连铸机结晶器熔钢液面控制(完整版)实用资料.doc

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1、连铸机结晶器熔钢液面控制（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）连铸机结晶器熔钢液面控制鞍钢设计研究院 尤克强摘要：文章介绍了连铸机结晶器熔钢液面常用的的三种检测方法，比较了它们的特点。重点讨论了结晶器熔钢液面的控制系统，从理论与实践上总结了实现结晶器熔钢液面稳定控制的方法。主题词：液面控制 熔钢液面 结晶器 连铸机 核辐射 物位计 干扰因素 前馈补偿 钝化处理一、前言随着社会对钢材品种，规格，质量的要求越来越高，轧钢对连铸坯的质量要求也越来越高。如果不能稳定，可靠地控制结晶器的熔钢液面，要想连续生产出高质量的铸坯是不可能的。为了提高连铸的生产率，很自然要提高拉速度

2、，但是这样一来拉漏跑钢的事故发生率明显上升，这是一个值得研究的问题。开发漏钢预知技术，准确有效地控制结晶器四壁冷却效果，保证铸坯初期凝固稳定，这是高效连铸机安全生产的重要保证。二、结晶器熔钢液面的检测方法结晶器熔钢液面的检测方式多种多样：热电偶埋入法，工业电视法，周期性电极插入法，放射性同为素法，涡流法，电池感应法和激光法等等。目前板坯连铸机结晶器上广泛采用的方法是放射性同为素法，涡流法和激光法。1 放射性同为素法目前连铸机采用最多的是放射性同位素Co60测液面仪（见图1）。其原理是安装在结晶器一侧的柱状Co60放射线源连续不断地放射出一定强度的 射线。结晶器钢液面在柱状放射线源的尺寸范围内上

3、下波动，利用钢液对射线的吸收程度来反 映 钢液液面的高度。安装在结晶器另一侧的闪烁计数器用来检测射线穿透结晶器后强度的变化。当熔钢液面高时接受的射线强度就小，反之则大。闪烁计数器由闪烁体，光电倍增管及前置放大器组成。当射线作用于闪烁体时，其被激的原子和分子即射出光电子，光电子经光电倍增管收集，加速，放大后在倍增管的阳极上形成脉冲。单位时间所产生的脉冲数称为技术率，它正比被接收的射线强度。将该脉冲经过鉴别器消除干扰噪声信号，再经过整形器将脉冲整形为幅度与宽度相等的矩形脉冲，经过积分器将脉冲信号转换为与脉冲频率成比例的直流积分电压，经过一系列处理以后可获得一模拟电压，其大小比例于接受的射线强度/。

4、此信号再经过结晶器上下振动的补偿，尔后送往微机控制系统。日本住友株式会社和奥钢联所产生的连铸机即采用上述方式。住友所用Co60放射线源的强度为686MBq,泄露量小于5mSv/年，符合我国环保部门规定的卫生标准。但是工厂方面多有疑虑而不欢迎。其测量范围为0150mm,精确度为5mm。2 激光法激光法是光电的LADAR测量系统（见图2），基于激光测距技术。激光发射器是一个红外光发射极，发射一个非常短的红外激光迈冲2X10-12S。激光脉冲通过测管经反光镜直色结晶器钢液表面，而后反射回来引导至接收器。它利用在发射与接收脉冲之间的时间延迟与传感部件至钢液面的距离成正比的原理，测量信号转换成电量信号，

5、即转换成脉宽调制的电气脉冲，这个测量信号进一步处理，得到一个与最终熔钢液面成比例的输出信号。LADAR装置的测量精度与动态响应的时间常数有关，时间常数选取值可从2010230ms。当时间常数为20ms时，检测精确度为5mm;当为2000ms以上时，精确度为1mm。测量范围可为0900mm，甚至更广。激光法的特点是比放射性同位素法安全、测量范围宽、反应快和精确度高。其缺点在于：要在结晶器上方设一个激光测管，保护渣的厚薄影响测量值，测管内的一个反射镜是一个易污的消耗件，需要经常更换，不过这小片反光镜易于制造，价格低廉。德国迪马克公司推荐采用激光法，该装置提供的测量范围为0-900mm，精确度为1m

6、m图23 涡流法涡流法的依据是电池感应原理。用涡流法检测结晶器熔钢液面的装置（如图3所150mm.精确度为2mm图3图4装在结晶器上方.当上装引锭杆或更换结晶器时可以方便地装置挪开,在浇注开始时再将检测装置放上即可.实践证明,这种NKK涡流式熔钢液位计长期运行可靠.准确.方便.使用结果表明,NKK涡流式熔钢液位计有如下特点:检测精确度高,响应速度快,是非接触测量方式;不受结晶器保护渣的影响;有较宽的测量范围:0mm;易于安装,方便操作和维护;适应范围广,可适用于板坯、大方坯和小方坯连铸机;对于已建成的连铸机可以方便地再装此熔钢液面计;受电磁干扰影响很小.三、结晶器熔钢液面的控制系统可靠的结晶器

