Реферат: Измерение уровня жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗ

Мощность источника излучения должна быть такой малой,  чтобы по возможности не создавалась или создавалась весьма небольшая контролируемая зона; при этом прежде всего учитывают опасность для здоровья обслуживающего персонала.

Оба эти требования учитываются при компромиссном решении, заключающемся в выборе мощностей источников радиоактивного излучения, обеспечивающих около 3000 импульсов в секунду для машин непрерывного литья заготовок квадратного сечения и около 1500 им­пульсов в секунду для слябовых МНЛЗ.

 Измерительное устройство, должно достигать этих мощностей излучения после половины продолжительности периода полураспада кобальта 60 при порожнем кристаллизаторе (период полураспада кобальта 60 составляет 5,3 года). Далее необходимо следить за тем, чтобы источник радиоактивного излучения был размещен на кристалли­заторе или внутри него так,  чтобы при установленной в процессе эксплуатации заданной высоте уровня металла в кристаллизаторе еще проходило бы около 60% импульсов, чтобы получалась достаточно большая пороговая доза на обеих сторонах. Небольшие нарушения пропорциональности в ходе кривой замеряемой на участке измерения величины могут быть линеаризованы с помощью корректора. Если источник и приемник радиоактивного излучения закрепить на кристаллизаторе или внутри него таким образом, чтобы это измерительное устройство совершало колебательное движение вместе с кристаллизатором,  то качание кристаллизатора модулирует фактичес­кое значение высоты уровня жидкого металла. Эта модуляция,  рас­сматриваемая как нежелательная помеха, компенсируется с помощью соответствующего устройства. Необходимость компенсации отпадает в том случае,  если высота или частота подъемов кристаллизатора во время измерения соответствуют требуемой точности регулирова­ния уровня металла, в нем.

Для повышения безопасности или для распознавания "конца процесса разливки стали" в кристаллизаторах дополнительно пре­дусматривается так называемый "шлаковый барьер". Он состоит из точечного источника радиоактивного излучения и дополнительного сцинтилляционного счетчика. Это измерительное устройство опреде­ляет уровни воздуха, шлака и стали на основе их различной плотности.

Это измерительное устройство сигнализирует о данных уров­нях, и эти сигналы используются для управления машиной непрерыв­ного литья заготовок.

            Данные о фактическом уровне металла в кристаллизаторе, получаемые от радиоактивного измерительного устройства, через корректор характеристик поступают в компенсационный усилитель. На втором входе компенсационного усилителя имеется напряжение, модулируемое движением подъема кристаллизатора. Подключенный активный фильтр продолжает обработку компенсированного, но, все-таки еще измененного статистическим колебанием фактического значения уровня металла в кристаллизаторе. После этого сигнал, фактического значения достигает смесительного входа регулятора уровня без выдержки времени и определяет разность между фактическим и заданным уровнями металла в кристаллизаторе.

Сигнал для регулирования скорости вытягивания заготовки снимается на выходе регулятора уровня и через регулируемые ограничительные  устройства подводится к регулятору скорости вращения органов,  регулирующих скорость вытягивания заготовки. Сигнал    отклонения регулируемой величины h (то есть регулируемого уровня металла в кристаллизаторе - прим. переводчика) поступает в согласующий усилитель. Этот нелинейный усилитель,  находящийся в замкнутом контуре регулирования стопора, работает как функциональное моделирующее устройство. Коэффициент пропорционального усиления этого согласующего усилителя, при отклонениях, регулируемой величины менее +-15% составляет 0,2,  а при отклонениях регулируемой величины более +15% составляет I. Этим достигается то, что замкнутый контур регулирования стопора в интервале нормальных откло­нений остается стабильным,  однако большие отклонения при доста­точно большом усилении могут быть быстро отрегулированы.   Сигнал отклонения регулируемой величины,  имеющийся в распоряжении на выходе согласующего усилителя, поступает в пропорционально-интегральной регулятор с раздельными интегральным и пропорциональным  каналами. Интегральный канал построен как двухдекадный счетчик, задача которого заключается в регулировании отклонения уровня металла в кристаллизаторе до нуля. Интегральный канал состоит из устройства, моделирующего величину (Betragsbildner) преобразователя напряжения в частоту, двухдекадного счетчика прямого и обратного счета и подключенного цифро-аналогового преобразователя.

При начале, процесса литья параллельный пропорциональный канал отключается. При заполнении кристаллизатора сталью оператор  вручную устанавливает рабочую точку регулятора. Во избежание скачкообразного перехода при переключении на "автоматику" система регулирования устанавливается на фактическое значение в выключен­ном состоянии. Как только ypoвень металла в кристаллизаторе дости­гает участка измерения, пропорциональней регулятор, включаемой устройством, регистрирующим предельные значения, берет на себя  регулирование уровня металла в кристаллизаторе. При этом предполагается, что в момент процесса переключения на автоматическое регулирование стопор находится в положении эффективного регулирования.

