Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ с электропроводя1цей охлаждающей стенкой, содержащее источник сигнала возбуждения переменного тока, индуктор, датчик электромагнитного поля, усилитель, уэел формирования сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, точности и уменьшения размеров, датчик электромагнитного поля размещен в зоне измерения уровня в полости электропроводящей охлаждающей стенки кристаллизатора-, продольная ось Которой параллельна продольной оси кристаллизатора и смещена от индуктора , причем выход датчика через усилитель соединен с первым входом узла формирования сигнала, второй вход которого соединен с S первым выходом источника сигнала возбуждения переменного тока. ;о 4 СЛ СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТЬИЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<"1! (19) " nu (sg 4 В 22 D 11/16

В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t«ff03 В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3715030/22-02 (22) 28.03.84 (46) 30.11.85. Бюл. В 44 (71) Волгоградское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института "Тяжпромэлектропроект" (72) С.П. Самсон и Н.В. Сысоев (53) 669.18:621.746(088.8) (56) Патент США В 3670801, кл. 164-154, 1978. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УЬдВНЯ МЕТАЛЛА. В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ с электропроводяцей охлаждающей стенкой, содержащее источник сигнала возбуждения переменного тока, индуктор, датчик электромагнитного поля, усилитель, узел формирования сигнала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, точности и уменьшения размеров, датчик электромагнитного поля размещен в зоне измерения уровня в полости электропроводящей охлаждающей стенки кристаллиэатора., продольная ось которой параллельна продольной оси кристаллизатора и смещена от индуктора, причем выход датчика через усилитель соединен с первым входом узла формирования сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом источника сигнала возбуждения переменного тока.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве индуктора применен участок элек" тропроводящей охлаждающей стенки кристаллиаатора в зоне измерения уровня, электрически соединенный с вторым выходом источника сигнала возбуждения переменного тока.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что датчик электромагнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности, витки

1194573 которой вытянуты параллельно продольной оси кристаллизатора, а длина читка не менее длины зоны измерения уровня.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения подстройки чувствительности при изменении геометрических размеров кристаллизатора, датчик электромагнитного поля ,снабжен механизмом поворота вокруг своей продольной оси.

Изобретение относится к металлургии, точнее к измерению уровня металла в кристаллизаторах установок непрерывной разливки.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности, точности, уменьшение размеров, а также обеспечение подстройки чувствительности при изменении геометрических размеров коисталлиэатора.

На фиг. 1 изображена схема расположения узлов предлагаемого устройства на объекте; на фиг. 2— эпектрическая схема устройства.

Выход источника 1 сигналов возбуждения переменного тока электрически соединен с участком токопроводящей охлаждающей стенки 2 кристаллизатора в точках А и В, расстояние Н между которыми соизмеримо с зоной измерения уровня. Таким образом, отрезок АВ стенки 2 выполняет роль индуктора 3 электромагнитЬ ного поля во .внутреннем объеме кристаллизатора. Такое решение позволяет упростить подвод энергии к индуктору, например, выполнив из отрезка АВ стенки 2 короткозамкнутый виток, являющийся вторичной обмоткой трансформатора источника 1 сигналов возбуждения. Точки подключения А и В могут быть выбраны также на торце стенки 2 или на соседней стенке, лишь бы" расстояние между индуктором и датчиком 4 электро- 35 магнитного поля (ЭМП) не оказалось слишком большим, так как при удалении индуктора выходной сигнал датчика уменьшается.

Датчик 4 электромагнитного поля выполнен в виде катушки индуктивности с удлиненными витками, (фиг.1) размещенной на сердечнике из ферромагнитного материала, укрепленном на оси механизма 5 поворота датчика, который одновременно может служить в качестве крепежного элемента датчика 4. Для размещения датчика 4 в стенке 2 выполнена полость, например, цилиндрической формы продольная ось которой параллельна продольной оси кристаллиэатора. При выполнении датчика 4 достаточно малого диаметра в.качестве полости может быть использован один из каналов водяного охлаждения стенки 2 °

Длина датчика должна быть не менее длины зоны измерения уровня металла б. Выход датчика 4 электрически соединен с входом усилителя 7, выход которого электрически соединен с первым входом узла 8 формирования сигнала, пропорционального уровню металла, второй вход которого электрически соединен с.первым выходом источника 1 сигналов возбуждения.

