Уровень металла в кристаллизаторе. В зависимости от изменения положения уровня металла в кристаллизаторе меняется число импульсов, поступающих на галогенный счетчик от источника радиоактивного излучения, и измерительный преобразователь 1 формирует аналоговый сигнал, пропорциональный величине уровня, поступающий в Ремиконт 2, управляющий с помощью исполнительного механизма стопором или шиберным затвором промежуточного ковша и поддерживающий заданное значение уровня ho.

Требования к управлению уровнем:

уровень металла в кристаллизаторе должен быть надежно стабилизирован с возможно меньшими значениями подачи регулирования (площадь, ограниченная кривой переходного процесса) без статической ошибки или со статической ошибкой, не превышающей ± 20 мм;

затухание переходных процессов должно быть достаточно интенсивным;

динамические отклонения стопора или шиберного затвора от установившегося значения должны быть минимизированы (при соблюдении первого условия) с целью минимизации “пульсации” струи металла. Перерыва струи металла, подаваемого в кристаллизатор, быть не должно .

Выполнить перечисленные требования возможно при реализации

в Ремиконте П-, ПИ- или ПИД- законов регулирования и минимизации в процессе управления функционала вида:

гдe ε  – отклонение уровня от заданного значения в процессе регулирования; у – управляющее воздействие, поступающее от Ремиконта на стопор или шиберный затвор: m – весовой коэффициент.

Для увеличения динамической точности системы при наличии возмущения по скорости вытягивания слитка возможно применить комбинированную систему управления, использующую принципы управления по отклонению и возмущению. Для этого вводят прибор (тахогенератор) 3, измеряющий скорость вытягивания слитка В Ремиконтс вырабатывается корректирующее управляющее воздействие таким образом, что изменение скорости вытягивания слитка сразу компенсируется изменением притока металла из промежуточного ковша. При этом уровень металла в кристаллизаторе становится независимым (инвариантным) от возмущения по скорости вытягивания слитка.

Изображение выходной величины (уровня металла в кристаллизаторе)  h(р) может быть найдено по выражению

где W_об(р) - передаточная функция объекта по каналу управления, равная К_об/р ; W_обзz(р) -передаточная функция объекта по каналу возмущения, равная  1/р ; W_p(р) -передаточная функция ПИ- закона регулирования с коэффициентом k_pи постоянной интегрирования Т_H, равная k_p(Т_Hр+1)/ Т_Hр;  W_изм(р)-передаточная функция устройства, измеряющего уровень металла, равная k_изм(Т_измр+1);W_И.П.(р)- передаточная функция инвариантного преобразования.

Исходя из данного уравнения, инвариантность (независимость) выходной величины от возмущаемого воздействия получается при W_обзz(р)-W_об(р)W_p(р)W_И.П.(р) =0, откуда

Применительно к рассматриваемому Пропорционально Иинтегральному – закону регулирования передаточная функция инвариантного преобразования в Ремиконте имеет следующий вид:

т.е. соответствует передаточной функции дифференциатора.

При дозаторной (без стопора) подаче металла в кристаллизатор управление уровнем металла может осуществляться только изменением скорости вытягивания слитка.

Это же управляющее воздействие применяется и при литье сортовых заготовок малого сечения (когда необходимо иметь хорошее стабильное качество струи) и при отливке достаточно крупных заготовок в качестве дополнительного.

Тепловой режим кристаллизатора.

Управление тепловым режимом кристаллизатора обычно заключается в стабилизации перепада температур охлаждающей воды на выходе и входе в кристаллизатор (датчик 1) путем изменения расхода воды с помощью ПИ регулятора 3 (рис.1). Этот перепад задается максимально возможным по условиям отложения солей в кристаллизаторе с тем, чтобы обеспечить минимальный расход охлаждаемой воды. Так как температура воды на входе в кристаллизатор может меняться достаточно значительно, то применяется автоматическая коррекция с помощью устройства 4 задания регулятору 3 в сторону уменьшения при повышении температуры воды в магистрали и в сторону увеличения при уменьшении температуры воды (5 – задатчик расчетного значения температуры воды на входе).

Второй вариант управления тепловым режимом кристаллизатора связан с использованием соотношения: перепад температур – расход охлаждающей воды (рис.2.). Перепад температур с датчика 1 и заданное значение этого перепада с задатчика 2 поступают в регулятор 3, куда поступает сигнал от датчика расхода охлаждающей воды.

Когда температурный перепад отклоняется   от заданного значениярегулятор соотношения (3) воздействует на клапан подачи охлаждающей воды в направлении ликвидации данного отклонения, но не до нуля,а до некоторой величины, определяемой встречным сигналом от расходомера 4. Основным преимуществом данной системы управления является незначительная чувствительность к возмущениям по расходу воды. В случае изменения

подачи воды, связанного, например, с изменением давления в трубопроводе, регулятор соотношения быстро восстанавливает нужный расход воды и при этом перепад температуры практически не изменяется.

Рисунок 1. Система управления тепловым режимом кристаллизатора с коррекцией по температуре охлаждающей воды.

Рисунок 2. Система управления тепловым режимом кристаллизатора по соотношению: перепад температур – расход охлаждающей воды.

На МНЛЗ с маломеняющейся скоростью разливки можно просто стабилизировать расход охлаждающей воды, контролируя при этом разность температур воды на входе и выходе кристаллизатора Если перепад температур станет больше или меньше наиболее целесообразного, то оператор меняет вручную задание регулятору расхода воды. Безусловно, в современных условиях схемы pис.1 и рис.2 могут быть реализованы на регулирующих микропроцессорных контроллерах, в том числе на том же Ремиконте, что и регулирование уровня металла в кристаллизаторе.

1. «АСУТП в чёрной металлургии» Глинков Г.М., Маковский В.А. 1999 г 310 с.
2. Исследование систем автоматического управления: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “Электромеханические системы” / Сост.: С.Н. Гайдучок, Н.В. Соловьев. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2000. 32 с., илл.
3. проф. Терехов В.А. “Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Локальные Системы Управления”, Санкт-Петербург, 2002 – 27 с., илл
4. Методы классической и современной теории автоматического управления. Учебник в 3-х томах / Под ред. Н.Д. Егупова. — М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2000.
5. Мирошник, И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы (Серия: «Учебное пособие»). – СПб.: Питер, 2005. — 336 с.
6. Попов, Е.П., Бесекерский, В.А.,. Теория систем автоматического управления / Е.П. Попов, В.А. Бесекерский. – Изд. 4-е, перераб. и доп. – Спб.: Изд-во «Профессия», 2003. – 752 с.
7. http://www.nefteavtomatika.ru/local_control_system
8. http://wwwcdl.bmstu.ru/mt10/UTS/frames3.html

Все статьи автора «Шмиг Дмитрий Николаевич»