Система управления непрерывной разливкой жидкого металла

.,рДффф 1, УЭ;, ФЪСЬ . "-Ч" ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АЕТОееСКОМУ СевИЦВ 3 ВЛЬСУВУ Союз Советских С оцмалмстнческии Республик(23) Приоритет Государственный комитет Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий(43) Опубликовано 25.05,78.Бюлл (45) Дата опубликования описани нь 1. 05. 13 2) Авторы изобретении Л, И. ин и С. П, Савченк Институт автоматики им, ХХЧ съезда КПС 71) Заявитель 54) СИСТ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКОЙЖИДКОГО МЕТАЛЛА2 Изобретение относится к средствам автома. тизации установок непрерывной разливки ста ли.Известно устройство для управления непрерывной разливкой стали, содержащее .задатчик наполнения кристаллизатора, устройство запуска тянущей клети, переключатель структуры регулятбра, вместо линейного регулятора с постоянной структурой, регулятор с переменной структурой, вместо одного два датчика уровня. (изотопный и контактный) 111.Устройство работает следующим образом. По команде включается система стабилизации уровня с воздействием на подачу металла в кристаллизатор, которая обеспечивает напол. нение кристаллизатора сначала по контактному, а затем по нзотопному датчикам в соответствии с изменением сигнала от задатчика наполнения кристаллизатора. При достижении уровня заданного значения в зоне слежения радиоизотопного датчика включается тянущая клеть и разгоняется до заданного значения с заданной скоростью. Если отклонение уровня от задания больше нли меньше заданного уровня ограничения переключатель структуры регулятора выбирает П или ПИ.закон регулирования соответс гвенно. В известном устройстве медленно открыва- ется орган расхода жидкого металла, из-за че.- го не обеспечивается прогрев канала разливоч.ного стакана.Структура устройства рассчитана на макея.мальное быстродействие, что не согласуется с требованиями плавного, необходимого для по.вышения качества отлнваемых слитков, перехода с одного режима разливки на другой.Цель изобретения - повысить качество разливаемого металла и надежность управления.Это достигается тем,.что в известную систему дополнительно включены нелинейный элемент на входе регулятора с переменной.структурой; определитель скорости наполнения кристаллизатора, переключатель режимов работы сис темы, устройство ограничения перемещения органа расхода жидкого металла, устройство пуска тянущей клети, интегральный задатчик скорости вытягивания слитка и двухскоростной исполнительныМ механизм при соответствую-щей схеме соединения элементов.На чертеже приведена структурная схемапредлагаемой системы..Она содержит регулирующий орган 1 расхода жидкого металла, разливочную емкость 2, кристаллизатор 3, затравку 4, тянущую клеть 2 б 5, датчик 6 уровня наполнения кристаллизато.ра, схему сравнения 7, эалатчик уровня 8, блок 9 определения скорости наполнения крис. таллизатора, нелинейный элемент О, блок 1 определения изменения скорости наполнения кристаллизатора, сумматор 12, переключатель 13 структуры работы регулятора, пропорцно. нальную часть 14 регулятора, интегральную часть 5 регулятора, переключатель 16 режимов работы системы, устройство 17 ограничения перемещения регулирующего органа расхода жидкого металла, исполнительный механизм 18, задатчик 19 скорости вытягивания слитка, сумматор 20, нелинейный элемент 21, выключатель 22 контура разгона тянущей клети, интегральный задатчик 23 скорости вытягивания слитка, привод 24 тянущей клети, датчик 25 скорости вытягивания слитка, интегратор 26, нуль- реле 27, нелинейный регулятор 28 с переменной структурой и устройство 29 пуска тянущей клети.Объект управления, содержащий регулирующий органрасхода жидкого металла, разливочную емкость 2, кристаллизатор 3, затрав. ку 4 н тянущую клеть 5, представляет собой вертикальную или радиальную машину непрерывного литья заготовок, скользящих относительно каподвижного или перемещающегося в ограниченных.пределах кристаллизатора. 3 ка- честве разливочной емкости. может. быть исполь. зована плавильная печь, сталеразливочный или промежуточный ковши. В качестве регулирующего органа расхода жидкого металла может быть использованы стопор, шибер илн любое другое устройство, в котором для изменения расхода нужно механическое перемещение с помощью исполнительного механизма. Состояние, объекта контролируется датчиком 6 уровня наполнения кристаллизатора и датчиком 25 скорости вытягивания слитка. Датчик уровня наполнения кристаллизатора может быть любой конструкции, но обязательно должен обеспечивать непрерывное измерение уровня по всей длине кристаллиэатора. Для этой цели можно использовать тепловой датчик. В качестве датчика скорости вытягивания заготовок может быть использован тахогенератор.