基于小波理论的结晶器摩擦力信号解析及研究

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连铸结晶器摩擦力可定量反映结晶器与铸坯之间的润滑情况及连铸生产状况,是优化和开发连铸新工艺时需在线检测的重要参数。随着高效连铸技术的发展,高拉速下铸坯质量和漏钢等问题日益凸显,通过摩擦力的计算、检测与其特性研究来了解并控制结晶器内部的润滑状况,已成为连铸研究工作的重点。目前,时域中摩擦力的特性研究已取得一定的成果,为实际生产提供重要的指导作用。由于结晶器摩擦力的影响因素很多,仅从时域分析异常发生时摩擦力波动或曲线变化特征,存在一定困难。小波理论是探索结晶器/铸坯间润滑特性的新研究方法,可自动适应连铸结晶器摩擦力信号分析的要求,能够从时频域深入细致地探讨结晶器摩擦力信号特征,这对进一步了解结晶器内摩擦行为,提高连铸生产技术,具有重要的理论和实践意义。本文旨在基于小波理论,对结晶器摩擦力信号进行深入解析与研究。为此,在结晶器摩擦力检测理论及小波理论研究基础上,分析研究了结晶器摩擦力信号的小波变换时频特征;以及基于小波熵的结晶器摩擦力的波动特性。(1)结晶器摩擦力检测方法的理论研究,实现了结晶器摩擦力信号的检测,为应用小波理论研究结晶器摩擦力信号打下坚实的基础。(2)通过对小波理论的研究,在结合结晶器摩擦力信号特征的基础上,运用传统的筛选方法选取合适小波基函数,用以进行摩擦力信号的小波变换。(3)对典型结晶器摩擦力信号进行小波变换,摩擦力小波变换时频图直观地表征了正弦与非正弦振动、拉速上升与下降阶段、拉速突然变化阶段及漏钢阶段的结晶器摩擦力时频信息。小波变换能够有效地解析结晶器摩擦力的时频特征,在摩擦力分析方面具有应用潜力。(4)建立结晶器摩擦力小波熵分析模型,应用小波变换的局部分析能力与熵对于数据的统计特性,从而实现对结晶器摩擦力更为细致的解析,并将分析结果与结晶器摩擦力均方根进行了对比分析。(5)根据摩擦力小波熵的分析结果,解析了连铸生产中异常情况如液位波动、水口断裂、漏钢及其他异常情况下摩擦力信号的波动特征。同时,对15组异常连铸生产时的结晶器摩擦力小波熵进行统计分析。结果表明,摩擦力小波熵对于结晶器内润滑状况的变化具有较好的敏感性,在连铸领域具有广阔的应用前景。
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