Устройство автоматического регулированияуровня металла b кристаллизаторе

Устройство автоматического регулированияуровня металла b кристаллизаторе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советеиик

Социалистичееиик

Реенубттитт (ii850286 (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву (51)M. Кл. (22) Зая влево 02. 07. 79 (21) 2788213/22-02 с присоединением заявки М (23 ) П риорнтет—

Гооудяротеееныб комитет. Сььр оо делам взебретеявя и отерытв11

В 22 0 l l/16 (53) УД Ê621. 746. .27(088.8) Опубликовано30.07.81. тиоллетень М 28

Дата опубликования описания 30.07.81

Н.Н.Галахов, А.А,Лаврентьева А.И.Мартынов, Ю.А.Петров, В.А.Полякова, Г.L.Ïðîõîðîâ и А.П.Самохин" -.: (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

УРОВНЯ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ

Изобретение относится к средствам автоматизации производственных процессов в металлургии и предназначено для автоматического управления процессом непрерывной разливки металла.

Известно устройство автоматического

5 регулирования уровня металла в кристаллизаторе, содержащее датчик и задатчик уровня металла в кристаллизаторе, соединенные со входами регулятора, выход которого связан с исполиительныМ механизмом, перемещающим стопор KoBma (11.

Недостатком этого устройства является наличие двух последовательно соединенных интегрирующих звеньевисполнительный механизм и объект регулирова«. ниягргалеразливочный ковш-кртасталлкза- . тор, что существенно затрудняет обеспечение устойчивости системы регулироваЪ ния и ограничивает ее практическое при",,ао менение. Кроме того, в этом устройстВе не учитывается одно из основных возмущений - изменение уровня металла s сталеразливочном ковше от максимума

2 до нуля. Это имеет место при непрерывной разливке металла непосредственно из разливочного ковша в кристаллизатор.

При этом происходит ухудшение качества стабилизации уровня металла в кристаллизаторе,.что ведет к нарушению процесса кристаллизации слитка.

Известно также устройство автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе, где учитывается изменение уровня металла в ковше. Оио содержит датчик и задатчик уровня металла в кристаллизаторе, соединенные со входами регулятора, к другому входу которого через преобразователь подключен датчик уровня металла в.ковше, а выход регулятора связан с механизмом с топора разливочного ковша $2j.

Дпя реализации этого устройства ° необходима установка специальных дат" чиков уровня на сталеразливочном ковше, что вызывает дополнительные неудобства при обслуживании установки непрерывной разливки стали и, кроме

3 85028 того, надежность существующих датчиков

Устройство содержит исполнительный гидроцилиндр 1, усилитель 2 мощности, датчик 3 уровня металла в кристаллиэа" торе, задатчик 4 уровня металла в кристаллизаторе, стопор 5, сталеразливоч" ный .ковш 6, датчик 7 положения, элемент 8 сравнения, датчик 9 перепада давления, элемент 10 сравнения, блок

11 смещения, блок 12 коэффициентов, блок 13 смещения, элемент 14 сравнения, элемент 15 сравнения, блок 16 коэффициентов, нелинейный блок 17.

Устройство работает следующим образом.

Испопнительный гидроцилиндр 1, управляемый усилителем 2 мощности, в зависимости от рассогласования между датчиком 3 уровня металла--в кристаллизаторе и задатчиком 4 уровня металп ла в кристаллизаторе перемещает стопор 5 сталеразливочного ковша б до тех пор, пока сигнал с выхода датчика 7 положения не скомпенсирует на уровня на сталеразливочном ковше в условиях цеха недостаточно высока, что т онижает надежность всего устройства.

Наиболее близким к .предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство автоматического регулирования металла в кристаллизаторе, содержащее последовательно соединенные задатчик уровня металла в,кристаллизаторе, 1-ый элемент сравнения, усилитель мощности, исполнительный гидроцилиндр и датчик положения, выход которого связан со

2-ым входом 1-го элемента сравнения, с 3"им входом которого соединен выход датчика уровня металла в кристаллизаторе 31..В этом устройстве для придания ус- 20 тойчивости системе регулирования используется отрицательная обратная связь по положению выходного штока исполнительного гидрацилиндра. Однако изменение расхода металла через пару сто- 25 пор-стакан в процессе разливки металла вследствие изменения уровня металла в ковше не компенсируется. В результате уровень металла в кристаллизаторе поддерживается нестабильно, что ведет к 50 ухудшению качества слитка.

Цель изобретения — повьппение точности и надежности устройства автоматического регулирования уровня металла . в кристаллизаторе. 35

Эта цель достигается тем, что устройство автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе, содержащее датчик уровня металла, задатчик уровня металла, выход которых сое"40 динен со входом первого элемента сравнения, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, а выход — с исполнительный .гидроцилиндром, выход гидроцилиндра 45 соединен с датчиком положения, а выход датчика положения соединен со входом первого элемента сравнения, дополнительно содержит последовательно соединенные датчик перепада давления, 50

2-ой элемент сравнения, 1-ый блок коэффициентов, 3-ий элемент сравнения, 2-ой блок коэффициентов и нелинейный блок, выход которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, а 55: вход датчика перепада давления связан со вторым выходом исполнительного гидроцилиндра, 1-ый блок смещения, 6 4 выход которого соединен со 2-ым входом

2-ого элемента сравнения, 2-ой блок смещения и 4-ый элемент сравнения, l-ый и 2-ой входы которого связаны с выходом датчика положения и выходом

2-oro блока смещения соответственно, а выход — со 2-ым входом 3-его элемента сравнения.