Выход датчика уровня наполнения кристаллизатора соединен с входом нелинейного регу. лятора 28 с переменной структурой. Элементы регулятора могут быть выполнены на стандартных операционных усилителях, элементах логики, в том числе и релейных и регуирующих приборах. В качестве регулирующего прибора может быть взят стандартный импульсный ПИ-регулятор типа РПИ 6.Предлагаемое включение датчика 6 на схему 7 сравнения и блок 9 определения скорости наполнения кристаллиэатора позволяет избежать возмущений по скорости наполнения кристаллизатора при перестановке задания по уров. ню наполнения.Нелинейный элемент 10 представляет собой линейное звено с ограничением по верхнему задаваемому уровню входного сигнала. Этот уровень ограничения является заданием скорости наполнения кристаллизаторя металлом в начале процесса. Для уменьшения ошибки по скорости нйполнения кристаллизатора металлом при пуске.машины с инерционным датчиком уровня наполнения кристаллизатора применен блок 11 определения изменения скорости наполнения кристаллизатора. Переключатель 13 структуры покоманде Пуск обес 6 ечивает отключение блокаот сумматора 12 и интегральной частирегулятора от его пропорциональной части ив случае использования двухскоростного испол.10 нительного механизма 8 выбор его необходимой скоростиВыход нелинейного регулятора 28 с переменной структурой через переключатель 16 режимов работы системы соединен с устройством17 ограничении перемещения регулирующегооргана расхода жидкого металла н устройством 29 пуска тянущей клети. В свою очередьустройство 17 соединено с исполнительным механизмом 18, а устройство 29 - с приводом24 тянущей клети 5Устройство ограничения перемещения регу-.20элирующего органа представляет собои релевремени, включающегося при достижении сум.марной длительности команд на открытие регулирующего органа расхода жидкого мегаллазаданной величины и сбрасывающегоея в ис 25 ходное состояние при первой же команде Ъазакрытие этого органа.Устройство 29 пуска тянущей клети содержит элементы, которые также, как и в регуляторе могут быть построены на стандартныхоперационных усилителях й элементах логики.Нелинейный элемент 21 представляет собойлинейное усилительное звено с ограничениемпо уровню входного сигнала. Этот уровень ограничения определяет темп разгона тянущейклети. Интегратор 26 соединен с выключатез лем 22 разгона клети и отключает цепи разгона клети при достижении скорости заданногозначения.Применение интегрального задатчика 23позволяет вдним регулятором управлять исполнительным механизмом и приводом,40 Система работает следующим образом.В дистанционном режиме оператор разливки, контролируя процесс .по датчикам уровнянаполнения кристаллизатора и скорости вытягивания слитка, может управлять исполнительным механизмом и приводом тянущей клети,устанавливая и поддерживая измеренные пара- .мет ы на заданных значениях.автоматическом режиме после готовностиустановке к приему металла оператором подается команда Пуск, По этой команде переключатель 13 структуры подключает блокк сумматооу 12, выбирает большую скоростЪисполнительного механизма 18 и отключает интегральную часть 5 регулятора от его пропор.циональной части 14, В этом режме при выбранном импульсном регулирующем приборе про.ы порциональная часть работает как двухпоэиционное устройство при входном сигнале большем зоны нечувствительности, выдающее непрерывную команлу, со знаком, соответствующем знаку входного сигнала.Олновремешго переключатель 6 отн,1 чпе 1выллные цепи регулятора от исполние.ч,ч с.формула изобретения 1. Система управления непрерывной разлив 50 кой жидкого металла, содержащая датчик азадатчик уровня наполнения кристаллизатора,регулятор с переменной структурой, переклю.чатель структуры работы регулятора и исполнительный механизм регулирующего органа расхода жидкого металла, отличающаяся тем, что,с целью повышения качества разливаемого металла и надежности управления, она дополнительно содержит нелинейный элемент, входкоторого соединен с датчиком н задатчикомчерез схему сравнения, а выход через сумма 40 тор соединен с регулятором, определитель скорости наполнения крнсталлизатора, вход которого .соединен с датчиком, а выход - с сумматором, блок определения изменения скоростинаполнения, вход которого соединен с опреде 45 лителем скорости наполнения, а выход черезпереключатель структуры работы регуляторасоединен с сумматором, переключатель режимов работы системы, вход которого соединенс регулятором, устройство ограничения пере.мещения органа расхода металла,. вход котороЯ го соединен с переключателем режимов рабо.