Система регулирования уровня металла в кристаллизаторе

 

Данное изобретение относится к металлургии, а точнее к аппаратным автоматическим средствам непрерывной разливки стали. Система регулирования уровня металла в кристаллизаторе содержит последовательно включенный электромагнитный датчик уровня металла, установленный на кристаллизаторе, заграждающий фильтр, регулятор, привод, исполнительный орган, а также датчик перемещения исполнительного органа, подключенный к регулятору. Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы стабилизировать частотные характеристики системы путем периодической стабилизации общего дифференциального коэффициента передачи при изменении абсолютного уровня, температуры и положения датчика. Поставленная задача решается за счет того, что в систему введен масштабирующий блок и включен между датчиком уровня и заграждающим фильтром, а также полосовой фильтр, датчик вертикальных качаний кристаллизатора и сравнивающий блок, причем полосовой фильтр подключен к выходу масштабирующего блока, выходы сравнивающего блока подключены к полосовому фильтру и датчику вертикальных качаний кристаллизатора, а выход сравнивающего блока подключен к управлявшему входу масштабирующего блока. 1 ил.

Данное изобретение относится к металлургии, а точнее к аппаратным автоматическим средствам непрерывной разливки стали.

Одной из главных задач непрерывной разливки стали является поддержание постоянным уровня металла в кристаллизаторе.

Известна и широко используется автоматическая система регулирования поддержания уровня металла в кристаллизаторе, содержащая последовательно включенный электромагнитный датчик уровня металла, установленный на кристаллизаторе, заграждающий фильтр, регулятор, привод, исполнительный орган, а также датчик перемещения исполнительного органа, подключенный к регулятору [1].

Недостатком известной системы является то, что электромагнитный датчик уровня имеет существенно нелинейный коэффициент передачи (отношение выходного сигнала к величине уровня), причем с относительно нестабильным дифференциальным коэффициентом передачи (отношение приращения выходного сигнала к приращению уровня металла в кристаллизаторе).

Нестабильность дифференциального коэффициента передачи от изменения температуры, положения установки датчика над кристаллизатором, а также от абсолютного значения поддерживаемого уровня приводит к нестабильности общего дифференциального коэффициента передачи и частотных характеристик системы в функции упомянутых факторов. Возможно возникновение автоколебаний в зоне стабилизации уровня.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы стабилизировать частотные характеристики системы путем периодической стабилизации общего дифференциального коэффициента передачи при изменении абсолютного уровня, температуры и положения датчика.

Поставленная задача решается тем, что в систему, согласно настоящему изобретению, по отношению к известной совокупности признаков введен масштабирующий блок и включен между датчиком уровня металла и заграждающим фильтром, а также полосовой фильтр, датчик вертикальных качаний кристаллизатора и сравнивающий блок, причем полосовой фильтр подключен к выходу масштабирующего блока, входы сравнивающего блока подключены к полосовому фильтру и датчику вертикальных качаний кристаллизатора, а выход сравнивающего блока подключен к управляющему входу масштабирующего блока.

Состав системы иллюстрируется чертежом, на котором система показана совместно с объектом регулирования: расплавленный металл 1 из промежуточного ковша 2 выливается через исполнительный орган 3, защитный стакан 4 в кристаллизатор 5. Поддерживается стабильным или медленно регулируется в небольших пределах уровень мениска стали 6. Датчик уровня 7 закреплен посредством кронштейна 8 на кристаллизаторе 5. Выход датчика уровня 7 подключен к масштабирующему блоку 9, а масштабирующий блок 9 к заграждающему фильтру 10. Выход заграждающего фильтра 10 подключен к регулятору 11, а последний к приводу 12. Привод 12 механически связан со штоком исполнительного органа 3.

Исполнительный орган 3 может быть выполнен в виде стопорного или шиберного затвора (последний отражен на чертеже), что непринципиально для существа изобретения. Аналогично непринципиально выполнение привода 12 гидравлическим или электромеханическим. Тип привода имеет значение лишь при выборе регулятора 11, который может быть аналоговым, например ПИД-регулятором, или дискретным. Внутри привода установлен датчик перемещения исполнительного органа 13, подключенный к регулятору 11. Управляющий вход масштабирующего блока 9 подключен к выходу сравнивающего блока 14. Входы сравнивающего блока подключены к датчику вертикальных качаний кристаллизатора 15 и выходу полосового фильтра 16. Острая настройка фильтра может быть обеспечена наличием связи датчика вертикальных качаний кристаллизатора 15 и полосового фильтра 16 по частоте качаний f. Усилители сигналов на чертеже не показаны.

Система работает следующим образом. Кристаллизатору 15 сообщается соответствующее движение колебательным механизмом. После начального открытия затвора 3 расплавленный металл 1 перетекает из промежуточного ковша 2 через защитный стакан 4 в кристаллизатор 5. По мере повышения уровня металл 6 с датчика уровня 7 поступает полезный сигнал на масштабирующий блок 9. Так как кронштейн 8 датчика уровня закреплен на кристаллизаторе 5, то датчик 7 колеблется вместе с кристаллизатором 5. Соответственно выходной сигнал датчика 7 и масштабирующего блока 9 содержит составляющую с частотой качания кристаллизатора, которая выделяется полосовым фильтром 16. Эта же составляющая измеряется датчиком вертикальных качаний кристаллизатора 15. Измеренные сигналы сравниваются в блоке 14 и результат сравнения управляет коэффициентом усиления масштабирующего блока 9 до тех пор, пока результат сравнения не станет равным нулю.

При этом дифференциальный коэффициент передачи системы управления будет определяться только масштабом датчика вертикальных качаний кристаллизатора 15, который очень стабилен, например для индукционного типа датчика. Изменение масштаба в масштабирующем блоке может осуществляться в реальном времени, например частотой качания кристаллизатора.

Настоящее изобретение обеспечивает стабильность динамических характеристик системы в широком диапазоне значений поддерживаемых уровней (20 - 120 мм от верхнего медного края кристаллизатора). Это имеет место не только при стабилизации конкретного уровня с точностью, например, ± 2 мм, но и при медленном периодическом изменение уровня внутри указанного выше диапазона с целью равномерного износа меди кристаллизатора расплавленным шлаком на краях мениска.

Изобретение прошло успешную апробацию на ОАО "СЕВЕРСТАЛЬ".

Формула изобретения

Система регулирования уровня металла в кристаллизаторе, содержащая последовательно включенный электромагнитный датчик уровня металла, установленный на кристаллизаторе, заграждающий фильтр, регулятор, привод, исполнительный орган, а также датчик перемещения исполнительного органа, подключенный к регулятору, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен масштабирующий блок между датчиком уровня металла и заграждающим фильтром, а также полосовой фильтр, датчик вертикальных качаний кристаллизатора и сравнивающий блок, причем полосовой фильтр подключен к выходу масштабирующего блока, входы сравнивающего блока подключены к полосовому фильтру и датчику вертикальных качаний кристаллизатора, а выход сравнивающего блока подключен к управляющему входу масштабирующего блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1