Система автоматического регули-рования уровня металла b кристалли-заторе

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик п 839669(23) Приоритет Опубликовано 23 06 81 Бюллетень %23Дата опубликования описания 26.06,81 по делам изобретений н открытий(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ Изобретение относится к автоматизации технологического процесса непрерывной разливки металлов и может быть применено для автоматического регулированияуровня металла по всей длине кристаллизатораустановок непрерывной разливки металлов.5известна система поддержания уровняметалла в кристаллизаторе, содержащаядатчик и задатчик уровня, устройстворегулирования подачи металла в кристаллизатор, состоящее из следящего привода,на выходном валу которого установлендатчик компенсации размыва, усилителя,исполнительного механизма и датчика обратной связи, кинематически соединенныхсо стопором 1Известная система обеспечивает непрерывное автоматическое поддержаниезаданного рабочего уровня металла в стационарном режиме. 20Однако система не предусматриваетрегулирование уровня в пусковом режиме.Наиболее близкой к предлагаемой яв,ляется система управления непрерывнойЪ 2,разливкой жидкого металла, содержащая задатчик скорости вытягивания, датчик расхода, датчик уровня, датчик скорости вытягивания, устройство регулирования иодачи металла в кристаллизатор и устройство пуска тянущей клети, входы которого соединены с датчиком уровня и эадатчиком скорости вытягивания 21.Указанная система предусматривает контроль и регулирование металла в крист сталлизаторе какв стационарном режиме при постоянной скорости вытягивания слитка, так и в пусковом режиме, в процессе которого осуществляется первичное заполнение кристаллизатора, определение момента включения, программный разгон привода тянущей клети до заданной скорости и переход в режим поддержания заданного уровня металла.Недостатки системы - низкая точность и качество процесса регулирования, связанные с релейным управлением процесса регулирования подачй металла в к,1 исталлиза тор.Схема состоит из объекта регулирования, представляющего собой установкунепрерывного литья металлов, содержащую разливочный ковш 1, кристаллизатор2, затравку 3 и тянущую клеть 4.Уровень металла в кристаллизаторе 2 контролируется датчиком 5 уровня,который обеспечивает непрерывное изма 45рение уровня по всей длине кристаллизатора 2. Выход датчика 5 уровня черезпервый элемент 6 сравнения соединенс устройством 7 регулирования подачиметалла в кристаллпзатор, который содер 50жит следящийпривод 8, на выходномвалу которого установлен датчик 9 компенсации размыва и последовательно соединенные сумматор 10, нелинейныйэлемент 11 ограничения хода стопора,55элемент 12 сравнения, усилитель 13,исполнительный механизм 14, кпнематичсскп связанный с датчиком 15 обратной связи и со стопором 16,Бель изобретения в ,повышение точности регулирования уровня металла в кристаллизаторе и улучшение качества металла.Указанная пель достигается тем, чтосистема дополнительно содержит блокпрограммного заполнения кристаллизатора,вход которого соединен с задатчикомскорости .вытяГивания, и два элементасравнения, причем входы первого элемента сравнения соединены с выходамидатчика уровня и блока программного заполнения кристаллизатора, входы второгоэлемента сравнения соединены с датчиком расхода, датчиком скорости вытягивания и задатчиком .скорости вытягивания, а выходы первого и второго элементов сравнения соединены с устройствомрегулирования подачи металла в кристаллизатор,При этом блок программного заполнения кристаллизатора содержит интегрирующее устройство, выход которого соединенс датчиком заполнения, и элемент сравнения, входы которого соединены с за.датчиком рабочего уровня и датчикомзаполнения, а выход соединен с нульреле, причем вход интегрирующего устройства через контакты нуль-реле в пусковом режиме соединен с выходом задатчика скорости вытягивания, а в стационарном режиме - с выходом элементасравненя. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой системы. 10 15 20 25 30 35 40 Выход датчика 5 уровня соединен также с устройством 17 пуска тянущей клети, содержащим нуль реле 18, задатчик 19 уровня, при достижении которого оно включается, и последовательно соединен.ные интегратор 20, нелинейный эл.мент 21 ограничения скорости разгона, элемент 22 сравнения и регулятор 23, Выход устройства 17 пуска тянущей клети соединен с приводом 24 тянущей клети. датчик 25 расхода, датчик 26 скорости вытягивания и задатчик.27 скорости вытягивания соединены со входом второго элемента 28 сравнения.