Система измерения уровня металла в сортовом кристаллизаторе МНЛЗ

(Система СИУМ-С)

Назначение

Система СИУМ-С предназначена для измерения уровня расплавленного металла в сортовых кристаллизаторах МНЛЗ.

 

Рис. 1 - Структура системы

Основные функции системы:

  • измерение уровня металла в кристаллизаторе;
  • измерение толщины ШОС (при дополнительно установленном на кристаллизаторе радиоизотопном датчике уровня металла),
  • выдача аналоговых сигналов (4-20 мА) пропорциональных измеренному уровню металла;
  • выдача дискретных сигналов, характеризующих состояние системы;
  • автоматическое тестирование и диагностика работы системы;
  • запись технологических архивов.

Устройство и работа

Структурная схема системы приведена на рис. 1.

Датчик уровня (ДУМ) выполнен в накладном варианте и конструктивно состоит из обмотки возбуждения и набора измерительных катушек. Блок катушек герметично залит компаундом внутри стального корпуса вместе с выводным кабелем.

 

Рис. 3 - Герметичное уплотнение для вывода электрического кабеля ДУМ из корпуса кристаллизатора

 

Рис. 2 - ДУМ на рубашке кристаллизатора (корпус кристаллизатора не показан)

Принцип действия датчика состоит в следующем. Катушка возбуждения датчика создает распределенное вдоль оси кристаллизатора переменное электромагнитное поле, которое проникает через рубашку кристаллизатора и медную гильзу в расплавленный металл. В медной гильзе и в жидком металле возникают вихревые токи, формирующие вторичное электромагнитное поле, изменяющееся при изменении уровня металла в кристаллизаторе. Это вторичное поле и его изменения регистрируется системой измерительных катушек.

Датчик уровня располагается внутри корпуса кристаллизатора и крепится на внешней поверхности рубашки (см. Рис. 2). Для вывода кабеля датчика в корпусе кристаллизатора должно быть предусмотрено отверстие. Герметизация вывода кабеля обеспечивается парой кольцевых резиновых уплотнений (см. Рис. 3).

Дополнительно на кристаллизаторе устанавливается датчик положения кристаллизатора (ДПК). Сигнал датчика ДПК используется для компенсации составляющей колебаний кристаллизатора в сигнале уровня металла.   

Электрические сигналы ДУМ и ДПК проходят фильтрацию и преобразование в цифровую форму в модуле сбора сигналов МСС-У.

В контроллере УФО-С осуществляется обработка сигналов, вычисление величины уровня металла в кристаллизаторе, а также дополнительных параметров, характеризующих состояние системы. Специально разработанные алгоритмы позволяют обеспечить фильтрацию и отстройку от влияния электромагнитного перемешивателя (ЭМП).

В модуле ввода/вывода сигналов (МВС) формируются аналоговые и дискретные выходные сигналы, а также осуществляется прием вспомогательных сигналов от АСУТП МНЛЗ. По согласованию с Заказчиком могут быть предусмотрены цифровые интерфейсы передачи данных.

При подключении к системе сигнала радиоизотопного датчика уровня металла может осуществляться вычисление толщины шлакообразующей смеси в кристаллизаторе.

Рабочая станция (РСД) обеспечивает визуализацию, позволяет проводить настройку и диагностику параметров работы системы, осуществляет запись архивов работы системы.

Технические характеристики системы

Наименование параметра

Величина

  1. Диапазон значений уровня расплавленного металла в кристаллизаторе, измеряемого датчиком (от верхнего края медных стенок кристаллизатора), мм

от 50 до 250*

  1. Случайная составляющая в сигнале уровня металла, мм, не более

±1

  1. Абсолютная ошибка измерения уровня металла, мм, не более

±5

  1. Чувствительность к толщине слоя ШОС

отсутствует

  1. Периодичность обновления данных измерения уровня металла, с, не более

0,1

  1. Габаритные размеры ДУМ, мм

300×80×60*

  1. Напряжение питания от сети переменного тока, В
 
  1. Потребляемая мощность, Вт, не более

200

(*) Указаны приблизительные границы диапазона измерения и габаритные размеры ДУМ. Точные значения могут быть определены после детальной проработки встройки ДУМ в кристаллизатор.

Характерной особенностью любого электромагнитного датчика уровня металла по сравнению с радиоизотопным является его нечувствительность к толщине слоя шлакообразующей смеси (ШОС) на поверхности металла в кристаллизаторе. На рис. 4 показаны диаграммы синхронно записанных сигналов электромагнитного и радиоизотопного датчиков уровня металла, установленных на одном блюмовом кристаллизаторе. Стабилизация уровня металла осуществлялась по сигналу электромагнитного датчика.

 

Рис. 4 – Диаграммы сигналов электромагнитного и радиоизотопного ДУМ, установленных на одном кристаллизаторе (стабилизация уровня металла ведется по сигналу электромагнитного ДУМ)

Из рис. 4 по диаграмме сигнала радиоизотопного ДУМ видны характерные моменты подсыпки ШОС. В эти моменты уровень металла по показаниям радиоизотопного датчика поднимается, а затем, по мере плавления ШОС, опускается. Из диаграмм также можно видеть, что случайная составляющая в сигнале радиоизотопного датчика существенно выше, чем в сигнале электромагнитного датчика, записанного с одинаковым временем усреднения.

На фотографиях (Рис. 5) показан пример установки электромагнитного датчика в сортовой кристаллизатор с сечением 150×150 мм.

   

Рис. 5 – Фотографии электромагнитного ДУМ в кристаллизаторе 150×150 мм

 

     

 

ТЕХНОАП © 2015. Все Права Защищены.