结晶器液面控制探析

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1、天津冶金职业技术学院毕业课题结晶器液位控制系统探析系另IJ机械工程专业机电一体化班级09机械学生姓名徐冀峰指导教师张秋菊2011年9月27日连铸是炼钢生产的核心设备。当代高端大型连铸机大多采用多流园弧形连铸机，连铸控制采用二级口动控制系统，即PLC控制和过程控制。在整个系统中，结品器液位控制是关键技术。液位控制有很多方式，普遍采用的是钻-60液位控制。木文将对钻-60液位控制系统进行探析。关键词：结晶器，液位控制，过程控制系统摘要11.概述12.结晶器液位控制原理12.1.基础自动化部分12.2•检测部分12.3•结晶器液位控制器12.4.伺服执行机构22.5.液

2、位显示部分23.系统的组成23.1•基础自动化-PLC系统23.2.液面位置检测部分33.3.结晶器液位控制器43・4•伺服执行机构54.自动浇铸74.1•前馈控制84.2•比例参数重新调正85.结束语96.参考文献：91.概述连铸是炼钢生产的核心设备。大型或特大型连铸机大多采用多流园弧形连铸机，连铸电控采用二级口动控制：即PLC控制和过程控制，全系统主要有钢水称重、钢水测温、钢渣检测与控制、结晶器钢水搅拌、结晶器液位控制、二冷水调节、引锭杆跟踪、自动切割、钢坏自动打号、钢坯输送及质量跟踪等控制，其中，结晶器液位控制是关键技术。液位控制有很多方式，主要有：涡流式，

3、浮子式，屯极式，屯磁感应式和钻-60射源式，这些控制技术各有T秋，其屮，鉛-60液位控制更为成熟。口前，许多工业国家，如德国、意大利、美国、日本和韩国等大型钢厂都普遍采用钻-60液位控制技术，经济效益I•分可观。近年来，国内炼钢也逐渐开始采用鉛-60液位控制。本文将对这一控制技术进行详尽的探讨与分析。2.结晶器液位控制原理在连铸过程屮，为了保证铸坯质量，防I上溢钢和拉漏事故的发生，必须对结晶器液位进行控制，以使结晶器内的钢水液位达到相对稳定状态。影响结晶器液位变化有五个主要因素：一是钢种，二是钢水温度，三是中间罐注入结晶器的钢水流量，四是拉矫速度，五是结晶断面的大

4、小。其中最主要的是钢水流量。通过调节中间罐塞棒的位置，来控制滑动水口的钢水流量；或调节拉矫速度来控制液位高低。由于采用恒定结晶器断面和定速拉矫的控制方式。因此结晶器液位控制，是通过调节中间罐塞棒位置来完成的。结品器液位控制通常采用串级闭环控制系统，该系统主耍由以下部分组成：2.1基础自动化部分是液位控制系统的神经中枢，大都采用PLC控制系统。目前使用较多的是SIEMENS/S7-400System,简称S7-400系统，这一系统可较好地实现结晶器液位闭环控制。2.2检测部分包括：钻一60射源、闪烁计数器、结晶器液位计等自动化设备。2.3结晶器液位控制器包括：V/1

5、转换器、振荡器、解调器、P1D调节器、伺服放大器等。2.4伺服执行机构包扌舌：电一液伺服阀、电磁换向阀、液压缸和中间罐塞棒机构。2.5液位显示部分主要是HMI操作画面（人机对话操作画面）和智能仪表显示。整个结品器液而控制系统，如图1所示。实际液位心S7-400“位賈反馈图1.结晶器液位控制系统图液位控制原理是：现场检测到的钢水液位信号输入到S7-400系统，S7系统将检测到的现场液位实际值与设定值进行比较，将其差值进行PID运算，运算输出信号作为内环P1D的设定值输入，该值再与塞棒位置信号进行比较，其差值经P1D运算后，再将信号输出控制伺服阀，进而控制液压执行机构

6、一液压缸动作，液压缸驱动塞棒升、降，塞棒控制钢水流量，使结晶器液位达到最佳设定值。2.系统的组成3.1基础自动化-PLC系统，即S7-400系统,主要配置：一个主模件MFCMultiFunctionController两个数字输入子模件DSIDigitalSlaveInput两个数字输出子模件DSODigitalSlaveOutput一个快速反应混合了模件QRSQuickResponseSlave—个模拟输出模件AOMAnalogOutputModule六个端子模件TBTerminalBoard在液位控制系统中，来自结品器检测元件的实际液位信号，经液位计处理变为4

7、-20mA的标准信号，该信号经端子模件TE送到相应的子模件DSI和QRS中，然后再送到主模件MFC中,MFC按PID算法，计算出设定液位控制信号。经输出子模件DSO和端子TB,送到V/1逆变器。将电流信号变为电压信号，再送到伺服放大器，经过比较运算和PTD运算后，输出控制信号到伺服阀，伺服阀控制液压缸动作，液压缸驱动屮间罐塞棒升、降运动，使结晶器内钢水液面在设定值允许范围内轻微波动。2.2液面位置检测部分:主要是钻-60射源、闪烁计数器和结晶器液位计。2.2.1钻60-射源物理测量原理是基于放射性射束经过金属物质时，其放射性强度减弱这一事实。丫射线的减弱程度，遵循

8、指数规律衰