센서가 현대 펄프 기계 온라인 검측 및 정보화에서의 실제 응용

방직은 우리 인민경제의 중요한 버팀목이고 수출외화획득의 중요한 원천이며 현대직조설비는 방직생산의 다수확의 보장이다.현대 직조 설비는 정밀 기계 가공, 전기 전자, 유압, 기동, 계기, 유욕, * 윤활, 컴퓨터 제어를 결합하여 다학제 과학 기술 발전의 성과를 복합한다.펄프 공정은 방직 공장의 심장이다."펄프 분, 천기 개반", 밖에도 좋은 펄프가 있는데, 천을 반으로 짰다는 말과 같다.그러나 방적기는 방적공예목표를 실현하는 기초로서 방적기에서"신경계통"의 각종 센서로서 각종 공예목표를 자동적으로 검측하고 제어하는 중요한 부분이며 전자기술이 전기기계화된 현대방직분야에서 구체적으로 구현된것으로서 현대방적기가 전통방적기와 구별되는 중요한 표지이다.현대 펄프기의 발전 추세는 바로 자동화(자동 검측과 제어)와 정보화(적시, 정확, 전면, 자화, 도형화, 네트워크화의 피드백과 처리)이다.센서의 사용은 현대 펄프 자동화와 정보화 건설의 전제이다.방직공정기술자는 과거의"기계유지보수와 전기유지보수가 서로 분리되고 관리인원, 공예인원과 설비보수인원이 분리된다"는 리념을 버려야만 새로운"기계전기체화, 공예와 설비가 서로 침투하고 서로 융합"하는 새로운 형세에 적응할수 있다.센서라는 첨단 기술이 펄프기에서의 구체적인 응용을 파악하는 것은 기술자가 설비의 종합 성능을 파악하는 데 도움이 될 수 있으며, 설비 유지보수, 기술 개조와 제품 승격을 위해 기초를 닦을 수 있다.따라서 센서 자체 펄프기에서의 구체적인 응용에 대한 검토가 필요하다.

1. 펄프용 센서의 주요 유형 및 성능 평가

1.1 정의 및 주요 유형

집 표준 GB7665-87 쌍의 센서에 따라 정의: 측정된 것을 느끼고 정해진 법칙에 따라 사용 가능한 신호로 변환할 수 있는 부품이나 장치는 일반적으로 민감한 부품과 변환 부품으로 구성된다.센서는 일종의 검측 장치로 정보의 전송, 처리, 저장, 디스플레이, 기록과 제어 등 요구를 만족시키기 때문에 검측과 자동 제어와 정보화의 전제이다.신형 펄프기에 사용되는 센서는 작동 원리에 따라 저항 (주로 열 민감, 습민 등), 전감, 홀, 초음파, 응변편, 광전 등 센서로 나뉜다.측정된 물리량에 따라 강력, 변위, 속도, 온도, 습도 및 각도 등 센서로 나뉜다.

1.2 성능 평가

센서의 성능은 정적 특성과 동적 특성으로 측정되며, 정적 특성의 주요한 참조는 선형도, 민감도, 해상도와 지체 등이다.동적 특성은 일반적으로 단계 응답 및 주파수 응답 표현을 사용합니다.

2. 센서가 신형 펄프기에서의 응용

센서는 신형 펄프기에서 경축 퇴전 직경, 회습률, 건조통과 펄프 슬롯 온도, 각 구역 장력, 각 구역 신장률, 운행 속도, 검측 등에 사용된다.

2.1 백금 열 저항식 온도 센서는 온도 측정과 제어에 사용된다

2.1.1 센서의 선택

공업응용에서 온도의 검측은 열전쌍과 열저항 두가지 형식이 있는데 열전쌍처럼 500 ℃ 이상의 비교적 높은 온도를 측정하는데 적용된다.500 ℃ 이하의 중, 저온도에 대하여 열전쌍의 출력의 열전세는 매우 작으며, 이는 2차 계기의 증폭기, 교란 방지 조치 등에 대한 요구가 매우 높기 때문에 그렇지 않으면 측정을 실현하기 어렵다;그리고 비교적 저온 지역에서는 냉단 온도의 변화로 인한 상대적 오차도 두드러진다.그러므로 열저항온도측정기를 저온도와 같이 사용하는 것이 적당하다.펄프 기계의 건조통의 건조 온도는 150 ℃ 보다 낮고, 펄프 온도는 100 ℃ 보다 작거나 같기 때문에 열저항식 센서를 채택할 수 있다.

