結(jié)晶器液位控制系統(tǒng), 是現(xiàn)代高效連鑄機(jī)必不可少的設(shè)備。常見的幾種液位測(cè)量方法中, 電渦流液位計(jì)以其檢測(cè)精準(zhǔn)、不受保護(hù)渣影響、不需要放射源諸多繁瑣復(fù)雜的安全管理、人員防護(hù)等優(yōu)點(diǎn), 得到了用戶的普遍歡迎[1]。

  電渦流液位計(jì)根據(jù)安裝方式主要分2種:懸掛 (外置) 式、嵌入 (內(nèi)置) 式。這里主要介紹懸掛式電渦流液位計(jì), 它主要由渦流傳感器、懸掛式機(jī)械臂、信號(hào)處理二次儀表以及各單元之間的連接電纜、附屬的標(biāo)定裝置等組成。受電渦流工作原理的限制, 渦流液位計(jì)對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼水液位的檢測(cè)范圍一般在0~100 mm (0~100%) [2]。

標(biāo)定裝置是用來對(duì)渦流液位計(jì)進(jìn)行快速標(biāo)定的, 經(jīng)過標(biāo)定的渦流系統(tǒng)才能將鋼水液位準(zhǔn)確檢測(cè)出來并送至塞棒PLC控制使用。而一個(gè)可以自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地完成這一任務(wù)的標(biāo)定裝置, 對(duì)渦流系統(tǒng)的維護(hù)是非常有利的[3,4,5]。

  主要由渦流液位檢測(cè)、PLC控制和電動(dòng)缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)3大核心部分構(gòu)成, 其中任何一個(gè)部分工作異常都會(huì)導(dǎo)致液位檢控系統(tǒng)失穩(wěn), 且導(dǎo)致的情況往往會(huì)比較嚴(yán)重。另外, 系統(tǒng)外的一些因素, 如拉矯機(jī)、引錠桿、鋼水流動(dòng)性、結(jié)瘤沖刷等, 也會(huì)對(duì)液位檢控系統(tǒng)造成擾動(dòng)沖擊, 造成液面波動(dòng)。

  從本質(zhì)上說, 結(jié)晶器液面波動(dòng)就是進(jìn)出結(jié)晶器的鋼水量沒有達(dá)到平衡, 即進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水量≠離開結(jié)晶器的鋼水量。前者取決于塞棒開度、鋼水流動(dòng)性等;后者則主要由拉速?zèng)Q定。無論哪種波動(dòng), 只要抓住波動(dòng)的本質(zhì), 結(jié)合設(shè)備、生產(chǎn)的特點(diǎn), 就不難從繁多的現(xiàn)象中, 找到波動(dòng)產(chǎn)生的原因, 進(jìn)而找到解決辦法。

  下面介紹幾種常見的液面波動(dòng) (見圖3) 。

  曲線特征:平穩(wěn)的液位曲線突然有單個(gè)上升的尖刺脈沖, 脈沖持續(xù)時(shí)間很短, 嚴(yán)重時(shí)脈沖間會(huì)產(chǎn)生疊加;此時(shí)如轉(zhuǎn)手動(dòng)控制, 會(huì)看到液位曲線有明顯的尖刺, 實(shí)際液位不可能如此。

分析:強(qiáng)電磁干擾竄入系統(tǒng)。

  對(duì)策: (1) 由于渦流傳感器的輸出信號(hào)很弱, 在經(jīng)電纜傳輸?shù)蕉蝺x表環(huán)節(jié), 如保護(hù)不好, 外界強(qiáng)電磁干擾信號(hào)就很容易進(jìn)來。因此對(duì)這部分連接電纜的電磁屏蔽要求較高:可以使用同軸或?qū)Ｓ脦帘坞p絞線電纜;且必須全程金屬管屏蔽, 不得有電纜直接裸露。

(2) 對(duì)渦流二次儀表的接地。建議不要和可能有較大泄漏電流的地連在一起, 應(yīng)接儀表地。

(3) 對(duì)渦流二次儀表周邊的大功率用電設(shè)備 (如結(jié)晶器電磁攪拌) , 嚴(yán)格按規(guī)范接地;生產(chǎn)間隙安排對(duì)渦流液位計(jì)做電磁攪拌沖擊實(shí)驗(yàn), 看大功率用電設(shè)備啟停對(duì)結(jié)晶器檢控系統(tǒng)是否存在影響。

(4) 如在生產(chǎn)過程中突然出現(xiàn)檢測(cè)異常, 作為應(yīng)急處理可嘗試更換渦流電纜、傳感器等設(shè)備。

  曲線特征:塞棒開度起起落落, 拉澆過程中伴隨鋼水沖刷, 瞬時(shí)塞棒位置有臺(tái)階狀下降。

  分析:主要由鋼水特性導(dǎo)致, 持續(xù)發(fā)生結(jié)瘤、沖刷。這是生產(chǎn)過程引起的波動(dòng), 控制系統(tǒng)對(duì)它只能削弱, 僅靠液位系統(tǒng)難以徹底根除。

