Система управления непрерывной разливкой жидкого металла

 

ОПИСАНИЕ„„,,„„,„„

ИЗОБРЕТЕН И

Союз Советских

Соцмалмстмческми

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 10.11.74(21) 2073521/22-02 (51) М, Кл.

В 2213 11/16 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано 25,05,78.Бюллетень №19 (45) Дата опубликования описания 16,. 05. "11

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам нэобретеннй н открытий (53) УДК669.18-147„.6 21.746 (088,8) Л. И. Сорокин и С. Н, Савченко (72) Авторы изобретении

Институт автоматики им. ХХЧ сьезда КПСС (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕНРЕР)ЦВНОй РАЗЛИВКОД

ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к средствам автоматизации установок непрерывной разливки ста ли.

Известно устройство для управления непрерывной разливкой стали, содержащее .задатчик наполнения кристаллизатора, устройство запуска тянущей клети, переключатель структуры регулятора, вместо линейного регулятора с постоянной структурой, регулятор с переменной структурой, вместо одного два датчика уровня. (изотопный и контактный) f I).

)О

Устройство работает следующим образом.

По команде включается система стабилизации уровня с воздействием на подачу металла в кристаллизатор, которая обеспечивает наполнение кристаллизатора сначала по контактному, 1о а затем по изотопному датчикам в соответствии с изменением сигнала от задатчика наполнения кристаллизатора. При достижении уровня заданного значения в зоне слежения радиоизотопного датчика включается тянущая клеть и go разгоняется до заданного значения с заданной скоростью. Если отклонение уровня от задания больше нли меньше заданного уровня ограничения переключатель структуры регулятора выбирает П или ПИ-закон регулирования соответс гвенно. 25

В известном устройстве медленно открыва ется орган расхода жидкого металла, из-за че.го ие обеспечивается прогрев канала разливочного стакана.

Структура устройства рассчитана на максимальное быстродействие, что не согласуется с требованиями плавного, необходимого для повышения качества отлнваемых слитков, перехода с одного режима разливки на другой.

Цель изобретения — повысить качество разливаемого металла и надежность управления.

Это достигается тем,.что в известную систему дополнительно включены нелинейный элемент на входе регулятора с переменной.структурой; определитель скорости наполнения кристаллизатора, переключатель режимов работы системы, устройство ограничения перемещения органа расхода жидкого металла, устройство riycка тянущей клети, интегральный задатчик скорости вытягивания слитка и двухскоростной исполнительный механизм при соответствую- щей схеме соединения элементов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемой системы. .Она содержит регулнруюп1ий орган t раехода жидкого металла, разливочную еMYocTb 2, кристаллизатор 3, затравку 4, тяпушую клеть

5, датчик 6 уровня наполнения кристаллизатоз

{)07643

4 ра, схему сравнения 7, эадатчик уровня 8, блок 9 определения скорости наполнения кристаллизатора, нелинейный элемент !О, блок !1 определения изменения скорости наполнения кристаллизатора, сумматор 12, переключатель

13 структуры работы регулятора, пропорциональную часть 14 регулятора, интегральную часть 15 регулятора, переключатель !6 режимов работы системы, устройство 17 ограничения перемещения регулирующего органа расхода жидкого металла, исполнительный механизм 18, задатчик 19 скорости вытягивания слитка, сумматор 20, нелинейный элемент 21, выключатель

22 контура разгона тянущей клети, интегральный задатчик 23 скорости вытягивания слитка, привод 24 тянущей клети, датчик 25 скорости вытягивания слитка, интегратор 26, нульреле 27, нелинейный регулятор 28 с переменной структурой и устройство 29 пуска тянущей клети.

Объект управления, содержащий регулирующий орган расхода жидкого металла, разливочную емкость 2, кристаллизатор 3, затравку 4 н тянущую клеть 5, представляет собой вертикальную или радиальную машину непрерывного литья заготовок, скользящих относительно неподвижного или перемещающегося в ограниченных.пределах кристаллизатора. 3 качестве разливочной емкости. может. быть использована плавильная печь, сталеразливочный или промежуточный ковши. В качестве регулирующего органа расхода жидкого металла может быть использованы стопор, шибер илн любое другое устройство, в котором для изменения расхода нужно механическое перемещение с помощью исполнительного механизма. Состояние, объекта контролируется датчиком 6 уровня наполнения кристаллизатора и датчиком 25 скорости вытягивания слитка. Датчик уровня наполнения кристаллизатора может быть любой конструкции, но обязательно должен обеспечивать непрерывное измерение уровня по всей длине кристаллиэатора. Для этой цели можно использовать тепловой датчик. В качестве датчика скорости вытягивания заготовок может быть использован тахогенератор.

