结晶器钢水液面控制系统 武汉方特

用途

对结晶器钢水液面进行自动控制，是连铸生产的关键技术之一，它对于保证连铸机的安全生产，降低工人的劳动强度，提高生产效率，提高铸还的质量与产量，减少溢钢和楼钢事故，提高炼钢连铸的管理水平都非常重要的。钢水浇入结晶器内，为了防止钢水溢出，钢水液面必须保持稳定，否则在浇铸过程中，钢水液面波动太大，会卷入渣子，在铸坯表面形成皮下夹渣，影响铸坯质量。

经验表明：钢水液面波动在±10mm以内，可消除皮下夹渣。同时，结晶器液面波动﹥10mm，铸坯表面纵裂发生率30﹪，这就是说，钢水液面的波动，直接影响到铸坯的表面质量。

ftsefm-03系列结晶器钢水液面控制系统由电涡流式钢水液面计.控制器和调节中间包塞棒开度的数字执行机构组成。

结晶器液面自动控制系统的检测端是①电涡流传感器，利用通电线圈与金属导体之间的涡流互感效应进行距离检测。涡流传感器的有效信号经过②结晶器液面计放大。线性化处理，将结晶器钢水液面变化0－150mm转换为4－20ma.dc的标准信号，③控制计算机完成数据的处理及系统控制功能，通过④现场操作显示控制盘手动.自动控制执行器，由⑤执行器控制（塞棒）开度，实现钢水液面自动控制。

电涡流式钢水液面计是系统的关键。电涡流式钢水液面计运行可靠，性能优良：能耐高温，抗干扰能力强，动态响应快（滞后时间﹤0.10s），检测精度高（﹤±1mm），测量范围大（0～150mm），选取的电磁场频率确保了液位检测探头只检测结晶器液位的变化，而不会检测保护渣或钢渣层，系统具有操作简单，无射线保护问题等优点。系统对吹氩不敏感。它的传感器可安装在中间包车上或平台上。

传感器在使用过程中采用压缩空气冷却。

该系统可以设置成自动.半自动.手动和电机离合四种控制方式。自动方式是由钢水液面闭环控制系统，通过数字执行机构控制塞棒开度；半自动方式是由开口度设定器，通过数字执行机构手动设定塞棒开度；手动方式是由开.闭按钮直接控制塞棒开度；电机离合方式是快速的由以上任何控制方式转为人工塞棒操作。

系统功能还有：钢水液面高度.水口开度.拉速的显示和记录；钢水液面高度.水口开度的设定；钢水液面高度的限位报警等。

控制系统除了将检测钢水液面高度作为控制系统的主反馈信号外，还考虑了对液面控制有影响的各种干扰因素，这些干扰因素有:

(1) 塞棒熔损后流量特性发生变化对控制系统的影响；

(2) 中间包内钢水质量变化对控制系统的影响；

(3) 连铸机拉坯速度变化对控制系统的影响；

(4) 结晶器宽度变化（结晶器宽度可调）对控制系统的影响；

(5) 结晶器振动频率和振幅变化对钢水液面计的影响控制系统的功能和软件实现为克服上述这些扰动，结晶器液位控制策略采用

pid控制（比例积分微分控制），并在pid控制基础上，引入了自适应校正和前馈控制构成控制系统。它是以液位控制为主回路，并且有主回路控制器比例增益，根据结晶器宽度变化的自适应校正和拉坯速度前馈补偿，以进一步减少和消除结晶器调宽和拉坯速度变化引起的液位波动。

为了减少塞棒的频繁动作，系统采用改变控制器的积分时间，在钢水液面高度波动小时自动选用较长的积分时间，当液面高度波动大时，自动选用较小的积分时间，从而抑制塞棒的频繁动作的控制系统的动特性。

对于第五种干扰，在钢水液面计信号处理时，加入了适当的滤波环节来克服。采用振频同步滤波器进行滤波处理。