеспечивают линейную точность до 0,01 % от полной шкалы (FS) и разрешение 0,1 мкм, что позволяет в режиме реального времени отслеживать изменения смещения на микрометровом уровне и обеспечивать точный контроль критически важных параметров, таких как зазоры между валками прокатного стана и вибрация кристаллизаторов машины непрерывного литья заготовок.
Они выдают абсолютные значения смещения (а не относительные), поэтому данные не теряются при отключении электроэнергии. При перезапуске повторная калибровка не требуется, что позволяет быстро возобновить производство (например, при перезапуске стана горячей прокатки после отключения электроэнергии датчик может возобновить работу в обычном режиме в течение 10 секунд, что позволяет избежать простоя на 1–2 часа, связанного с повторной калибровкой).
3. Высокая устойчивость к помехам: подходит для работы в условиях сложных электромагнитных помех и помех, создаваемых окружающей средой на сталелитейных заводах.
На сталелитейных заводах имеются мощные источники электромагнитного излучения, такие как высокочастотные двигатели и электродуговые печи. Кроме того, прокатные станы и машины непрерывного литья заготовок во время работы создают сильные вибрации (амплитуда которых может достигать 10 g), а производственная среда часто бывает запыленной и влажной (например, из-за охлаждающей жидкости при холодной прокатке и охлаждающей воды при горячей прокатке).
Устойчивость к электромагнитным помехам: волноводный провод датчика имеет экранированную конструкцию, а схема электронного блока оснащена защитой от электромагнитных помех (электромагнитной совместимости). Датчик выдерживает радиочастотные помехи до 30 В/м, обеспечивая стабильную передачу сигнала в системах автоматического регулирования толщины и предотвращая отклонения по толщине, вызванные электромагнитными помехами.
Устойчивость к вибрации и ударам: измерительный стержень изготовлен из нержавеющей стали марки 304, а конструкция крепления внутреннего волноводного провода обеспечивает высокую устойчивость к вибрации. Он обеспечивает точность измерения ±0,2 мм даже в условиях эксплуатации с амплитудой 5 g и частотой 50 Гц, значительно превосходя по этому показателю фотоэлектрические датчики (которые подвержены рассогласованию при вибрации);
Высокий класс защиты: основная продукция имеет класс защиты IP67/IP68 и способна выдерживать попадание пыли и кратковременное погружение в воду. Она подходит для использования в условиях повышенной влажности в зонах кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок, а также в условиях высокой температуры и задымленности на станах горячей прокатки.
4. Широкий диапазон рабочих температур: подходит для использования как в высокотемпературных, так и в низкотемпературных зонах сталелитейных заводов.
Температура в разных зонах сталелитейного завода может сильно различаться: температура вблизи кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок может достигать 150 °C, а в станах холодной прокатки опускаться до -10 °C. Традиционные датчики (например, емкостные) подвержены дрейфу при высоких температурах и медленно реагируют при низких температурах.
Магнитострикционные датчики обычно работают в диапазоне температур от -40 °C до 125 °C (некоторые высокотемпературные модели могут работать при температуре до 150 °C). Благодаря использованию алгоритмов температурной компенсации, компенсирующих тепловое расширение и сжатие, они сохраняют стабильную точность даже в станах горячей прокатки (где температура окружающей среды колеблется от 80 °C до 100 °C), предотвращая тем самым увеличение процента брака из-за температурного дрейфа.
Встроенный магнитострикционный датчик перемещения высокого давления серии Miran MTL3 на гидравлическом цилиндре
Применение магнитострикционного датчика перемещения Miran MTL3. Наружная установка
Применение магнитострикционного датчика перемещения Miran MTL3. Наружная установка.jpg
5. Гибкая установка: возможность адаптации к сложным конструкциям оборудования на сталелитейных заводах
Пространство для установки оборудования сталелитейного производства (например, гидравлических цилиндров и роликов моталок) ограничено, при этом существуют различные типы интерфейсов (например, резьба M18, фланцы).
Магнитострикционные датчики имеют несколько вариантов монтажа (боковой, верхний и встраиваемый) и кабельных вводов (кабельные вводы и авиационные разъемы). Их можно встроить непосредственно в корпус гидравлического цилиндра (внутренний монтаж) или установить снаружи (внешний монтаж), не внося существенных изменений в существующее оборудование.
Таким образом, в основных производственных процессах сталелитейных заводов (таких как системы автоматического регулирования подачи на прокатных станах, формы машин непрерывного литья заготовок и моталки) преимущества магнитострикционных датчиков перемещения, в том числе бесконтактный принцип работы, длительный срок службы, высокая точность и устойчивость к агрессивным средам, не могут быть заменены традиционными датчиками.
