Система автоматического регули-рования уровня металла b кристалли-заторе
ОП И САН И Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик
В 220 ll/16
Государственный комитет
СССР (23) Приоритет
Опубликовано 23.06 8 . Бюллетень И 28
Дата опубликования описания 26.06 8 оо делам изобретений н открытий (53) УДK 62 1. .746.27 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. С. Бандурин, Н. Н. Галахов, Ю. П. Максаев и В. П. Петухов (71) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
УРОВНЯ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ
Изобретение относится к автоматизат ции технологического процесса непрерывной разливки металлов и может быть применено для автоматического регулирования уровня металла по всей длине кристаллизатора. установок непрерывной разливки металлов.
5 известна система поддержания уровня металла в кристаллизаторе, содержащая датчик и задатчик уровня, устройство регулирования подачи металла в кристалто лизатор, состоящее из следящего привода, на выходном валу которого установлен датчик компенсации размыва, усилителя, исполнительного механизма и датчика обратной связи, кинематически соединенных со стопором (l)
Известная система обеспечивает непрерывное автоматическое поддержание заданного рабочего уровня металла в стационарном режиме. 20
Однако система не предусматривает регулирование уровня в пусковом режиме.
Наиболее близкой к предлагаемой яв.ляется система управления непрерывной >
2, разливкой жидкого металла, содержащая задатчик скорости вытягивания, датчик расхода, датчик уровня, датчик скорости вытягивания, устройство регулирования подачи металла в кристаллизатор и устройство пуска тянущей клети, входы которого соединены с датчиком уровня и эа-датчиком скорости вытягивания 2).
Указанная система предусматривает контроль и регулирование металла в крист сталлизаторе как в стационарном режиме при постоянной скорости вытягивания слитка, так и в пусковом режиме, в процессе которого осуществляется первичное заполнение кристаллизатора, определение момента включения, программный разгон привода тянущей клети до заданной скорости и переход в режим поддержания заданного уровня металла.
Недостатки системы — низкая точность и качество процесса регулирования, связанные с релейным управлениат процесса регулирования подачй металла в кристаллизатор.
839669 4
Схема состоит из объекта регулирования, представляющего собой установку непрерывного литья металлов, содержащую разливочный ковш l, кристаллизатор
2, затравку 3 и тянущую клеть 4-.
Уровень металла в кристаллизаторе 2 контролируется датчиком 5 уровня, который обеспечивает непрерывное изме45 рение уровня по всей длине кристаллизатора 2. Выход датчика 5 уровня через первый элемент 6 сравнения соединен с устройством 7 регулирования подачи металла в кристаллпзатор, который содер50 жит следящий привод 8, на выходном валу которого установлен датчик 9 компенсации размыва и последовательно соединенные сумматор .0, нелинейный элемент 11 ограничения хода стопора, 55 элемент 12 сравнения, усилитель 13, исполнительный механизм 14, кцнема тичсскц связанный с датчиком l5 обратной связи ц со стопором 16.
Бель изобретения —,повышение точно- . сти регулирования уровня металла в кристаллизаторе и улучшение качества металла.
Указанная цель достигается тем, что система дополнительно содержит блок программного заполнения кристаллизатора, вход которого соединен с задатчиком скорости .вытяГивания, и два элемента сравнения, причем входы первого элемента сравнения соединены с выходами датчика уровня и блока программного заполнения кристаллизатора, входы второго элемента сравнения соединены с датчиком расхода, датчиком скорости вытягивания и задатчиком .скорости вытягивания, а выходы первого и второго элементов сравнения соединены с устройством регулирования подачи металла в кристаллизатор, При этом блок программного заполнения кристаллизатора содержит интегрирующее устройство, выход которого соединен с датчиком заполнения, и элемент сравнения, входы которого соединены с за.датчиком рабочего уровня и датчиком заполнения, а выход соединен с нульреле, причем вход иптегрирующего устройства через контакты нуль-реле в пусковом режиме соединен с выходом задатчиха скорости вытягивания, а в стационарном режиме — с выходом элемента сравнен я.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой системы.
Выход датчика 5 уровня соединен также с устройством l7 пуска тянущей клети, содержащим нудь реле 18, задатчик
l9 уровня, при достижении которого оно включается, и последовательно сое:зинен.ные интегратор 20, нелинейный эл,=мент 23. ограничения скорости разгона, элемент 22 сравнения и регулятор 23.
Выход устройства 17 пуска тянущей клети соединен с приводом 24 тянущей клети. датчик 25 расхода,:датчик 26 скорости вытягивания и задатчик.27 скорости вытягивания соединены со входом второго элемента 28 сравнения.