Выход датчика уровня наполнения кристаллизатора соединен с входом нелинейного регулятора 28 с переменной структурой. Элементы регулятора могут быть выполнены на стандартных операционных усилителях, элементах. логики, в том числе и релейных И регу ирующих приборах. В качестве регулирующего прибора может быть взят стандартный импульсный

ПИ-регулятор типа РПИ6.

Предлагаемое включение датчика 6 на схему 7 сравнения и блок 9 определения скорости наполнения кристаллиэатора позволяет избежать возмущений по скорости наполнения кристаллизатора при перестановке задания llo уровню наполнения.

Нелинейный элемент 10 представляет собой линейное звено с ограничением по верхнему задаваемому уровню входного сигнала. Этот уровень ограничения является заданием скорости наполнения кристаллизаторя металлом в начале процесса.

Для уменьшения оц<ибки по скорости нйполнения кристаллизатора металлом йри пускемашины с инерционным датчиком уровня наполнения кристаллизатора применен блок 11 определения изменения скорости наполнения кристаллизатора. Переключатель 13 структуры по команде «Пуск» обесйечивает отключение блока 11 от сумматора 12 и интегральной части регулятора от его пропорциональной части и в случае использования двухскоростного испол10 нительного механизма !8 выбор его необходимой скорости.

Выход нелинейного регулятора 28 с переменной структурой через переключатель 16 режимов работы системы соединен с устройством

17 ограничении перемещения регулирующего органа расхода жидкого металла н устройством 29 пуска тянущей клети. В свою очередь устройство 17 соединено с исполнительным механизмом !8, а устройство 29 — с приводом

24 тянущей клети 5..

Устройство ограничения перемещения регу-.

20 лирующего органа представляет собои реле времени, включающегося при достижении суммарной длительности команд на открытие регулирующего органа расхода жидкого мегалла заданной величины и сбрасывающегоея в ис25 ходное состояние при первой же команде Ма закрытие этого органа.

Устройство 29 пуска тянущей клети содержит элементы, которые также, как и в регуляторе могут быть построены на стандартных операционных усилителях и элементах логики.

Нелинейный элемент 21 представляет собой линейное усилительное звено с ограничением по уровню входного сигнала. Этот уровень ограничения определяет темп разгона тянущей клети. Интегратор 26 соединен с выключателем 22 разгона клети и отключает цепи разгона клети при достижении скорости заданного значения.

Применение интегрального задатчика 23 позволяет вдним регулятором управлять исполнительным механизмом и приводом.

40 Система работает следующим образом.

В дистанционном режиме оператор разливки, контролируя процесс -по датчикам уровня наполнения кристаллизатора и скорости вытягивания слитка, может управлять исполнительным механизмом и приводом тянущей клети, устанавливая и поддерживая измеренные пара- . мет ы на заданных значениях. автоматическом режиме после готовнОсти установки к приему металла оператором подается команда «Пуск». По этой команде переклточатель 13 структуры подключает блок Г1 к сумматопу 12, выбирает большую скорость исполнительного механизма 18 и отключает ин- тегральную часть 15 регулятора от его проиорциональной части 14. В этом реж::ме при выбранном импульсном регулирующем приборе nposs порциональная часть работает как двухпоэиционное устройство при входном сигнале большем зоны нечувствительности, выдаюгцее непрерывную команду, со знаком, соотв< r< т«ующем знаку входного сигнала.

Одновремеш<о переключатель !6 ото»<>«;«. r выл>дць<е цепи регулятора от исполни«.ii ц «

607643

1Е

20

Формула изобретения

1. Система управления непрерывной разливкой жидкого металла, содержащая датчик и задатчик уровня наполнения кристаллизатора, регулятор с переменной структурой, переключатель структуры работы регулятора и исполнительный механизм регулирующего органа расхода жидкого металла, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества разливаемого металла и надежности управления, она дополнительно содержит нелинейный элемент, вход которого соединен с датчиком н задатчиком через схему сравнения, а выход через сумма40 тор соединен с регулятором, определитель скорости наполнения крнсталлизатора, вход которого .соединен с датчиком, а выход — с сумматором, блок определения изменения скорости наполнения, вход которого соединен с опреде45 лителем скорости наполнения, а выход через переключатель структуры работы регулятора соединен с сумматором, переключатель режимов работы системы, вход которого соединен с регулятором, устройство ограничения перемещения органа расхода металла,. вход которо5О го соединен с переключателем режимов работы системы, а выходы соединены с исполнительиым механизмом и переключателем режима работы системы, и устройство пуска тянущей клети, вход которого соединен с приводом тянущей клети.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство пуска тянущей клети содержит ин«егральный задатчик скор >сти вытягивания сЛитка, вход которого соединен с датчиком скорости вытягивания слитка через сумматор.