Исходная величина интегрального канала впоследствии суммируется с исходной величиной пропорционального канала, и обе величины поступают в конечной усилитель и вместе с тем на cepвoпривод для установки стопора.

Рассмотренная выше система обеспечивает небольшие пропорциональные усиления при одновременно больших продолжительностях  переналадок.

Эту систему регулирования в соответствии с требованиями дополняют логические соединительное и управляющие устройства,  чтобы отдавать команды и обеспечивать соответствующие переключения внеш­них устройств.

Кроме того, дополнительно могут выдаваться отличительные сигналы или вводиться корректирующие сигналы. Форма и вид этих сигналов должны соответствовать требованиям машины непрерывного литья заготовок и данной системе регулирования

           В условиях повышения требований к качеству непрерывного слитка особое значение приобретает измерение и поддержание уровня жидкого металла в кристал­лизаторе МНЛЗ. Попытки использовать здесь самые разнообразные метода измерений привели к преимущественному распространению метода с применением радиоактивных источников, излучение которых используется для просвечивания кристаллизатора с жидким металлом. За рубежом аппаратура такого типа разработана и широко тиражируется фирмами "Bertgold" ("Бертгольд"), ФРГ, "Brown Boverl" ("Браун Бовери"), Швейцария, и используются при изготовлении оборудования ШЛЗ машинострои­тельными фирмами "Demag" ("Демаг"), ФРГ "Mannesmarm" ("Маннесман"), ФРГ и ДР.

В системе измерения уровня металла в кристаллизаторе фирмы "Бертгольд" в качестве источника радиоактивного излучения мощностью 10 МэВ используется изо­топ Со-60. Источник выполняется в виде проволочной спирали» покрытой для защиты от химически агрессивных сред благородным металлом. Для компенсации нелинейности измерения уровня жидкого металла, обусловленной изменениями толщин про­свечивания по мере подъема уровня, изменяют шаг намотки спирали, мощность ис­точника рассчитывается и выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от геометрических размеров кристаллизатора и расстояния между источником и приемником излучения. Источник размещается в свинцовом контейнере и поток из­лучения коллимируется поворотным коллиматором. В качестве приемника излучения в системе используется сцинтилляционный детектор на базе кристалла NaY, разме­щаемый в защитном стальном водоохлаждаемом кожухе.

При использовании аппаратуры для контроля уровня металла в квадратных кристаллизаторах источник и приемник излучения размещаются стационарно вне кристаллизатора. На мощных слябовых МНЛЗ источник и приемник размещаются непо­средственно в стенке кристаллизатора в специальных приливах. С помощью термо­стойкого кабеля приемник излучения через соединительную коробку соединен с из­мерительным прибором типа В 3118, который является интегрирующим накопителем импульсов с последующим преобразованием сигнала интегратора в унифицированный сигнал 0-10 В и 0-5 мА. Прибор рассчитан на работу с потоком импульсов 450-9000 имп/с, интегратор позволяет накапливать их с постоянной времени 0,5; I и 2 с.

Датчики инфракрасного излучения для определения уровня металла в кристаллизаторе

Наряду с использованием радиоизотопных измерителей уровня за рубежом ведутся интенсивные поиски новых средств контроля уровня металла в кристаллиза­торе, более простых с точки зрения размещения их в составе оборудования и бо­лее надежных в эксплуатации. [3] Так, фирмами «concast" ("Конкаст"), Швейцария и "Clesid" ("Клесид"), Франция, разработан датчик инфракрасного излучения для определения уровня металла в кристаллизаторе, которой располагается на разли­вочной площадке и механически не связан с кристаллизатором. Предложенный измеритель уровня по данным фирм-разработчиков, отличается простотой и надеж­ностью, работает независимо от состояния поверхности ванны жидкого металла в кристаллизаторе (наличие шлаковых смесей, выбросы пламени и т.д.). Структурная схема инфракрасного измерителя уровня металла в кристаллизаторе приведена на рис.6.

Рис.6. Схема измерителя уровня металла в кристаллизаторе, разработанного фирмой "Клесид", Франция:

1 - кристаллизатор; 2 - датчик уровня; 3 - шкаф электронной аппаратуры; 4 коммутирующая панель; 5 - блок первичной обработки сигнала; 6 - сигнальное устройство;7-переключатель, используемый при изменении размеров кристаллизатора; 8 – ПИ (пропорционально-интегральный) регулятор; 9 - усилитель мощности; 10 - переключатель; II - контрольная лампа "Наличие питания"; 12-ин­дикаторная лампа работы в автоматическом режиме; 13 – кнопка установки нуля; 14 - соединительный клеммник.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9