Блок 29 программного заполнения кристаллизатора представляет собой автоматический задатчик уровня металла в кристаллизаторе 2 и содержит последовательно соединенные интегрирующее устройство 30, датчик 31 заполнения, элемент 32 сравнения. Задатчик 33 рабочего уровня служит для задания уровня металла в кристаллпзаторе 2 в процессе разливки и соединен со вторым входом элемента 32 сравнения, первый вход которого соединен с датчиком 31 заполнения.
Система содержит также нуль-реле 34.
Система работает следующим образом.
В начале разливки, после подачи оператором команды "Пуск", сигнал с задатчика
27 скорости вытягивания поступает в блок
29 программного заполнения кристаллизатора, где через замкнутый контакт нульреле 34 подключается ко входу интегрирующего устройства 30, скорость которого пропорциональна скорости заполнения кристаллизатора 2. При этом интегрирующее устройство 30 разворачивает датчик 31 заполнения, на выходе которого появляется управляющий сигнал, пропорциональный задаваемому уровню заполне ния кристаллизатора 2 при заданной скорости вытягивания слитка. Этот сигнал через первый элемент 6 сравнения, сумматор 10, нелинейный элемент 1.1 ограничения хода стопора, второй элемент l2 сравнения и усилитель 13 поступает на исполнительный механизм 14, который поднимает стопор 16, обеспечивая тем самым подачу жидкого металла ьз разливочного ковша 1 в кристаллизатор 2, и в то же время разворачивает датчик 15 обратной связи, сигнал с которого сравнивается с управляющим сигналом, подаваемым с сумматора 10, на элементе l2 сравнения.
Принимая во внимание, что сигнал о появлении металла в кристаллизаторе 2
83 9669
r поступает в схему управления. с запаздыванием, сигнал управления исполнителы1ым механизмом l4 может достичь такой величины, что расход металла из разливочного ковша 1 превысит заданный. Лля предотвращения ухода стопора l6 на высоту, превышающую заданный расход металла, управляющий сигнал с сумматора
l0 поступает на элемент 12 сравнения через нелинейный элемент 1 1 ограниче- . 10 ния хода стопора.
С момента поступления металла в кристаллизатор 2 показания датчика 5 уровня становятся отличными от нуля и посту- . пают на первый элемент, 6 сравнения со 15 знаком, противоположным сигналу датчика 3 l заполнения. Сигнал рассогласования, получаемый на выходе первого элемента 6 сравнения, активизирует исполнительный механизм l4 для перемещения 20 стопора 16 в сторону изменения подачи металла в кристаллизатор 2 таким образом, чтобы свести величину этого рассогласования к нулю, При этом датчик
l5 обратной, связи разворачивается до тех пор, пока сигнал с него не станет равным сигналу рассогласования, но.противоположным по знаку. Таким образом, положение стопора 16, а следовательно, и расход металла определяются величиной ЗО, рассогласования между заданным значенисм уровня металла и фактическюл, и ошибка, вызвавшая это рассогласование, компенсируется при помощи следящего привода 8, который разворачивает дат- 35 чик 9 компенсации размыва до тех пор, пока сигнал рассогласования на выходе первого элемента 6 сравнения станет равным нулю.
Регулирование заданной скорости за- 4О полнения кристаллизатора 2 осуществляется также по отклонению между заданным расходом и фактическим путем сравнения сигналов с датчика 25 расхода и задатчика 27 скорости вытягивания на 45 втором элементе 28 сравнения, управляющий сигнал с которого поступает в устройство 7 регулирования подачи металла в кристаллизатор на сумматор 10.
При достижении сигналом с датчика 5 уровнч величины, равной сигналу задатчика 19 уровня, срабатывает нуль-реле 18 и вход интегратора 20 через контакт нуль..реле l8 подключается задатчику 27 скорости вытягивания, и нэ выходе интегратора
20 цоявляется сигнал, который разгоняет привод 24 тянущей клети с определенным ускорением до заданной от задатчика 27 скорости вытягивания, что осуществляется при помощи нелинейного элемента 2l ограничения скорости разгона. Задаваемый сигнал с нелинейного элемента 21 ограничения скорости разгона поступает на элемент 22 сравнения, где сравнивается с сигналом датчика 26 скорости вытягивания слитка и полученное отклонение йоступает на регулятор 23, который приводит в соответствие с заданной скорость привода 24 тянущей клети.