2.1.2 열 저항 센서의 온도 측정 원리와 선택

열저항은 저항의 열효과에 근거하여 온도를 측정하는데, 즉 저항체의 저항값이 온도의 변화에 따라 변화하는 특성이다.따라서 감온열 저항의 저항값 변화만 측정하면 온도를 측정할 수 있다.주로 금속열저항과 반도체열민감저항 두 종류가 있다.금속 열 저항의 특징은 측정이 정확하고 안정성이 좋으며 성능이 믿을 만하여 공정 제어에서 광범위하게 응용된다.

저항값은 온도와 마찬가지로 다음과 같은 근사 관계식을 사용할 수 있습니다.

Rt=Rt0[1+α(tt0)]

식중: Rt는 온도 t일 때 임피던스입니다.Rt0이 온도 t0(일반 t0 = O ℃)인 경우 저항값에 해당합니다.알파는 온도계이다.

2.1.3 백금 열 저항 센서의 펄프 기계에서의 응용

펄프 기계는 주로 금속 백금 열 저항 센서를 사용한다.정방기 GA308, SUCKER-S432 펄프기, 등 펄프는 Pt-100 백금 열 저항을 사용하며, 측정 범위는 0~200 ℃, zui 큰 전류 20mA이며, 구리 저항에 비해 백금 저항 정밀도가 높고, 중성과 산화성 매체에 적용되며, 안정성이 좋고, 일정한 비선형을 가지고 있으며, 온도가 높을수록 저항 변화율이 작다.

백금 열 저항 온도 센서 검측 및 결합 제어 단위는 펄프 온도, 건조 온도를 공정 범위 내에서 제어합니다.이 센서는 열 저항 센서에 속한다.

2.1.4 백금 열 저항 센서가 온도를 측정하는 방법

백금 열 저항 온도 센서가 감지하는 건조기 또는 장액 온도는 브리지를 통해 온도와 비례하는 전압 신호를 출력하고, 연산 증폭기를 통해 A/D 변환기에 진입하며, 전압 아날로그 신호를 문자 신호로 변환하고, 광전 격리기를 통해 마이크로프로세서 CPU에 송출하며, 실제 온도와 예정된 온도의 차이는 CPU를 통해 일정한 법칙에 따라 연산하여 출되며, 광전 격리기, D/A 변환기와 전류 드라이브를 통해 아날로그 신호를 형성한다;제어 단위는 분리식 또는 비트식 제어 방식을 사용하며, 분리식 제어 방식은 전자기 밸브가 박막 밸브의 개폐를 제어하고, 온도가 설정치보다 낮으면 증기를 켭니다.이런 방식은 열관량이 매우 많은 건조기에 있어서 검측 정밀도가 매우 떨어지며, 현재 이미 PID 조절 기능을 갖춘 비트 제어 방식으로 대체되었다.

GA308、칼마이어, 진전구 HS20, HS40, 주크 S432 펄프 기계 등이 이 방식을 채택하고 있는데, 그 특징은 비례 밸브를 통해 선형으로 실린더 밸브의 개도를 조절할 수 있고, 증기 유량을 제어할 수 있다는 것이다. 즉 설정치에 가까울수록 증기 밸브는 점점 작아지고, 반대로 온도를 제어할 수 있다.

2.2 초음파 변위 센서는 경축 회전 직경 검측에 응용된다

퇴선 구역의 각 경축 사이의 경사 퇴선 장력을 보장하는 것은 펄프 공예 통제의 중요한 내용이다.전통적인 펄프 기계는 킬로미터 클립 쪽지와 경축 클립 조절 제동력을 결합하여 경축의 퇴회전 장력을 제어하고, 각 경축의 퇴회전 장력이 균일하도록 보장하여 기계의 백회사를 감소시킨다. 주크 SUCKER-S432 신형 펄프 기계의 AB 장력 조절기는 기계 장력 측정 장치를 사용하여 퇴회전 장력을 측정하고, 피드백 기동 비율 조절 밸브와 설정 값을 비교한 후, 출력 기압 신호로 퇴장력 조절, 기계 피드백 제어 장치를 여전히 조정한다.