Блок 29 программного заполнения кристаллизатора представляет собой автоматический задатчик уровня металла в кристаллизаторе 2 и содержит последовательно соединенные интегрирующее устройство 30, датчик 31 заполнения, элемент 32 сравнения. Задатчик 33 рабочего уровня служит для задания уровня металла в кристаллизаторе 2 в процессе разливки и соединен со вторым входом элемента 32 сравнения, первый вход которого соединен с датчиком 31 заполнения. Система содержит также нуль-реле 34,Система работает следующим образом.В начале разливки, после подачи оператором команды "Пуск", сигнал с задатчика 27 скорости вытягивания поступает в блок 29 программного заполнения кристаллизатора, где через замкнутый контакт нуль- реле 34 подключается ко входу интегрирующего устройства 30, скорость которого пропорциональна скорости заполнения кристаллизатора 2, При этом интегрирующее устройство 30 разворачивает датчик 31 заполнения, на выходе которого появляется управляющий сигнал, пропорциональный задаваемому уровню заполне ния кристаллизатора 2 при заданной скорости вытягивания слитка. Этот сигнал через первый элемент 6 сравнения, сумматор 10, нелинейный элемент 11 ограничения хода стопора, второй элемент 12 сравнения и усилитель 13 поступает на исполнительный механизм 14, который поднимает стопор 16, обеспечивая тем самьм подачу жидкого металла ьз разливочного ковша 1 в кристаллизатор 2, и в то же время разворачивает датчик Ю обратной связи, сигнал с которого сравнивается с управляющим сигналом, подаваемым с сумматора Ю, на элементе 12 сравнения.Принимая во внимание, что сигнал о появлении металла в кристаллизаторе 283 9669 1 1 ричем предлагаемое переключениев блоке 29 программного заполнения позволяет избежать возмущений в системе,связанных с изменением задания по контролируемому уровню в процессе разливки,так как в результате переключения блок29 программного заполнения кристаллизатора представляет собой следящую систему, реагирующую на изменения задатчика 33 рабочего уровня со скоростьк;,определяемой параметрами интегрирующего устройства 30,гпоступает в схему управления. с запаздыванием, сигнал управления исполнительным механизмом 14 может достичь такой величины, что расход металла из разливочного ковша 1 превысит заданный, Лля предотвращения ухода стопора 16 на высоту, превышающую заданный расход металла, управляющий сигнал с сумматора 10 поступает на элемент 12 сравнения через нелинейный элемент 11 ограниче-. 10 ния хода стопора.Смомента поступления металла в кристаллизатор 2 показания датчика 5 уровня становятся отличными от нуля и посту-. пают на первый элемент, 6 сравнения со 15 знаком, противоположным сигналу датчика 31 заполнения. Сигнал рассогласования, получаемый на выходе первого элемента 6 сравнения, активизирует исполнительный механизм 14 для перемещения 20 стопора 16 в сторону изменения подачи металла в кристаллизатор 2 таким образом, чтобы свести величину этого рассогласования к нулю, При этом датчик15 обратной . связи разворачивается до тех пор, пока сигнал с него не станет равным сигналу рассогласования, но противоположным по знаку, Таким образом, полокение стопора 16, а следовательно, и расход металла определяются величиной З 0 , рассогласования между заданным значенисм уровня металла и фактическюл, и ошибка, вызвавшая это рассогласование, компенсируется при помощи следящего привода 8, который разворачивает дат чик 9 компенсации размыва до тех пор, пока сигнал рассогласования на выходе первого элемента 6 сравнения станет равным нулю.Регулирование заданной скорости за полнения кристаллизатора 2 осуществляется также по отклонению между заданным расходом и фактическим путем сравнения сигналов с датчика 25 расхода и задатчика 27 скорости вытягивания на 45 втором элементе 28 сравнения, управляющий сигнал с которого поступает в устройство 7 регулирования подачи металла в кристаллизатор на сумматор 10.50При достижении сигналом с датчика 5 уровнч величины, равной сигналу задатчика 19 уровня, срабатывает нуль-реле 18 и вход интегратора 20 через контакт нуль- реле Х 8 подключается задатчику 27 скорости вытягивания, и нт выходе интегратора 20 появляется сигнал, который разгоняет привод 24 тянущей клети с определенным ускорением до заданной от задатчика 27 скорости вытягивания, что осуществляетсяпри помощи нелинейного элемента 21 ограничения скорости разгона. Задаваемыйсигнал с нелинейного элемента 21 ограничения скорости разгона поступает наэлемент 22 сравнения, где сравниваетсяс сигналом датчика 26 скорости вытягивания слитка и полученное отклонениейоступает на регулятор 