1.1Методы контроля и управления уровнем металла в промковшах мнлз
Преимущественное применение получил косвенный метод контроля уровня металла в промковшах– путем взвешивания промковша с металлом с применением тензометрических или магнитоупругих преобразователей массы.
Датчики – месдозы для МНЛЗ и системы автоматизации на их базе разработаны, в частности, Киевским институтом автоматики и НПО «Черметавтоматика».
Накопленный опыт эксплуатации таких систем показал, что основная трудность их работы – частые выходы из строя датчиков массы, установленных на несущих тележках, и подводящих кабелей.
Месдозы выходят из строя из-за недопустимых динамических перегрузок, вызванных ударной установкой промковша на несущую тележку, кабели разрушаются из-за попадания на них жидкого металла.
Оригинальное решение в этой связи предложила английская фирма «Дэви». В ее системе месдозы и кабели размещены под рельсовыми путями перемещения несущей тележки промковша. В рельсовом пути для этой цели выделяют изолированное звено, подвешенное на пластинчатых пружинах.
Массы здесь распределены таким образом:
- масса жидкого металла 35-40т;
- масса промковша 25т;
- масса несущей тележки
и рельсового звена 20т.
Сквозная точность комплекса 0,6% от верхнего предела измерения.
Для строительства МНЛЗ конвертерного цеха металлургического комбината «Запорожсталь» разрабатывается экспериментальная система контроля уровня металла в промковше радиолокационным методом.
Известны также разработки электромагнитных датчиков уровня EMLI шведской фирмы Metall Process Control (MPC) ( см. рис. 3р ). Здесь уровень металла контролируется с помощью высокочастотного електромагнитного поля, излучаемого одновитковой антенной передатчика, встроенной в нерасходуемую часть футеровки промковша. Приемная антенна расположена аналогичным образом на противоположной стенке емкости.
В зависимости от положения уровня жидкого металла сигнал, воспринимаемый приемной антенной, изменяется за счет изменения потокосцепления силовых линий поля, часть которых замыкается на металл.
Рис.3р. Контроль и регулирование уровня металла в промковше МНЛЗ
с применением датчика EMLI
Далее этот сигнал нормализуется и выдается на устройство отображения и в систему регулирования в виде унифицированного токового сигнала 4 – 20мА.
Разрешающая способность датчика MPC (EMLI) – 1мм, погрешность измерения ± 10мм в диапазоне измерения 0 – 500мм.
Фирма MPC гарантирует динамическую точность поддержания уровня металла в кристаллизаторе ± 20 мм при условии надежного функционирования шиберного затвора стальковша.
Для МНЛЗ Магнитогорского меткомбината Киевский институт автоматики разработал силоизмерительный магнитоупругий преобразователь ПСМ-СПМ-40, формирователь нормированного сигнала постоянного тока ФС и управляющую часть системы стабилизации с применением контроллера Ремиконт Р-110 и электрогидавлического сервопривода УЭГСК со станцией управления.
Ремиконт позволяет осуществлять управление как в двухпозиционном так и в П или ПИ режимах.
Нелинейность статической характеристики ПСМ устраняется алгоритмом кусочно – линейной аппроксимации (КУС) Ремиконта Р-110.
Погрешность измерения массы – 1%, постоянная времени ПСМ составляет 0,125с.
ПСМ и система управления скользящим шиберным затвором стальковша с помощью пропорционального сервопривода УЭГСК обеспечивает максимальное динамическое отклонение уровня металла в промковше
Δhпк = ± 40мм. ПСМ допускает предельную динамическую перегрузку в 200% от номинальной массы промковша с металлом.
Широкое распространение для взвешивания промковша (и стальковша) в последнее время получили системы фирмы SIMENS – «SIWAREX» и
«SIWALOG». В качестве датчиков веса в этих системах используются тензорезисторные преобразователи с классом точности 0,03%; 0,1% и 0,2% в зависимости от исполнения.
Обработка информации от тензорезисторных датчиков в весоизмерительных системах фирмы SIMENS производится в электронных блоках, выходной сигнал которых представлен или в аналоговой (система «SIWALOG», или в дискретной форме (система «SIWAREX»).
Система «SIWALOG» с использованием тензорезисторных датчиков, управляющего контроллера ветви «SIMATIC» и электрогидравлической системы дозирования металла была поставлена для МНЛЗ ЭСПЦ N2 Оскольского электрометаллургического комбината.