정방직기의 GA301 펄프는 초음파 센서로 경축의 회전 지름을 감지하고, 컴퓨터는 제동 실린더의 기압을 자동으로 조정하여 회전 장력을 일정하게 유지한다.초음파 센서는 초음파의 반사 특성을 이용해 공간 측정과 위치를 정한다.테스트 거리가 짧기 때문에 감쇠성은 무시할 수 있습니다.

2.3 습도 측정 센서가 습기 회수율의 측정, 피드백에 사용

펄프의 회습률은 펄프의 품질을 평가하는 중요한 지표이다.회습률은 장막의 탄성, 장사 내마모성, 직조 개구 선명도, 회습률이 너무 높으면 좁은 폭의 긴 사이즈의 천을 초래할 수 있다.따라서 회습률에 대한 검측은 제어구와 관련된 중요한 의의가 있다.펄프기는 습성 저항 센서를 채용하여 펄프의 습기 회수율을 측정한다.

2.3.1 테스트 원리

방직재료의 전도성은 함수량에 따라 다르며 회습률과 펄프저항은 다음과 같은 관계에 부합된다.

W=a+blgr

식중: W는 펄프 회습률 (%);R은 펄프 저항(Mº);A, B는 보통이며 섬유의 종류, 사선의 밀도에 의해 결정됩니다.

저항과 회습률의 대비례 관계로 인해 회습률이 아주 작은 변화가 발생할 때 저항치는 매우 크게 변화하기 때문에 이런 원리에 따라 설계된 측정 기기는 매우 높은 민감도와 정밀도에 도달할 수 있다.

2.3.2 테스트 방법

습도 측정 센서인 습도 측정 전기는 펄프에 정량의 측정 전압을 더하고, 회습률의 변화에 따라 펄프 저항이 변화하며, 펄프를 통과하는 전류도 상응하게 변화한다. 변화된 전류는 제어기에서 확대되어 전압 신호로 전환된다. 미리 설정된 회습률 전압과 비교한 후 제어 회로에서 펄스 신호를 발신하고, 펄프 승강 속도(홀 속도 측정 발전기와 결합) 를 제어한다.

GA301 펄프기는 미국 Strandberg사가 생산한 M601 습도 측정기를 사용한다;주크 SUCKER-S432 펄프는 RMSR-7K 습도 측정기 등을 사용하며 모두 습도 저항 센서에 속한다.

2.4 저항 변조편식 장력 센서 검측 펄프 장력

펄프의 각 구역 장력은 펄프의 중요한 공예 내용이며, 같은 펄프의 각 구역 장력의 통제 원칙은 작은 퇴회전 장력, 마이크로 펄프 슬롯 장력, 균일 건조 장력, 중분 교수력, 큰 권회전 장력이다.이 공예 목적을 실현하기 위해서는 펄프의 각 구역에 대해 검측을 해야 하는데 이것은 공예 조절 통제의 전제이다.

2.4.1 응변편 장력 센서의 응용

응변편식장력센서는 펄프기 각 구역 (펄프홈, 건조, 분리 및 롤링) 의 장력 크기를 측정하고 쌍곡선철포 (예를 들면 주크 SUCKER-S432 펄프기), 쌍곡선철포 + XP1 (예를 들면 중국 타이완 대아 TAYA500, 정방적기 GA301 펄프기 등) 및 비교적 각 구역의 주파수변속기를 사용하여 정방적기 각 구역의 각 구역의 장력 변속기 를 각 구역으로 조절한다.

카르마이어, 쓰쿠다 마장사기는 응변편식 압력센서를 사용하여 퇴전장력을 측정한다. 경사장력의 합력은 검측롤러 베어링 하단에 위치한 압력센서에 작용한다. 센서가 보내는 전류 또는 전압 신호 입력 제어 시스템. 제어 시스템은 측정값과 설정값을 비교, 계산한다. 전기 제어 비례 밸브에 대한 제어 전류 또는 전압을 바꾸고 비례 밸브의 출력 기압을 조정하여 가압 실린더가 경직축에 대한 제동값을 바꾸고 제동값을 설정한다.따라서 퇴회전 장력의 고정을 유지하는데, 이러한 제어 형식은 검측 롤러가 고정되어 있기 때문에 흔들려야 하기 때문에 관성의 영향을 줄일 수 있으며, 민감도는 주크 펄프기보다 높다.