  對(duì)策:從煉鋼到連鑄, 優(yōu)化生產(chǎn)過程控制, 提高鋼水質(zhì)量;另外, 可結(jié)合塞棒吹氬等手段, 減輕結(jié)瘤影響;對(duì)結(jié)瘤嚴(yán)重的, 必要時(shí)人工干預(yù), 避免事故發(fā)生。

  曲線特征:液位有規(guī)律的波浪狀持續(xù)波動(dòng), 幅度、周期較穩(wěn)定, 類似正弦波;嚴(yán)重時(shí)波動(dòng)會(huì)發(fā)散, 幅度越來越大, 直至失控。

  分析:如果不是連鑄機(jī)輥列引起的液面周期性波動(dòng), 問題多出在執(zhí)行部分, 如塞棒機(jī)構(gòu)偏緊、運(yùn)動(dòng)有間隙等。

  對(duì)策:塞棒機(jī)構(gòu)離線準(zhǔn)備時(shí)重點(diǎn)檢查機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否輕松自如;電動(dòng)缸安裝是否豎直、緊固;尤其機(jī)構(gòu)、橫臂、塞棒的連接不能有間隙。

  如果是持續(xù)波動(dòng)且無明顯規(guī)律的, 則可能渦流傳感器 (含機(jī)械手內(nèi)部電纜) 有問題。生產(chǎn)應(yīng)急處理時(shí)可嘗試更換渦流傳感器后部電纜;如無效再更換機(jī)械手、渦流探頭。

  現(xiàn)象:連鑄冷啟動(dòng)拉澆, 帶著引錠桿時(shí)波動(dòng)較大, 脫完引錠后正常。

  分析:此種情況多為使用柔性引錠桿導(dǎo)致, 由于引錠桿關(guān)節(jié)節(jié)距與輥列輥距的不匹配, 或因引錠桿關(guān)節(jié)之間存在間隙, 因此會(huì)造成額外的波動(dòng)。

  對(duì)策:對(duì)柔性引錠桿, 做好維護(hù)保養(yǎng), 控制好關(guān)節(jié)間隙。

  從以上幾種情況可以知道:渦流液位計(jì)的穩(wěn)定可靠是整個(gè)液位系統(tǒng)正常工作的前提。由于渦流傳感器輸出信號(hào)較弱, 如果后續(xù)傳輸環(huán)節(jié)電磁屏蔽、接地等防護(hù)措施不到位, 干擾就很容易進(jìn)入系統(tǒng);而這些干擾信號(hào)很難用常規(guī)儀器發(fā)現(xiàn), 導(dǎo)致故障排查缺乏有效手段, 容易被動(dòng)。因此建議在渦流儀表日常維護(hù)中, 做好以下幾點(diǎn):

(1) 渦流液位計(jì)要模塊化, 無論傳感器、機(jī)械手, 還是電纜、二次儀表, 都要能快速更換, 這點(diǎn)在應(yīng)急處理時(shí)尤為關(guān)鍵。

(2) 在生產(chǎn)間隙, 組織進(jìn)行渦流檢測(cè)的電磁攪拌沖擊測(cè)試:對(duì)標(biāo)定好的渦流液位計(jì), 將標(biāo)定板放在常用液位的位置, 保持靜止不動(dòng), 通過開啟、關(guān)閉電磁攪拌設(shè)備, 比較渦流檢測(cè)曲線前后的變化。一般來說啟停瞬時(shí), 液位變化不超過2mm;電磁攪拌持續(xù)工作時(shí), 液位波動(dòng)不超過0.5mm, 是可以接受的。

(3) 對(duì)生產(chǎn)過程中突發(fā)的持續(xù)波動(dòng), 如一時(shí)難以判斷, 可短時(shí)轉(zhuǎn)手動(dòng)控制, 分別保持液位平穩(wěn)、高液位和低液位三種情況, 對(duì)比電腦上相應(yīng)的液位曲線是否與之吻合, 可快速對(duì)渦流檢測(cè)有個(gè)初步判斷。

(1) 結(jié)晶器液位波動(dòng), 涉及到設(shè)備、生產(chǎn)工藝等多個(gè)專業(yè), 任何一個(gè)環(huán)節(jié)的問題都有可能導(dǎo)致液位不穩(wěn);

(2) 對(duì)于結(jié)晶器渦流檢控系統(tǒng)來說, 渦流檢測(cè)的穩(wěn)定是位的。

(3) 只要維護(hù)好渦流檢測(cè)系統(tǒng), 精心設(shè)計(jì)、高標(biāo)準(zhǔn)施工, 嚴(yán)格做好電磁屏蔽、接地保護(hù), 生產(chǎn)、設(shè)備多管齊下, 是可以做到渦流系統(tǒng)長期使用的穩(wěn)定可靠的。