بخشی از مقاله
چکیده
یکی از چالشهاي صنایع فولادسازي سنجش ارتفاع سرباره به همراه وزن با توجه به شرایط محیطی سخت به عنوان معیاري از تولید و حمل و نقل آن توسط مکانیزمهاي پاتیل بر میباشد. طرح پیشنهادي حاضر براي سنجش وزن و ارتفاع سرباره آن به همراه سیستمی براي تشخیص ورود فولاد در پاتیل است. از مزیتهاي این طرح مکانیزه کردن سیستم تزریق آنتی فوم براي کاهش ارتفاع سرباره در پاتیل، جلوگیري از سرریز آن بر روي زمین و کاهش خطرات احتمالی میباشد.
همچنین با استفاده از سیستم تشخیص سرباره از فولاد امکان ورود فولاد مذاب به پاتیل حداقل شده که خود مزایایی را هم براي واحد فولادسازي و هم براي واحد حمل و نقل سرباره به همراه دارد. طرح حاضر امکانی را فراهم میکند تا امکان ثبت شماره هر پاتیل به همراه وزن آن به صورت مکانیزه فراهم شود تا هم امکان گزارشگیري براي واحد حمل و نقل سرباره به صورت روزانه، ماهانه و سالانه فراهم شود و هم تعمیر و نگهداري پاتیلها به سهولت انجام شود. همچنین سیستم تشخیص سرباره از فولاد مذاب این امکان را براي واحد فولادسازي فراهم میکند تا از ورود فولاد مذاب به پاتیل مطلع شود و به این صورت هم راندمان تولید زیاد میشود و هم خطرات احتمالی از ورود فولاد مذاب به پاتیل کاهش مییابد.
مقدمه
به هنگام ذوبگیري در صنایع فولادسازي سربارههایی روي مواد مذاب قرار میگیرند، این سربارهها از جنس فولاد نبوده و وجود آن ها در مذاب باعث کاهش کیفیت فولاد تولیدي میگردد. به همین دلیل آنها را در پاتیلهاي مخصوص حمل سرباره ریخته و سپس توسط مکانیزمهاي پاتیلبر به سمت حوضچهها براي تخلیه انتقال میدهد. در پژوهش انجام شده حاضر امکانی فراهم میآید که اطلاعات مربوط به وزن قبل از بارگیري توسط مکانیزم پاتیلبر مستقیماً براي اپراتور قابل مشاهده باشد ضمن اینکه با استفاده از تجهیزات سنجش سطح، ارتفاع پاتیل سرباره نیز مشخص است و در صورت لزوم تزریق آنتی فوم به صورت خودکار انجام می شود.
تلفیق این دو سیستم با هم به همراه سیستم تشخیص فولاد مذاب از سرباره، اتوماسیون کاملی را براي واحد حمل و نقل سرباره و فولادسازي فراهم میکند که امکان ورود فولاد مذاب به هر پاتیل به حداقل ممکن برسد. وزن هر پاتیل قبل از بارگیري توسط مکانیزم پاتیلبر ثبت میشود تا دیگر نیازي به ثبت دستی توسط متصدي مربوطه نباشد، ضمن اینکه امکان گزارشگیري روزانه، ماهانه و سالانه به صورت نموداري نیز فراهم میشود.
روش تحقیق
عموماً سیستمهاي مختلفی براي سنجش وزن، ارتفاع سطح مذاب و تشخیص سرباره از مذاب استفاده میشوند که در ادامه به توضیح در مورد این سیستمها میپردازیم. در ابتدا سیستمهاي توزین وزن استاتیک و سیستمهاي سنجش ارتفاع سطح بررسی و سپس سیستمهاي تشخیص فولاد مذاب از سرباره توضیح داده میشود. در انتها نیز تلفیق این سه سیستم با هم و مزایا آن براي صنایع فولادسازي بیان میگردد.