2.4.2 저항 변형 센서 작동 원리

저항 응변 효과 원리를 바탕으로 금속 저항사로 저항 응변 필름을 만들어 탄성체에 붙인다.측정할 때 탄성체가 힘을 받아 변형될 때 응변편의 민감한 울타리도 함께 변형되며 그 저항값에 상응한 변화가 발생하여 전환회로를 통해 전압이나 전류의 변화로 전환된다.

저항응변계는 기계응변을 △R/R로 변환한 후(△R은 저항값 변화량, R은 저항값).응변 저항의 변화처럼 모두 매우 미소한데, 이렇게 작은 저항의 변화는 직접 측정하기 어려울 뿐만 아니라 직접 처리하기도 쉽다.그러므로 반드시 전환회로를 채용하여 응변계의 △R/R 변화를 전압이나 전류변화로 전환시켜야 한다.일반적으로 혜스덴전교회로를 채용하여 이런 전환을 실현한다.

휘스덴전교는 온도 변화의 영향 억제, 교란 억제, 보상 편의 등이 장점이다.브리지는 그림 2와 같이 U0은 브리지 전원 공급 전압이고 R1, R2, R3, R4는 브리지 암이며 Usc는 브리지 출력 전압입니다.Usc=0시에 브리지가 균형을 이루면 균형 조건은 R1/R2=R4/R3 또는 R1R3=R2R4이다. 이것은 브리지가 균형을 이루려면 인접한 두 팔의 저항의 비율이 같거나 상대적인 두 팔의 저항의 승적이 같아야 한다는 것을 설명한다.응변편을 팔 저항으로 브리지 회로에 연결하고 탄성 체력이 변형될 때 응변편 저항치에 상응하는 변화가 발생하여 브리지의 균형을 잃게 한다.Usc≠0，브리지의 출력 전압 값은 센서가 받는 힘과 정비례한다.

2.4 저항 변조편식 장력 센서 검측 펄프 장력

펄프의 각 구역 장력은 펄프의 중요한 공예 내용이며, 같은 펄프의 각 구역 장력의 통제 원칙은 작은 퇴회전 장력, 마이크로 펄프 슬롯 장력, 균일 건조 장력, 중분 교수력, 큰 권회전 장력이다.이 공예 목적을 실현하기 위해서는 펄프의 각 구역에 대해 검측을 해야 하는데 이것은 공예 조절 통제의 전제이다.

2.4.1 응변편 장력 센서의 응용

응변편식장력센서는 펄프기 각 구역 (펄프홈, 건조, 분리 및 롤링) 의 장력 크기를 측정하고 쌍곡선철포 (예를 들면 주크 SUCKER-S432 펄프기), 쌍곡선철포 + XP1 (예를 들면 중국 타이완 대아 TAYA500, 정방적기 GA301 펄프기 등) 및 비교적 각 구역의 주파수변속기를 사용하여 정방적기 각 구역의 각 구역의 장력 변속기 를 각 구역으로 조절한다.

카르마이어, 쓰쿠다 마장사기는 응변편식 압력센서를 사용하여 퇴전장력을 측정한다. 경사장력의 합력은 검측롤러 베어링 하단에 위치한 압력센서에 작용한다. 센서가 보내는 전류 또는 전압 신호 입력 제어 시스템. 제어 시스템은 측정값과 설정값을 비교, 계산한다. 전기 제어 비례 밸브에 대한 제어 전류 또는 전압을 바꾸고 비례 밸브의 출력 기압을 조정하여 가압 실린더가 경직축에 대한 제동값을 바꾸고 제동값을 설정한다.따라서 퇴회전 장력의 고정을 유지하는데, 이러한 제어 형식은 검측 롤러가 고정되어 있기 때문에 흔들려야 하기 때문에 관성의 영향을 줄일 수 있으며, 민감도는 주크 펄프기보다 높다.

2.4.2 저항 변형 센서 작동 원리

저항 응변 효과 원리를 바탕으로 금속 저항사로 저항 응변 필름을 만들어 탄성체에 붙인다.측정할 때 탄성체가 힘을 받아 변형될 때 응변편의 민감한 울타리도 함께 변형되며 그 저항값에 상응한 변화가 발생하여 전환회로를 통해 전압이나 전류의 변화로 전환된다.