23, который приводит в соответствие с заданной скоростьпривода 24 тянущей клети,При вытягивании слитка уровень металла в кристаллизаторе 2 понижается, вследствие чего увеличивается сигнал рассогласования между заданным уровнем ифактическим на выходе первого элемента6 сравнения, и исполнительный механинизм 14 перемешает стопор 16 в сторону увеличения расхода на величину изменения скорости вытягивания. Сигналоб увеличении расхода металла из разливочного ковша 1, контролируемый датчиком 25 расхода, сравнивается на втором элементе 28 сравнения с сигналамидатчика 26 скорости вытягивания слиткаи задатчика 27 скорости вытягивания, иполученное отклонение поступает в устройство 7 регулирования подачи металла вкристаллизатор 2 на сумматор 10 длякорректирования положения стопора 16,По окончании наполнения кристаллизатора 2 до уровня, определяемого задатчиком 33 рабочего уровня, сигнал с датчйка 3 1 заполнения станет равным сигна-лу задатчика 33 рабочего уровня и навыходе элемента 32 сравнения результирующий сигнал равен нулю, вследствиечего срабатывает нуль-реле 34 и егоконтакты отключат сигнал с выхода задатчика 27 скорости вытягивания иподключат вход интегрирующего устройства 30 к выходу элемента 32 сравнения.На этом пуск - режим работы системы заканчивается и начинается режим автоматического поддержания заданного уровня металла.7 Й 396Контроль и регулирование расхода металла в соответствии с заданной скоростью вытягивания происходит путем сравнения заданного рабочего уровня от задатчика 33 и фактического уровня, измеряемого датчиком 5 уровня, а такжепутем сравнения скорости вытягивания,определяемой при помощи датчика 26скорости вытягивания слитка, со скоростью подачи металла, контролируемой 10датчиком 25 расхода.Возникающие в пропессе разливки возмущения, вызывающие изменения уровняметалла в кристаллизаторе 2 размывстопорной пары, Изменение феррас-5татического давления, изменение скорости вытягивания слитка и т,д.), приводятк изменению положения стопора 16, аследовательно, и к изменению сигнала навыходе датчика 15 обратной связи. Следящий привод 8 с датчиком 9 компенсации размыва на выходном валу компенсирует эти изменения таким образом, чтобы ошибка в поддержании уровня оставалась в заданный пределах,25Таким образом, введение предлагаемых элементов и связей, предусматривающих регулирование в пусковом и стационарном режимах как по положению, так ипо скорости изменения уровня в кристаллиз 0заторе, позволяет повысить точность икачество процесса регулирования уровняметалла в кристаллизаторе, а также качество выпускаемого металла и надежностьработы установки в целом. 35 формула изобретения 3 Система автоматическОго регулирования уровня металла в кристаллизаторе, :содержащая задатчик скорости вытягивания, датчик расхода, датчик уровня, датчик скорости вытягивания, устройство регулирования подачи металла в кристаллизатор, содержащее следящий привод, дат 69 8чик компенсации размыва стопорной пары, сумматор, ограничитель хода стопора, элемент сравнения, усилитель, исполнительный механизм, датчик обратной связи, устройство пуска тянущей клети, содержащее задатчик уровня, нуль-реле, интегратор, нелинейный элемент, элемент сравнения и регулятор, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования уровня металла в кристаллизаторе и качества металла, система дополнительно содержит блок программного заполнения кристаллизато ра и два элемента сравнения, причем входы первого элемента сравнения соединены с выходами датчика уровня и блока программного заполнения кристаллиэатора, входы второго элемента сравнения соединены с датчиком расхода, датчиком скорости вытягивания и задатчиком скорости вытягивания, выходы первого и второго элементов сравнения соединены с устройством регулирования подачи металла в кристаллизатор, а вход блока программного заполнения кристаллизатора соединен с задатчиком скорости вытягивания.2, Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок программного заполнения кристаллизатора содержит интегратор, выход которого соединен с датчиком заполнения, и элемент сравнения, входы которого соединены с задатчиком рабочего уровня и датчиком заполнения, а выход соединен с нуль- реле, причем вход интегратора через контакты нуль-реле в пусковом режиме соединен с выходом эадатчика скорости вытягивания, а в стационарном режиме - с выходом элемента сравнения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Му 603489, кл. И 220 11/16, 1976. 2. Авторское свидетельство СССРО/1 1 Тираж 86 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 13035, Москва, Ж 35