一种能够监测VAR重要数据的新智能工具

由美国能源部科学家研究出的电弧位置传感(APS)技术能够极大提升特种金属生产过程的安全性、产品质量和工作效率。

近年来,一家名为Ampere Scientific的公司研发电弧位置传感APS)技术,该技术能够让制造商在真空电弧重熔(VAR)炉中看到电弧。

Ampere称,采用真空电弧重熔炉生产特种金属钛锭,使用的材料可能包括钛、锆镍合金等,这些材料应用于航空航天、医疗等市场。以前,操作工将摄影机放置在炉子的关键位置,使用内部照明工具,一整天观察视频传送影像,监测和捕捉安全问题这需要耗费大量人工时间。采用传统的熔炼系统,不能确保整个工作日的安全,无法捕捉实时数据以供未来使用。通过摄影机,需要操作人员一直进行观察,人在短时间内会感到疲劳。而这种真空电弧重熔系统有内置可视又可听的警报,对于操作员来说很有帮助。将该系统安装进VAR炉,操作员能够看到电弧的运动。该系统与用于医疗上的核磁共振成像使用的原理相同。

熔化物轮廓的三维影像展现了所有熔化物的清洁度和质量的完整视图。这带来了三重优势:更高质量的钛锭、更有效和更安全的操作。Ampere公司预计每年每台炉子能节省200万美元电气成本。对于一间拥有10台炉子的车间,每年便可节约2,000万美元电气成本。

该技术已经达到商业化,而且现在已经发展到第二代了技术的合作者包括美国阿勒格尼技术有限公司(ATI)。ATI在其位于美国俄勒冈的公司ATI Specialty Alloys and Components使用了该技术。ATI属于较早采用该技术的公司之一,现在仍不断通过试验和数据访问进一步研发该技术。

随着使用者越来越多,Ampere还接触到了对该技术有兴趣的其它大型金属生产商,如卡朋特技术公司和精密铸件公司(包括子公司TIMET)。Ampere参与了其中一些电话会议,包括作为会议发言人。此外,还参与了大型工业会议,如美国国际钛协会年度会议。

虽然整个系统已经被应用于实际生产线,但基础技术仍旧在快速地改进。Ampere希望在三年内进一步研究一些关键性技术,如在VAR中加入固化模型以及缺陷追踪功能。去年利用这项功能可监测出飞机发动机尚未发现的缺陷,这使得Ampere三次登上新闻头条,引起了业内人士和公众的注意。

美国国家运输安全委员会(NTSB)和美国联邦航空局(FAA)一直致力于追踪并改善飞机缺陷。这些缺陷可能会导致航班的紧急着陆。Ampere系统适用于该行业,因为这一新系统在理论上能预测金属零部件表面的缺陷事实上,采用传统VAR熔炼出的棒材存在缺陷曾在1989年导致过一次空难事故。FAA对这些发动机非包容失效进行审查期间Ampere积极与项目管理机构进行联络沟通,确保其了解公司的技术。Ampere对FAA介绍了该技术,并对如何在钛锭生产中提供熔炼信息进行了介绍。Ampere提供的其他关键安全改进功能包括预防侧弧。侧弧可导致炉子发生大爆炸。当电极与炉内壁之间产生电弧或等离子体柱时会产生侧弧。如果电弧击穿铜坩埚,水及水蒸气就会进入真空室,危险就会发生,破坏设备、建筑物及周围环境,甚至伤及员工。

Ampere的技术在业内获得了认可,得到了各种奖项和许多资金支持。公司至今在该项目上投资了约100万美元,资金来自投资者公共补助金产品销售收入。例如,2017年1月,电弧控制及定位获美国国家科学基金会(NSF)拨款22.5万美元还有75万美元拨款作为第二阶段的奖励。此外,另有50万美元的对等资金。这笔拨款是Ampere6人团队获得的最新奖励。近几年的投资还包括2015年10月获得由非盈利性的国家清洁技术推进机构Oregon BEST参与的15万美元投资。Oregon BEST投资的40多家公司中,Ampere是唯一的金属公司Ampere的技术吸引Oregon BEST投资一方面是因为该VAR系统承诺可实现大范围的节能。另一方面,Oregon BESTAmpere的技术最初美国国家能源部实验室(NETL)研发的,具有立等可见的信誉。

20世纪80年代视频监控被引进,VAR技术已发展40年。但一直未出现实质性的变化。