[发明专利]一种电工钢连续铁损测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅钢技术领域，特别是涉及一种电工钢（即硅钢片）连续铁损测量装置及方法。

背景技术

硅钢是钢铁产品中附加值最高的钢种之一，评价硅钢最重要的两个指标是比总损耗（铁损）和磁感。铁损值越低，代表单位能耗越低，就更加适合制作大型变压器（如特高压变压器500KV以上等）；磁感越高，即磁导率越强，铁芯的体积越小，铁损和铜损都会降低，同时可以节省材料用量，节约成本。当硅钢经过酸洗、冷轧、退火、涂层等等一系列复杂的工艺生产出来，其质量的好坏（即铁损和磁感的高低）需要进行鉴别，鉴别后给硅钢片赋予相应的牌号，即是硅钢片的判级过程。因此，进行硅钢片的铁损和磁感测量是至关重要的。

目前，国际上普遍采用的测量仪器采用两种方法——爱泼斯坦方圈法和SST单片测量法，这两种方法分别在IEC60404-2、IEC60404-3标准中做了详细的规定。这两种方法的共同具备的优点是采用闭磁路测量，无论是方圈法还是单片法，都通过硅钢片自身或者硅钢片与磁轭之间形成了闭合的回路。因此具备理想的复现性和准确性，在世界范围内取得了成功和普遍应用，对于推动硅钢和电力领域损耗的降低起到了重要的作用。

然而，这两种方法共同的缺点是都属于取样、离线测量，这一特点就意味着测量结果不是针对整卷的硅钢进行的检测，无法代表整卷产品的性能，尤其是取样在硅钢的头部和尾部两个部位剪取，头尾部的性能与卷带主体的性能具有较显著的区别，另一方面离线测量需要对样品进行剪切，特别是爱泼斯坦方圈法，对样品的剪切次数较多，在剪切过程中试样因为产生应力会影响测量的准确性。最为明显的一个问题是，硅钢经取样检测法后将成为废料，给生产造成了极大的浪费。

另外还有一种日本生产的开磁路电工钢连续铁损测量装置，其仅仅是在线监控仪，只能测量产品线趋势，产品是否合格还必须取样送实验室判级才能判定是否合格。另外，由于技术壁垒的存在，其所有调试参数都是保密的，须请日本技术人员来调参数，费用昂贵且不利于自主创新。日本连续铁损仪的构成：

（1）仪器测量和数据处理单元黑匣子模式，导致目前校准和量值溯源无法进行，对测量结果准确性无法保障。

（2）采用H线圈法进行测量，非常容易引入电磁干扰，严重时，将影响判级。H线圈所处位置并不能代表真正的磁场，并且空心电感较大。且设备集成度较低，可扩展性较差。

（3）没有冗余性，可靠性较差。对于钢铁生产企业，要求设备24小时无间断连续运行，一旦设备出现问题，需较长时间维修，严重影响生产。

（4）仪器购置维护费用高昂。日本的硅钢铁损测量装置，单台仪器及配件价格近千万元人民币，仪器后期维护还必须从日本邀请专家，进一步增加了成本仪器发生故障日益增多并且维修周期长。一旦设备出现故障造成生产线停止运行，1个小时的经济损失达到20万元人民币之多。

综上，研制新的电工钢连续铁损测量装置，实现直接对生产的监控和对产品的出厂判级是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电工钢连续铁损装置，用于解决现有技术中存在的硅钢片的铁损测量方案复杂、准确度低、费用高等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电工钢连续铁损测量装置，包括主测量仪器和测量线框；

所述主测量仪器，其与所述测量线框连接，用于接收和处理所述测量线框采集的次级电压信号和初级电流信号，并对所述测量线框进行励磁控制和直流磁场补偿；

所述测量线框，其与所述主测量仪器连接，用于采集次级电压信号和初级电流信号，并将采集的信号传输给所述主测量仪器，还用于通过所述主测量仪器的励磁控制实现对硅钢片的交流磁化。

其中，所述主测量仪器包括信号分析单元、信号同步控制单元、功放单元、直流磁场补偿单元、上位机系统和在线校准核查系统；

所述信号分析单元，其连接信号同步控制单元、功放单元、在线校准核查系统和测量线框，用于对所述测量线框传输的次级电压信号和初级电流信号进行测量分析，获得硅钢片信号，并将硅钢片信号传输给所述信号同步控制单元;还用于进行次级电压正弦反馈处理，获得工频正弦信号与次级电压信号的波形差值信号，再将工频正弦信号与波形差值信号叠加后传输给所述功放单元;

所述信号同步控制单元，其连接信号分析单元、上位机系统和在线核查校准系统，用于接收所述上位机系统传输的测量参数要求、所述信号分析单元传输的硅钢片信号以及对硅钢片进行测量获得的厚度信号、张力信号、温度信号及长度信号，对接收的信号进行同步处理及计算，并将计算结果输出至上位机系统；