7、液面控制系统允许结晶器内保持稳定的.比较高的熔钢液位,这样比较地发挥一次冷却的作用,从而能够增连铸机的产量.结晶器熔钢液面自动控制可以减轻操作者的紧张劳动,节省能源.结晶器熔钢液面的稳定控制可以改进铸坯表面的质量.有了稳定、良好的铸坯表面质量才产生了铸坯无须冷却、无须检测、无须处理的工艺;由此又产生了直送铸坯到直接轧制的可能性.采用先进的微型计算机能够适应结晶器熔钢液面控制的复杂过程.为了有效地控制结晶器钢液面恒定除了要检测钢液面高度作为控制系统的主反馈信号外,还必须考虑对液面控制有影响的各种干扰因素: 结晶器振动频率和幅度变化对检测器的影响; 结晶器宽度变化(结晶器宽度可调)对控制系统的影响

8、; 中间罐内熔钢重量变化对控制系统的影响; 连铸机拉坯速度变化对控制系统的影响.第种干扰可以在熔钢液面计检测信号处理时加上适当的滤波环节来克服.第种干扰因素（见图5）图5 前馈补偿当中间罐熔钢重量的平方根值的变化率超过变化率设定值时，进行液面的输出值补偿。补偿值补偿值 式中：中间罐熔钢重量平方根值，大小为0.08.37（8.37=）补偿系数，取值范围1.0+1.0变化率设定值，取值范围0.08.37连铸机的浇铸速度最大值为1.8m/min，当浇铸速度的变化率超过变化率的设定值时，进行液面调节计的输出补偿。补偿值 式中: 浇铸速度，取值范围0.01.8补偿系数，取值范围1.01.0变化率设定值，

9、取值范围0.01.8 增益（比例带）补偿连铸机结晶器的宽度调节范围是9001550mm ，根据结晶器的宽度变化进行调节计的增益补偿：式中：补偿后的增益结晶器的宽度（）时的增益补偿系数 增益G与比例带P的关系：P=100/G 钝化处理为了减少滑动水口的频繁大幅度动作，在结晶器钢液面的过程值PV与设定值SV偏差较小的情况下引入等价偏差的概念。如图6所式，设置一个小偏差的死区，在死区的偏差值乘以小于1的系数，使得原来较小的偏差进一步减小成为等价偏差，从而减小控制器的输出值，使伺服机构钝化。钝化系数图6伺服机构的钝化还可以通过改变控制器的积分时间Ti的办法达到。如图7所示，根据结晶钢液面偏差信号的大小

10、选取不同的积分时间。积分时间变化曲线可以由10段折线组成，偏差小时自动选用较长的积分时间；反之，选用较小的积分时间。积分时间T 偏差：（PVSV）图5 控制器积分时间变化曲线等价偏差（控制演算）间隙增益=0、0.25、0.5偏差：（PVSV） 图4 小偏差钝化曲线图7连铸机结晶器熔钢液面控制系统投入自动前先进行手动遥控，当结晶器熔钢液面测量值PV接近设定值SV时，即可投入自动控制（编者注：限于篇幅，控制系统图略。读者若有兴趣，可与作者联系）。系统投入自动之前必须具备结晶器液位计工作正常、滑动水口状态良好、引锭装入完毕、浇注准备工作结束、只一个中间罐在浇注位置、液位调节计的输入和输出值均未越限等

11、6个条件。当熔钢液位高于上限值H1或低于下限值L1时将发出报警信号。当偏差（PV-SV）越限时也向计算机发送信息。四、结束语结晶器熔钢液面的稳定控制往往面临一些随机的干扰因素。滑动水口的机械磨损将使得控制回路的总增益发生变化。为了不断适应变化了的新情况，有必要开发自适应控制系统。开发一个综合的能够自学习、自适应的控制系统将是防止高速连铸机拉漏跑钢，提高铸坯质量的现代化控制系统的新目标。油井动液面监测实例定义:抽油井在正常生产时,油管和套管环形空间有一个液面,这个液面就叫动液面。动液面可以用从井口算起的深度表示其位置,也可用从油层中部算起的高度表示其位置。用途:探测油井的井下液面深度,可以了解油

12、井的供液能力,确定抽油泵的沉没深度,制定出合理的油井工作制度 , 同时 , 还可以推算出油层压力 , 采油指数和有效渗透率等参数 , 分析能量衰减异常原因 ,对合理开发油田具有重要意义。测量方法 :目前,国内外油井动液面的测试大多都采用回声仪进行测试。测量原理:声波脉冲在气体介质中传播时,遇到障碍物就产生反射脉冲,如果知道声波脉冲传播速度 V 和反射脉冲的反射时间 T 就可以确定障碍物与脉冲声源之间的距离 S 。S=V*T/2为什么能增产?通过及时掌握油井动液面,可以合理调整工作参数或控制间抽,能够达到节能降耗增产的效果。 压井液面:当油井产液能力大于举升系统的排出能力时,液面会逐渐上升。液面