저항응변계는 기계응변을 △R/R로 변환한 후(△R은 저항값 변화량, R은 저항값).응변 저항의 변화처럼 모두 매우 미소한데, 이렇게 작은 저항의 변화는 직접 측정하기 어려울 뿐만 아니라 직접 처리하기도 쉽다.그러므로 반드시 전환회로를 채용하여 응변계의 △R/R 변화를 전압이나 전류변화로 전환시켜야 한다.일반적으로 혜스덴전교회로를 채용하여 이런 전환을 실현한다.

휘스덴전교는 온도 변화의 영향 억제, 교란 억제, 보상 편의 등이 장점이다.브리지는 그림 2와 같이 U0은 브리지 전원 공급 전압이고 R1, R2, R3, R4는 브리지 암이며 Usc는 브리지 출력 전압입니다.Usc=0시에 브리지가 균형을 이루면 균형 조건은 R1/R2=R4/R3 또는 R1R3=R2R4이다. 이것은 브리지가 균형을 이루려면 인접한 두 팔의 저항의 비율이 같거나 상대적인 두 팔의 저항의 승적이 같아야 한다는 것을 설명한다.응변편을 팔 저항으로 브리지 회로에 연결하고 탄성 체력이 변형될 때 응변편 저항치에 상응하는 변화가 발생하여 브리지의 균형을 잃게 한다.Usc≠0，브리지의 출력 전압 값은 센서가 받는 힘과 정비례한다.

2.5.2 광전 인코더는 펄프 신장률 검사에 사용된다

옵티컬 인코더는 축에 입력한 각도량을 해당 펄스 또는 글자량으로 변환하는 각도(각속도) 감지 장치로, 전형적인 옵티컬 인코더는 부호판, 검출 래스터(Mask), 포토 변환 회로(광원, 포토 센서, 신호 변환 회로 포함), 기계 부품 등으로 구성된다.

2.5.2 광전 인코더는 펄프 신장률 검사에 사용된다

옵티컬 인코더는 축에 입력한 각도량을 해당 펄스 또는 글자량으로 변환하는 각도(각속도) 감지 장치로, 전형적인 옵티컬 인코더는 부호판(Disk, 그림 3 참조), 검측 래스터(Mask), 광전 변환 회로(광원, 포토메트릭 부품, 신호 변환 회로 포함), 기계 부품 등으로 구성된다.

내부고리는 전류고리로서 주로 시스템의 동적특성을 개선하기 위해 가동할 때 zui의 큰 고정전류를 유지하여 쾌속가동을 실현하는 등이다.바깥고리는 회전속도고리로서 직류전기가 직류속도측정피드백을 띤 페환속도조절시스템을 구성한다.직류속도측정발전기는 속도값을 측정하여 속도피드백환절과 설정값을 비교하여 음피드백을 진행하여 회전속도를 교정한다.

정방기 GA301은 주파수를 변조하고 속도를 조절하는 전동시스템을 채용한다.펄프 과정 중, 직류 속도 측정 발전기는 전동기의 실제 회전 속도를 직류 전압 신호로 전환한다. 이 실측 값은 피드백 비교기와 설정 값을 비교한다. 그 편차는 A/D 변환을 거쳐 단편기로 보내진다. 제어 신호의 주파수를 끊고 조절하여 전동기의 실제 회전 속도를 설정에 안정시켜 속도 조절 정밀도를 높이고 펄프 운행 부하 변화로 인한 전동기의 회전 속도 변화를 제거한다.

3. 결어

각종 전자 센서는 현대 펄프 기계 공예 참제어의 전제 조건이며 현대 펄프 기계의 중요한 표지이다.

펄프기의 건조온도는 백금열저항식온도센서로 검측한다.경축 회전 직경 검측은 초음파 변위 센서를 사용한다;회습률의 검측은 습민저항센서를 사용한다.펄프 장력 측정은 저항 응변편식 센서를 사용한다.펄프 신장률과 차량 속도는 근접 스위치 센서와 광전 인코더로 측정할 수 있다;홀 속도 측정 발전기는 펄프의 속도 조절 시스템에 응용된다.