При вытягивании слитка уровень металла в кристаллизаторе 2 понижается, вследствие чего увеличивается сигнал рассогласования между заданным уровнем и фактическим на выходе первого элемента
6 сравнения, и исполнительный механинизм 14 перемешает стопор 16 в сторону увеличения расхода на величину изменения скорости вытягивания. Сигнал об увеличении расхода металла из разливочного ковша 1, контролируемый датчиком 25 расхода, сравнивается на втором элементе 28 сравнения с сигналами датчика 26 скорости вытягивания слитка и задатчика 27 скорости вытягивания, и полученное отклонение поступает в устройство 7 регулирования подачи металла в кристаллизатор 2 на сумматор 10 для корректирования положения стопора 16.
По окончании наполнения кристаллизатора 2 до уровня, определяемого задатчиком 33 рабочего уровня, сигнал с датчйка 3 l заполнения станет равным сигна- лу задатчика 33 рабочего уровня и на выходе элемента 32 сравнения результирующий сигнал равен нулю, вследствие чего срабатывает нуль-реле 34 и его контакты отключат сигнал с выхода задатчика 27 скорости вытягивания и подключат вход интегрирующего устройства 30 к выходу элемента 32 сравнения.
На этом пуск - режим работы системы заканчивается и начинается режим автоматического поддержания заданного уровня металла.
3 1ричем предлагаемое переключение в блоке 29 программного заполнения позволяет избежать возмущений в системе, связанных с изменением задания по контролир емому уровню в процессе разливки, так как в результате переключения блок
29 программного заполнения кристаллизатора представляет собой следящую систему, реагирующую на изменения задатчика 33 рабочего уровня со скоростьк., определяемой параметрами интегрирукнцего устройства 30.
7 396
Контроль и регулирование расхода ме-. талла в соответствии с зеденной скоростью вытягивания происходит путем сравнения заданного рабочего уровня от задатчика 33 и Фактического уровня, измеряемого датчиком 5 уровня, а также путем сравнения скорости вытягивания, определяемой при помощи датчика 26 скорости вытягивания слитка, со скоростью подачи металла, контролируемой 10 датчиком 25 расхода.
Воэникыошие в пропессе разливки возмущения, вызывающие изменения уровня металла в кристеплизаторе 2 (размыв стопорной пары, изменение феррас- 5 татического давления, изменение скорости вытягивания слитка и т.д.), приводят к изменению. положения стопора 16, а " следовательно, и к изменению сигнала на выходе датчика 15 обратной связи. Сле- zo дяший привод 8 с датчиком 9 компенсации размыва на выходном валу компенсирует эти изменения таким образом, чтобы ошибка в поддержании уровня оставалась в заданных пределах.
Таким образом, введение предлагаемых элементов и связей, предусматрива сших регулирование в пусковом и стационарном ежимах как по Попожепню, так И по скорости изменения уровня в кристаллизо заторе, позволяет повысить точность и качество процесса регулирования уровня металла в кристеллизаторе, а также качество выпускаемого металле и надежность работы установки в целом. 35
Формула изобретения
CHcTeMG автОматическОгО peI /ëùýÎ 40 вания уровня металла в кристаллизаторе, :содержащая задатчик скорости вытягивания, датчик расхода, датчик уровня, датчик скорости вытягивания, устройство регулирования подачи металла в кристалли- 4 затор, содержащее следящий привод, дат69 8 чик компенсации размыва стопорной пары, сумматор, ограничитель хода стопора, элемент сравнения, усилитель, исполнительный механизм, датчик обратной связи, устройство пуска тянущей клети, содержаmee задатчик уровня, нуль-реле, интегратор, нелинейный элемент, элемент сравнения и регулятор, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования уровня металла в кристаллизаторе и качества металла, система дополнительно содержит блок программного заполнения кристаллизато ре и два элемента сравнения, причем входы первого элемента сравнения соединены с выходами датчика уровня и блока программного заполнения кристаллиэатора, входы второго элемента сравнения соединены с датчиком расхода, датчиком скорости вытягивания и зедатчиком скорости вытягивания, выходы первого и второго элементов сравнения соединены с устройством регулирования подачи металла в кристаллизатор, а вход блока программного заполнения кристаллизатора соединен с задатчиком скорости вытягивания.
2. Система по и. L, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок программного заполнения кристаллизатора содержит интегратор, выход которого соединен с датчиком заполнения, и элемснт сравнения, входы которого соединены с задатчиком рабочего уровня и датчиком заполнения, а выход соединен с нульреле, причем вход интегратора через контакты нуль-реле в пусковом режиме соединен с выходом эадатчика скорости вытягивания, а в стационарном режиме — с выходом элемента сравнения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Мо 603489, кл. И 220 11/16, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР
% 607643, кл, В 222 11/l6, 1977, 839669
Ф
Составитель А. Абросимов
Редактор М. Лихович ТехредЖ.Кастеаевич Корректор М. Немчик
Заказ 4620/l 4 Тираж 869 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
Xl3035, Москва, 2К -35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