13、越高,液柱压力越大,井底流压越高,生产压差越小,油井的产量越小。当液柱压力等于油层的压力时,将封闭来自油层的渗透,液面不再上升,该液面称为压井液面。这时,不能充分发挥该井的能力,需要增大泵径和工作参数甚至改变采油方式,以提高产量。通常液面:大多数生产井处在该液面。这时不完全压住油层的渗透。通常情况下,人们并不清楚油井的实际液面是多少,甚至为了避免空抽造成泵的损坏,而使液面保持在该范围。最佳液面:保持油层最大产出,又能保护泵的理想液面。当油井产液能力小于举升系统的排出能力时,液面会逐渐下降,以至于空抽,使得设备的磨损增大,同时浪费能源。 以下是我公司研制的油井液面自动监测仪对升 25斜 25油井

14、的监测结果: 上图是一口油井的液面变化曲线, 4月 12日 14:00之前一直正常运行,液面始终在泵挂位置,停井后,液面逐渐上升。 从图上可以看出:12日 14:0013日 03:00 13小时液面上升起 110米13日 03:0013日 16:00 13小时液面上升起 90米13日 16:0014日 05:00 13小时液面上升起 60米,依次是 50米、 40米、 30米、 20米。起抽后油井液面每小时下降 20米,直到泵挂。在最佳状态该井日产液约在 1.23方,最差状态为 0.23方。该井供液严重不足。如果实行每 24小时开 10小时停 14小时的间抽制度,在产量相同的情况下可以节能 6

15、0%。液面覆盖球介绍本产品有两种型号，型为发泡浮球，型为发泡实芯圆球（节能球）。适用于各种卧式酸贮槽，水处理中的凝储水箱和除盐水箱，大程度的减少酸雾，空气中的二氧化碳和氧对水质的污染。达到保护水质，节约能源，净化环境。适用范围： 覆盖球主要用于液面上层履盖作用。如：用于酸碱贮罐中，可以防止酸碱气体外溢，挥发、减少酸碱气体对外环境的污染，和节约酸碱材料的作用； 用于除盐水中，使空气和水隔离可以减少空气中的CO2，O2及灰尘杂质等对除盐水的污染，保证水质量。 适用于各种卧式酸贮槽、水处理中的凝储水箱、除盐水箱，大程度的减少酸雾、空气中的二氧化碳和氧对水的污染，达到保护水质、节约能源，净化环境的作用

16、。使用方法： 将覆盖球按表面积使用数量加入液体中，覆盖球自然排列规整，覆盖于液体表面，边缘可用其它密封材料密封。产品简介 液面覆盖球以聚丙烯pp为原料，经发泡、收缩生产的圆形塑料填料，分为带边液面覆盖球与不带边液面覆盖球两种型号，带边液面覆盖球具有重心稳定，边与边重叠，覆盖效果好等特点，其作用是抑制酸雾挥发，保护操作人员健康，减少大气污染和空气对水质的污染，有效提高凝结水质量，有利于发电机组、供热机组的安全运行。 液面履盖球经过大量科学实验，它有效地解决了液面履盖技术难题，可保护水质、净化环境，安全防火，节约能源。 产品特点 1设计精巧合理，外形美观。选材得当，耐酸耐压（耐压0.4MPa，耐酸

17、度为35%浓盐酸，工作温度100） 2比重准确，重心稳定。 3球翼互相重叠，履盖严密。（履盖率99%以上） 4操作简便，将浮球倾入所需容器，即可自动形成均匀履盖层。材质：PP聚丙烯产品用途 液面覆盖球适用于各种卧式酸贮槽、酸贮罐、水处理中的凝储水箱、除盐水箱，大程度的减少酸雾、空气中的二氧化碳和氧对水的污染，达到保护水质、节约能源，净化环境的作用。适用覆盖于各种具有挥发的液面上。 广泛应用于电力系统浓盐酸及凝结水箱的密封材料；石油、化工、氯碱、煤气、冶炼、环保、电力等企业各种卧式酸贮槽；水处理中的凝储水箱和除盐水箱；大程度的减少酸雾，空气中的二氧化碳和氧对水质的污染。 覆盖球主要用于液面上层履

18、盖作用。用于酸碱贮罐中，可以防止酸碱气体外溢，挥发、减少酸碱气体对外环境的污染，和节约酸碱材料的作用；用于除盐水中，使空气和水隔离可以减少空气中的CO2,O2及灰尘杂质等对除盐水的污染，保证水质量。安装方法将液面覆盖球按表面积使用数量倒入液体中，液面覆盖球自然排列规整，覆盖于液体表面，边缘可用其它密封材料密封。液面覆盖球技术指标 品名规格 mm使用 工作温度耐压强度MPa个数 n/m3孔隙率覆盖率空心无边液面覆盖球401200.47109591空心带边液面覆盖球251200.415609598401200.46909397801200.423599实心液面覆盖球401200.47109591实心带边液面覆盖球401200.468097