В течение последних десятилетий основным средством для измерения усилия прокатки служили датчики (мессдозы), устанавливаемые либо под нижней, либо над верхней подушками валков.
Мессдоза, по существу, является измерителем деформации своего упругого элемента под действием приложенного усилия. Для обеспечения равномерного распределения напряжения по сечению чувствительного элемента требуется, чтобы отношение высоты к поперечному размеру было не менее 6. На практике идут на снижение точности и выбирают это соотношение равное ~2. Для выполнения даже этого соотношения датчики измерителей усилия прокатки для крупных клетей должны были бы иметь высоту около метра.
Поскольку такие габариты неприемлемы, конструкторы мессдоз, стремясь уменьшить погрешность измерения, распределяют по всему объему чувствительно-го элемента датчика как можно большее количество преобразователей деформации в электрический сигнал и минимизируют размеры контактных поверхностей. Это значительно снижает погрешность, в особенности ее случайную составляющую, т.е. неповторяемость.
Большая величина неповторяемости неприемлема для технологии. Поэтому именно повторяемость (воспроизводимость) должна регламентироваться обязательно в паспорте на измеритель.
На практике при установке мессдозы в клети стана возникают условия измерения усилий прокатки с повышенной погрешностью нежели при калибровке мессдозы.
- Любой перекос валковых подушек приводит к изменению контактных усло-вий, и, следовательно, к появлению случайной составляющей погрешности.
- Несоответствие геометрических параметров (размеров, неплоскостности, непараллельности и т.д.) опорных поверхностей калибровочного пресса с опорными поверхностями на стане в большинстве случаев дают систематическую погрешность до 10%.
- Еще одним источником погрешности измерения усилия прокатки является трение подушки о станину. Величина потерь на трение составляет не менее ±1,0% от усилия прокатки, предопределяя такую же величину случайной погрешности мессдоз.
Мессдозы это громоздкое дорогостоящее оборудование, вызывающее значи-тельные трудности при его эксплуатации и подверженное поломкам, т.к. мессдозы непосредственно воспринимают силовые и ударные нагрузки при прокатке.
У потребителей, как правило, отсутствует оборудование для регулярной поверки мессдоз, а их длительная эксплуатация, строго говоря, происходит с на-рушением требований эксплуатации.
Проанализировав свой и мировой опыт внедрения мессдоз, ТЕХНОАП предлагает другие возможности измерения усилий прокатки.
Реальной альтернативой мессдозам в течение многих лет считались измери-тели растяжения стоек станин - экстензометры. Действительно, значительное пре-вышение высоты стойки станины над размерами ее поперечного сечения создают предпосылки для качественных измерений. Однако температурные деформации станин мешали получить удовлетворительный результат.
В настоящее время с развитием вычислительной техники аддитивную состав-ляющую температурной погрешности удалось весьма заметно снизить.
ТЕХНОАП разработал и внедрил систему "Силоизмеритель ЭТА" с использо-ванием экстензометров оригинальной конструкции (ЭТА), которые в комплекте с электронной аппаратурой и специализированным программным обеспечением по-зволили реализовать измерение усилия прокатки с необходимой точностью. Про-мышленное использование реализовано на станах горячей прокатки ММК, НЛМК, АМЗ, ЧМЗ.
Для получения высокой точности измерения на клети устанавливается четыре экстензометра (попарно на стойках обеих станин).
Экстезометры ТЕХНОАП герметичной конструкции имеют защиту от теплового излучения и механических воздействий Они не требуют проведения регламентных работ в течение всего срока службы.
Стоимости электронного оборудования и программного обеспечения сопоста-вимы с системами на базе применения мессдоз. Стоимость же силоизмерительных датчиков (экстензометров) значительно ниже.
Поскольку каждый экстензометр измерят деформацию delta(Li) своей стойке, пересчет его показаний в усилие прокатки (P) производится по закону Гука путем суммирования показаний всех четырех датчиков
P = Summ(delta(Li) * S * E/L)
где:
- delta(Li) - деформация стойки под действием усилия прокатки,
- S - площадь поперечного сечения стойки станины,
- L - длина базы измерения,
- E - модуль упругости материала станины.
Погрешность такого пересчета составляет менее 2% и определяется "неточными" знаниями размеров поперечного сечения колонны станины и модуля упруго-сти материала станины. Эта систематическая погрешность не превышает систематическую погрешность мессдоз.
Кроме того, при необходимости можно провести поверку (калибровку) измери-тельных каналов экстензометров непосредственно на стане при помощи сертифицированной системы ТЕХНОАП "Силоизмеритель - эталонная мессдоза" ТУ4214-001-45045299-05.
Поверка самих экстензометров легко реализуется вне стана с помощью стан-дартных высокоточных измерителей перемещений по разработанной типовой методике.
Таким образом, применение системы с экстензометрами ТЕХНОАП вместо мессдоз позволит:
- Обеспечить измерение усилия прокатки с достаточной точностью.
- Сэкономить капиталовложения потребителя при покупке системы.
- Повысить надежность измерения.
- Уменьшить эксплуатационные расходы на обслуживание.
- Проводить периодическую проверку системы непосредственно на стане.
- Устранить работы по переделке деталей клетей стана под мессдозы.