Такое устройство дает возможность компенсировать возмущение, действующее на систему регулирования, т.е. компенсировать изменение расхода металла че- рез пару стопор-стакан при изменении уровня металла в ковше в процессе разливки металла. Причем такое устройство характеризуется высокой надежностью и простотой, так как для получения информации об уровне металла в ковше используется. датчик перепада давления в исполнительном гидроцилиндре, который обычно уже установлен, так как датчики перепада давления широко используются в следящих приводах с применением гидравлических исполнительных механизмов для коррекции систем регулирования с тем, чтобы система удовлетворяла требуемым показателям качества.

Эти датчики встраиваются внутрь испол1 нительного механизма, не имея непо средственной связи со сталеразливочным ковшом, наполненным расплавленным металлом.

На чертеже Изображена структурная схема устройства.

5 85028 нения это рассоглаэлементе 8 срав сование.

Усилие, разв гидроцилиндром, нием

Рьт оТ

Ьес рк

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе, содержащее датчик уровня металла, задатчик уровня металла, выход которых соединен со входами первого элемента сравнения, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, а выход — с исполнительным гидроцилиндром, выход гидроцилиндра соединен с датчиком положения, а выход датчика положения соединен со входом первого элемента сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и йадежности, оно дополнительно содержит датчик перепада давления, два блока смещения, три элемента сравнения, два блока коэффициентов, нелинейный блок, причем датчик перепада давления соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с первым блоком смещения, а выход второго элемента сравнения соединен со входом первого блока коэффициентов, выход первого блока коэффициентов соединен с первым входом третьего элемента сравнения, второй же вход его соединен с выхо= иваемое исполнительным определяется выражеF h P Р + Р + Р + Р P где Р„„ — сила инерции;

F - активная площадь гидроцилиндра;

Ь P - перепад давления на поршне гидроцилиндра; — сила вязкого трения; — сила сухого трения; 15 — сила веса стопора; †. выталкивающая сила, действующая на стопор в жидком металле.

При работе в стационарном режиме ®О

Р е Р 1 Рин + Рьт + Рст,. а так ъес ьа как Р, = ф r (Н - h), где

f — площадь поперечного сечения стопора;

Н вЂ” высота уровня металла в ковше;

h — высота конца стопора над уровнем стакана сталераэ« ливочного ковша, то — удельный вес расплавленного ЗО металла, Р ГЬР . ф 1 я — — + N

Так как высота стопора над уровнем стакана определяется положением штока исполнительного гидроцилиндра, т.е.

h=x — Ь, где х — ноложение штока исполнительного гидроцилиндра, Ь вЂ” кон 4О станта, то

P$8G н= —. — — +x-Ь

Расход металла. через, пару стопорстакан определяется выражением 9 рйд 2gH, h, где

- коэффициент расхода; б - диаметр разливочного стакаH5$

g — ускорение силы тяжести и для поддержания постоянного расхода необходимо изменять коэффициент усиления усилителя мощности обратно про» порционально ).2gH. ! Сигнал с датчика 9 перепада дание .. иия, пропорциональный величине FLP с обратным знаком суммируется с сигна-

6 6 лом, соответствующим Р, снимаемым с блока ll смещения, проходит через блок 12 коэффициентов с коэффициентом, пропорциональным Г,>

15 сравнения с ним суммируется сигнал, пропорциональный величине х — b,,полученный с выхода датчика 7 положения и блока 13 смещения на элементе 14 сравнения. Далее он проходит через блок 16 коэффициентов с коэффициентом,i пропорциональным величине 2ц, и нелинейный блок 17, выполняющий операции извлечения квадратного корня. В результате получается сигнал, пропорциональный величине, 2дН, который управляет коэффициентом усиления усилителя 2 мощности, поддерживая неизменным коэффициент усиления прямого тракта системы регулирования уровня металла в кристаллизаторе при изменении уровня металла в сталеразливочном ковше, чем достигается повышенИе точности поддержания уровня металла в крис-, таллизаторе и надежность работы установки непрерывной разливки металлов.

850286 дом четвертого элемента сравнения,, первый. вход четвертого элемента сравнения соединен с выходом второго блока .смещения, а второй вход четвертого элемента сравнения соединен с выходом. датчика положения, выход третьего элемента сравнения соединен через второй блок коэффициентов и нелинейный блок с усилителем мощности, 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Краснов В.И. Оптимальное управление режимами непрерывной разливки стали. N., "Металлургия",.!970, с. 97-98.

2. Авторское свидетельство СССР

И 51558/ êë. В 22 О 11/16, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

1о У 590077 кл . В 22 О 11/16, 1975.

Составитель .А.Абросимов

Редактор Н.Кешеля Техред М.Голинка Корректор Н.Стец

Заказ 6193/13 Тираж 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,