ты системы, а выходы соединены с исполнительиым механизмом и переключателем режимаработы системы, и устройство пуска тянущейклети, вход которого соединен с приводом тянущей клети,2, Система по п, 1, отличающаяся тем, чтоустройство пуска тянущей клети содержит инегральный задатчик скорости вытягиваниясЛитка, вход которого соединен с датчикомспорости вытягивания слитка через сумматор.60 нелинейный элемент и выключатель, вторсй механизма и пропускает команду Пуск на ис"полнительный механизм 18, который на большей скорости поднимает регулирующий орган1 расхода жидкого металла, Как только металлпоступит в кристаллизатор 3 и показания датчика 6 станут отличными от нуля, включаетсяустройство 17 ограничения перемещения регулирующего органа расхода жидкого металла,которое через заданный промежуток времени(время срабатывания), достаточный для полного Открытия стопора, срабатывает и отключает цепи подъема исполнительного механизма на .большой скорости. Переключатель 16 подключает выход регулятора 28 к исполнительномумеханизму 18.Задание на уровень наполнения выбирается в верхней части крнсталлизатора, поэтомусигнал разности фактического и заданного уровня значительно. превышает уровень ограничения, заданный на ограничителе. При заполне.нии кристаллйзатора сигнал на выходе ограничителя прн заполнении кристаллизатора какое-то время остается постоянным. Так каккристаллизатор заполняется с большей скоростью и уровень идет к заданию, то сигнал по .скорости противоположен по знаку сигналупо отклонению, превалирует на входе,пропорциональной части 14 регулятора по вличинеи определяет знак команды регулятора. Этакоманда закрывает стопор на большой скорости исполнительного механизма,По мере закрытия стопора и уменьшенияпоступления металла в кристаллизатор сигналпо скорости с блока 9 уменьшается, Уменьшается сигнал и на выходе сумматора 12. Когдаон станет меньше зоны нечувствительности пропорциональной части 14 регулятора, командапрекращается. При прекращенин первой команды после команды сПуск с .регуляторапереключатель 13 структуры работы регулятора соединяет обе части вместе, осуществляетвыбор малой скорости исполнительного механизма и отключает блок 11 от сумматора. После срабатывания переключателя 13 системапереходит в режим стабилизации наполнениякристаллизатора. По мере наполнения кристаллизатора сигнал по отклонению уровня уменьшается и когда он станет меньше уровня ограничения нелинейного элемента О, системаперейдет в режим стабилизации уровня. Величины всех сигналов выбираются из заданнойточности стабилизации уровня, скорости наполнения и зоны нечувствительности пропорциональной части регулятора.11 осле попадания металла в кристаллизаторсигнал с датчика б поступает на интегратор 26,При достижении интегрированным сигналом за. данного значения подается команда выключателя 22 на включение цепи разгона тянущихклетей,Разность сигнала датчика 19 скорости ограничена нелинейным элементом 21 и через выключатель 22 поступает на интегральный эадатчик 23 скорости вытягивания слитка. Покаразнос,ь ь.Йи ше уровня ограничения нелиненого элемента, тянущая клеи разгоняется спостоянной скоростью. Затем гсмп разгона посб ле выхода с ограничения уменьшается до нуля. и нуль-реле отключает выключатель, подготовив интегральный задатчик 23 к работе с нелинейным регулятором 28.Изменение скорости вытягивания слитка прн разгоне клети является возмущением в системе стабилизации скорости наполнения н уровня наполнения металлом кристаллиэатора. По мере опорожнения разливочной емкости уровень металла в ней. падает, уменьшается расход металла и в какой-то момент времени он будет недостаточным для обеспечения заданной скорости вытягивания слитка,Выбранный импульсный регулятор выдает команды только на открытие стопора, когда сумма этих команд достигает порога срабатывания устройства 17, последнее через переключатель 16 режимов прекращает дальнейший подъем стопора и переключает работу системы на стабилизацию уровня с помощью тянущей клети. При появлении шлака в струе металла оператор с помощью переключателя 16 отключает привод клети от выхода регулятора, дает команду на закрытие стопора, и слиток выходит иэ кристаллизатора. с постоянной ско. ростью,6(17(г 1;Составитель А. Абросимов Текред О. Луговая Корректо Ги раж 950 Подписи оксич елактор Т. фадееаква 2707/5 НИИПИ Го строк О;СР суларствегопо дела м5, Москва;ГИ 1 сПат ого комитета Совета Мин изобретений и открытий Ж.З 5, Раугискаи наб. литъ, г. Ужгород, ул. Иро 4/5 кгнаилиад 7вход сумматора соединен с задатчиком скортм.- ти вытягивания, второй н третий входы выключателя соединены с интегратором тепла и нуль- реле, вход которого соединен с выходом сумматора, а вход интегратора тепла соединен с дат. чиком наполнения кристаллнзатора,3. Система по п. 1, отличаюгцаясл тем, что, с целью повышения качества регулирования, в качестве исполнительного механизма для регулирующего органа Расхода жидкого металла,8она содержит двухскоростной исполнительныймеханизм, вх. д которого сосдипеп г переклнчателем структуры регулятора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: