体通过风箱5的喷嘴16以较高流速冲击带钢13时，由于两侧气流的瞬态不平衡产生的压差，而这种压差在薄带表面形成的力和力矩，是带钢13发生了如图5的三种不同行为方式的振动。一种方式是平移，即一侧的压力(表面气压的面积的积分值)明显高于另一侧时，金属板整体向压力值低的一侧移动，使得带钢13从长度方向出现了 C形弯曲。第二种方式是扭摆，也是薄板最为常见的振动形式，这种振动发生的原因是两侧压力没有明显差别，但靠近边缘处的气压分布构成了力矩，这种力矩驱使薄板绕薄板纵向中心线扭转，又由于薄板自身的弹性力回复到中心位置，从而往复扭摆振动。第三种方式是翼动，该方式多见于超宽薄板(通常宽厚比大于2000)，或边缘材料的机械强度明显低于中部，其原因多为薄板边缘的气流发生了涡的脱离，形成了涡激振动。第三种振动方式通常在非常靠近边缘处发生了位移量的差异，需要在带钢13的边缘处密集布置非电磁感应式的探测元件才能监测到，本发明中所述的方法受测量手段的局限，不适用于监测此种振动，故后面不对翼动的带钢振动测量做赘述。
[0049]当带钢在气流冲击下发生上述形式的振动时，金属位移探头8将检测到的带钢13与探头端部的距离值转化为电信号，通过金属位移探头信号线缆17传输至位移信号变送器18，将信号放大为4?20mA或O?5V信号，供信号采集电脑19读取。信号采集电脑19通过数据采集卡和转化软件，转为实际的距离值并按照时间顺序和信号通道来储存。根据实验经验，带钢的振动频率在20Hz以下，最大能量频谱带集中在2?4Hz，因此位移值的采集频率不低于200Hz即可。位移测量在气压波动相对稳定后，开始进行数据采集，采集时间不宜少于60s，通常不超过300s。
[0050]逐步增大气体流量，重复上述过程。当调节风箱入口调节阀4到极限位置后，需要将风机出口调节阀2的开度增大。
[0051]第六步，振动测量数据的后处理。对带钢振动中的位移变化数据以及对应的时间值，通常采用傅里叶频谱变换方法(简称FFT)。频谱分析的作用主要是分析振动波形中包含怎样的频率分量，具有多大的强度。频谱分析中的振幅为振动的真实振幅经过傅里叶变换后相对的一个模拟信号量幅值大小，表征振动能量强度的大小。经过变换后的典型的能量频谱图通常为双峰或四峰型，较为典型的形式如图8所示。有峰值的频率段，也是气流冲击力与带钢发生共振较为强烈的区域，当对振动采取抑制措施时，应根据频谱分析的结果采取相应的措施，尽可能使带钢避开振动能量强度大的频率段。
[0052]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种用于测量气体冷却段带钢振动情况的系统，其特征在于，包括气体喷吹装置、带钢固定装置和位移测量装置； 所述气体喷吹装置包括依次连接的风机(I)、风机出口调节阀(2)和风道总管流量计(3)，还包括设置在带钢(13)两侧的左风箱(5a)和右风箱(5b)，所述风道总管流量计(3)与左风箱(5a)之间设有左风箱入口调节阀(4a)，所述风道总管流量计(3)与右风箱(5b)之间设有右风箱入口调节阀(4b);所述左风箱(5a)和右风箱(5b)上分别设有左取压孔(6a)和右取压孔(6b)，所述左取压孔(6a)通过软管连接左压差计(7a)，所述右取压孔(6a)通过软管连接右压差计(7b); 所述位移测量装置包括多个平行布置在所述带钢(13) —侧的位移探头(8)，所述位移探头(8)通过线缆(17)依次与位移信号变送器(18)和信号采集电脑(19)连接。
2.根据权利要求1所述的用于测量气体冷却段带钢振动情况的系统，其特征在于，所述带钢固定装置包括上支承辊(9a)、张力计辊(11)、纠偏辊(12)和下支承辊(9b)，所述带钢(13)的上端通过固定在上固定点(10a)，带钢(13)水平穿过上支承辊(9a)，经张力计辊(11)转向后，变为垂直向下，从左风箱(5a)和右风箱(5b)之间穿过后，再经转向纠偏辊(12)变为水平方向，经下支承辊(9b)后于下固定点(1b)处固定带钢(13)的下部端点。
3.一种用于测量气体冷却段带钢振动情况的方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、标定位移测量系统，测定相邻探头的最小间距，以及探头到带钢边缘的最小距离； 52、进行气体喷吹系统的P-V实验，建立从左取压孔和右取压孔中取得的静压与气体流量之间的数量关系； 53、在带钢的一侧安装位移探头； 54、组装权利要求1所述的测量气体冷却段带钢振动情况的系统，并启动系统；当带钢在气流冲击下发生振动时，位移探头将检测到的带钢与探头端部的距离值转化为电信号，通过金属位移探头信号线缆传输至位移信号变送器，将信号放大转换，供信号采集电脑读取，信号采集电脑通过数据采集卡和转化软件，将信号转为实际的距离值并按照时间顺序和信号通道来储存； 55、进行带钢在气体冲击下的振动实验；实验遵循从低流量到高流量的原则，逐渐增大流量，记录数据，直至带钢振幅过大即将触碰到探头的工况； 56、对振动测量数据进行频谱分析。
4.根据权利要求3所述的用于测量气体冷却段带钢振动情况的方法，其特征在于，所述步骤SI中标定位移测量系统的方法具体为:取带钢的一小块作为标定面，用等厚度的一组玻璃片作为测量标尺，将位移探头放置在η块同等厚度d的玻璃片上，探头与标定面的标准高度H = n*d，以此值去校准电脑上的读数。
5.根据权利要求3所述的用于测量气体冷却段带钢振动情况的方法，其特征在于，所述步骤SI中测定相邻探头的最小间距，以及探头到带钢边缘的最小距离的方法为:放置两个探头，保证两个探头之间的间距足够大，并且探头与带钢边缘的距离足够大，此时的位移的读数为标准读数；将其中一个探头向金属板边缘处缓慢移动，直到读数发生明显变化，记下此时探头中心到带钢边缘的距离El ;将两个探头逐渐向钢板中部逐渐靠近，当读数明显发生变化时，记下此时两个探头的中心距离E2。
【专利摘要】本发明涉及一种用于测量气体冷却段带钢振动情况的系统和方法，其系统包括气体喷吹装置、带钢固定装置和位移测量装置；气体喷吹装置包括依次连接的风机、风机出口调节阀、风道总管流量计、左风箱和右风箱；位移测量装置包括、位移探头，位移探头通过线缆依次与位移信号变送器和信号采集电脑连接；其方法包括以下步骤：S1、标定位移测量系统；S2、进行气体喷吹系统的P-V实验；S3、安装位移探头；S4、组装测量气体冷却段带钢振动情况的系统；S5、进行振动实验；S6、对振动测量数据进行频谱分析。本发明可以对正在研究开发中的气体喷箱引起的带钢振动危害性进行测试评估，也可以对正在调试或生产的冷轧金属薄板机组的板带安全性进行监测。
【IPC分类】B21B38-00, B21B45-02
【公开号】CN104550264
【申请号】CN201410815756
【发明人】廖慧, 伍成波, 李江波, 张荣明
【申请人】中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日...