60 нелинейный элемент и выключатель, второй механизма и пропускает команду <Пуск» на ис-полнительный механизм 18, который на большей скорости поднимает регулирующий орган

1 расхода жидкого металла. Как только металл поступит в кристаллизатор 3 и показания датчика 6 станут отличными от нуля, включается устройство 17 ограничения перемещения регулирующего органа расхода жидкого металла, которое через заданный промежуток времени (время срабатывания), достаточный для полного Открытия стопора, срабатывает и отключает цепи подъема исполнительного механизма на . большой скорости. Переключатель 16 подключает выход регулятора 28 к исполнительному механизму 18.

Задание на уровень наполнения выбирается в верхней части крнсталлиэатора, поэтому сигнал разности фактического и заданного уровня значительно-превышает уровень ограничения, заданный на ограничителе. При заполне.нии кристаллйзатора сигнал на выходе ограничителя прн заполнении кристаллизатора какое-то время остается постоянным. Так как кристаллиэатор заполняется с большей скоростью и уровень идет к заданию, то сигнал по . скорости противоположен по знаку сигналу по отклонению, превалирует на входе .пропорциональной части 14 регулятора по в личине и определяет знак команды регулятора. Эта команда закрывает стопор на большой скорости исполнительного механизма.

По мере закрытия стопора и уменьшения поступления металла в кристаллизатор сигнал по скорости с блока 9 уменьшается, Уменьшается сигнал и на выходе сумматора 12. Когда он станет меньше зоны нечувствительности пропорциональной части 14 регулятора, команда прекращается. При прекращении первой команды после команды сПуск> с .регулятора переключатель 13 структуры работы регулятора соединяет обе части вместе, осуществляет выбор малой скорости исполнительного механизма и отключает блок 11 от сумматора. После срабатывания переключателя 13 система переходит в режим стабилизации наполнения кристаллизатора. По мере наполнения кристаллизатора сигнал по отклонению уровня уменьшается и когда он станет меньше уровня ограничения нелинейного элемента !О, система перейдет в режим стабилизации уровня. Величины всех сигналов выбираются из заданной точности стабилизации уровня, скорости наполнения и зоны нечувствительности пропорциональной части регулятора.

11асле попадания металла в кристаллизатор сигнал с датчика 6 поступает на интегратор 26.

При достижении интегрированным сигналом за. данного значения подается команда выключателя 22 на включение цепи разгона тянущих клетей.

Разность сигнала датчика 19 скорости ограннчена нелинейным элементом 21 и через выключатель 22 поступает на интегральный эадатчик 23 скорости вытягивания слитка. Пока разнос,ь ь.

Йи ше уровня ограничения нелиненого элемента, тянущая клеи, разгоняется с постоянной скоростью. Затем гсмп разгона посб ле выхода с ограничения уменьшается до ну ля. и нуль-реле отключает выключатель, подготовив интегральный задатчик 23 к работе с нелинейным регулятором 28.

Изменение скорости вытягивания слитка прн разгоне клети является возмущением в системе стабилизации скорости наполнения н уровня наполнения металлом кристаллиэатора.

По мере опорожнения разливочной емкости уровень металла в ней. падает, уменьшается расход металла и в какой-та момент времени он будет недостаточным для обеспечения заданной скорости вытягивания слитка, Выбранный импульсный регулятор выдает команды только на открытие стопора, когда сумма этим команд достигает порога срабатывания устройства 17, последнее через переключатель 16 режимов прекращает дальнейший подъем стопора и переключает работу системы на стабилизацию уровня с помощью тянущей клети. При появлении шлака в струе металла оператор с помощью переключателя 16 отключает привод клети от выхода регулятора, дает команду на закрытие стопора, и слиток выходит из кристаллизатора. с постоянной скоростью, (1П7(г1;1

Составитель А. Абросимов

Текрел О. Лчговаи Корректор И. Гоксич

Тираж 950 Подписное

Редактор Т. Фалеева

Эакаа 2707/5 (1НИИПИ Госуларстиенного комитета (.овета Министров (.(.СР по делам изобретений и открь(тнй

l 13035, Москва, Ж-35, Раугнскаи иаб. л. 4/5

Филиал ll ill «Патент», г. Ужгород, ул. Г1роек1наи, 4

7 вход сумматора соединен с задатчиком скортм.ти вытягивания, второй н третий входы выключателя соединены с интегратором тепла и нульреле, вход которого соединен с выходом сумматора, а вход интегратора тепла соединен с датчиком наполнения кристаллнзатора.

3. Система по п. 1, отличакицаяся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в качестве исполнительного механизма для регулирующего органа Расхода жидкого металла, 8

uHа содержит двухгкорo(ònîé иснолннтельныя механизм, вх(д которого соедин(ll с переклн чателем структуры регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. ЪЧ, Bru(Eerie «E)ynamische probleme Ье1

der Gie spiegelregelung е1пег StranggtqLanlitge», Rege1ungstechnische Praxis und Ргогев—

Recheritechnik, 1972, Heft 3, Зе11 77--1(2.