Переменное электромагнитное поле индуктора 3 наводит в катушке датчика 4 ЭДС, амплитуда н фаза которой зависят от взаимного положения индуктора и датчика и угла поворота датчика вокруг своей продольной оси, поэтому механизмом 5 поворота можно задать желаемое соотношение между сигналами на входах узла 8 формирования.

1194573

ВНИИПИ Заказ 7353/14 Тираж 746 Подписное

Филиал ЛПП Патент", г..ужгород, ул.Проектная, 4

Взаимный импеданс между двумя замкнутыми цепями зависит от проводящих тел расположенньм в непос1. редственной близости, поэтому при наличии в зоне датчика 4 жидкого металла 6 выходной сигнал датчика изменяется в зависимости от уровня металла, причем регулировкой положения катушки датчика 4 можно получить изменение фазы или амплитуды

ЭДС на выходе датчика 4 по отношению к сигналу возбуждения или того и другого вместе. Пропорциональный характер этой зависимости обеспечивается удлиненной формой катушки датчика 4 и равномерностью электромагнитного поля индуктора в зоне изменения уровня, что повышает точность измерений.

В зависимости от выбранного режима работы датчика 4 в узле 8 формирования осуществляется сравнение входных сигналов по фазе или амплитуде и формирование выходного сигнала, пропорционального положению уровня металла 6 относительно датчика 4. Слой шлака на поверхности металла, обладающий малой электропроводностью, также как и шлаковая и газовая прослойка между стенкой

2 и металлом 6 не оказывают существенного влияния на результат измерения. Значительное различие в условиях генерирования основной и высших гармоник ЭДС и хорошая экранировка датчика стенкой кристал лиэатора обеспечивают высокое качество выходного сигнала датчика, что также способствует повышению точности и омехозащищенности даже при отсутствии полосового фильтра в составе усилителя 7.

Наибольшее воздействие на выходной сигнал датчика оказывает изменение уровня на участке между индуктором и датчиком. Изменение уровня металла за датчиком дает небольшое

10 !

40 45 уменьшение чувствительности датчика.

Опытным путем .установлено, что наилучшие результаты получаются при установке датчика на расстоянии

100-150 мм от индуктора. Это дает зозможность испольэовать одно и то же устройство на кристаллизаторах разных размеров, Настройкой датчика с помощью механизма 5 поворота можно, помимо упомянутого, добиться наибольшей чувствительнос-. ти датчика по амплитуде или фазе.

Это особенно важно для случая применения устройства на перестраиваемых кристаллизаторах, так как при изменении положения соседней стенки кристаллизатора оптимальная настройка датчика меняется.

Устройство испытано на лабораторном макете кристаллизатора, сос тоящем из скрепленных под прямым углом двух медных плит с размерами

300х300х60 мм, вырезанных иэ охлаждающей стенки реального кристаллизатора. Слиток металла макетировался бруском иэ нержавеющей стали аустенитного класса марки 12Х18Н10Т с размерами 100x100х300 мм, набором алюминиевых пластин, бруском свинца с размерами 100х45х260 мм. Измерения проводились в режиме изменения фазы выходного сигнала датчика по отношению к сигналу воз- буждения на частоте 50 Гц.

При перемещении брусков из .стали и свинца на 100 мм фаза выходного сигнала датчика менялась до 10 эл. град.. при амплитуде 2 мВ и до 90 эл.град. при амплитуде 0,2 мВ в зависимости ,от ориентировки датчика по отно шению к индуктору. Набор алюминиевьм пластин дает увеличение чувствительности в 2-3 раза, что объясняется его лучшей электропроводностью. В пределах длины датчика фазовая характеристика линейна от уровня металла.