سیستم توزین استاتیک براي پاتیل در حال بارگیري
به طور کلی سنسورهاي مختلفی براي سنجش وزن وجود دارد که از آن جمله میتوان به سنسورهاي لودسل - فشاري، کششی، خمشی - ، هیدرولیک، پیزو و... اشاره کرد. لودسل سنسور حسگر وزنی است که در سیستمهاي توزین مورد استفاده قرار میگیرد. این سنسور تغییرات وزن را به تغییرات جریانی یا ولتاژي تبدیل کرده و آن را به سیستمهاي کنترلی انتقال میدهد. مکانیسم عملکرد لودسل بر اساس، تغییرات طول ناشی از وارد شدن وزن میباشد که سبب تغییر در خروجی لودسل میشود.
سنسورهاي هیدرولیک از دو قسمت مکانیکی و الکتریکی تشکیل شدهاند، قسمت مکانیکی که شامل سیلندر روغن و قمستهاي مربوط به آن میباشد و قسمت الکتریکی که فشار وارده به روغن را، اندازهگیري می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند. سنسورهاي پیزو از مواد پیزوالکتریک ساخته شدهاند، مواد پیزوالکتریک موادي هستند که فشار یا کشش مکانیکی را به انرژي الکتریکی متناسب تبدیل میکنند. این مواد به صورت مکانیکی به هم متصل میشوند، سپس ولتاژ با پلاریته مخالف به آن اعمال میشود. فیلمهاي پلیمر پیزوالکتریک توانایی تبدیل گرما به انرژي الکتریکی را دارند .[1]
سیستمهاي سنجش ارتفاع سطح
سیستمهاي مختلفی با توجه به شرایط محیطی براي سنجش ارتفاع سطح مذاب وجود دارند که از آن جمله می توان به سنجش سطح از طریق امواج فرکانس رادیویی، سنجش سطح از طریق لیزر، سنجش سطح از طریق امواج آلتراسونیک و سنجش سطح از طریق پردازش تصویر نام برد. در ادامه دو روش که به صورت عمده در صنایع فولادسازي براي سنجش ارتفاع مذاب استفاده میشود به طور مختصر توضیح داده خواهد شد.
سنجش سطح از طریق امواج فرکانس رادیویی
ویژگی امواج فرکانس رادیویی این است که در برخورد با سطح جسم، باز میتابند. میزان این بازتاب با ثابت گذردهی اجسام مرتبط است. هر ماده اي که داراي ضریب گذردهی بزرگتر از 1/8 باشد این امواج را از خود عبور نمیدهد و باز میتاباند. سطحسنجهاي راداري که با امواج فرکانس رادیویی کار میکنند به دو دسته سطحسنجی با ارسال موج پیوسته با فرکانس متغیر1 و سطحسنجی با استفاده از امواج پالسی2 تقسیم میشوند. سطح سنجی از طریق موج پیوسته با فرکانس متغیر FM-CW یکF روش غیر مستقیم در اندازهگیري فاصله میباشد.
در این روش فرکانس فرستنده Fبین دو مقدار 1 و 2 تغییر داده میشود. تفاوت بین فرکانس سیگنال انتقالی و سیگنال بازگشتی d اندازهگیري شده، این تفاوت فرکانسی معیاري براي اندازهگیري زمان و در نتیجه اندازهگیري فاصله میباشد. در شکل 1 تفاوت فرکانسی بین سیگنال ارسالی و بازتابی نشان داده شده است. سطحسنجهایی که به صورت پالسی کار میRFکند، اندازهگیري سطح را از طریق اندازهگیري مدت زمان رفت و برگشت پالس امواج رادیویی در برخورد با سطح انجام میدهند. در این روش پالسهایی در فواصل زمانی معین از فرستنده ارسال میشود. پالس ارسال شده به سطح مورد سنجش برخورد میکند. پس از بازتاب از سطح، گیرنده پالس⁄2راVTدریافتX= میکند.
