结晶器液位控制系统在连铸机中的应用

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摘要：本文主要介绍了结晶器液位自动控制系统的功能和组成，该项目在三钢1#连铸机中稳定运行，且取得了良好的效果。

关键词：液位自动控制 塞棒 PLC WINCC PID

中图分类号：TF341 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0035-01

1 引言

连铸机结晶器液面自动控制系统是连铸机生产的关键技术之一，对于降低工人的劳动强度提高生产效率，减少溢钢和漏钢事故保证连铸机的安全生产，提高铸坯的质量与产量和炼钢连铸的管理水平都非常重要。在浇铸过程中，钢水液面波动过大，铸坯表面容易形成皮下夹渣以及纵裂，直接影响最终产品的质量。本文结合三钢连铸机实际项目，通过把拉速自动控制技术和塞棒自动控制技术结合在一起，从而保证结晶器液面的稳定。

2 结晶器液位控制系统组成

结晶器液位控制系统主要包括仪表检测装置、PLC、动作执行设备（驱动器、电缸现场分线盒、电缸专用电缆、执行机构（含横臂、压机和背板）、电动缸）、上位机监控显示器、通讯电缆、现场操作盒等。

137Cs放射源和探测器分别安装在结晶器铜管的两侧，结晶器内的钢水对放射源所发出的γ射线有阻挡作用，根据γ射线强度的不同来反映钢水液位的高低。探测器把接收到的γ射线转化成与液位相对应的高频脉冲信号传输给SC3000检测仪表，仪表将脉冲信号做数字处理后，转化为0～10V电压信号或4～20mA电流信号输出。检测仪表根据设定液位与实际液位比较，利用内嵌的算法，以投入拉速自动瞬间的实际拉速为基点，运算得出一个控制拉速值，以0～10V或4～20mA信号送给连铸PLC用于控制拉矫机的速度，或直接送给拉矫机变频器来控制拉矫机的速度。通过调整拉矫机的速度来调整结晶器内钢水液位，以达到实际液位稳定的目的，实现恒液位变拉速控制，或者将钢水液位信号给塞棒自动控制系统PLC，塞棒自动控制系统PLC根据设定液位与实际液位的比较，利用PLC程序运算得出一个动作量，输出给驱动器来驱动电缸动作，带动执行机构来调整塞棒的开启度，从而调节中包水口的钢水流量，以保证结晶器内钢水液面稳定，实现恒液位恒拉速控制，以此来保证连铸机正常运行和钢坯的质量。

（1）结晶器液位控制PLC系统：PLC采用西门子S7-300控制器，CPU的2个DP口分别与上位机和驱动器通过Profibus总线进行通讯，通过以太网模块与连铸机进行通讯，获取拉速等连铸机一些运行数据，数字、模拟量输入输出模块主要连接现场操作箱、按钮、显示、液位设定等信号，PLC通过和铸机的拉速、中包钢水温度、结晶器液位、等进行数据交换，并调用数字PID模块FB41，对结晶器液位数据进行运算处理，从而控制电动缸，或者铸机拉速，确保结晶器液位稳定。

（2）上位机WINCC监控系统：WINCC液面控制画面主要的作用为监视系统状态，归档历史控制趋势曲线。控制PID参数再线修改、报警等。可以根据液位曲线的波动状况调节PID参数来优化控制效果，如果调节PID效果不明显，并且控制曲线出现有规律的波动，则可以点击开启抖动功能，可以消除因机械间隙、水口结渣等引起的液位波动。

3 应用效果

结晶器液位自动控制系统已经在三钢二炼钢1#连铸机投入使用一段时间，取得了良好的控制效果，具体表现为：（1）液位控制精度高，在正常稳定的工作条件下液面控制精度+-5mm，满足要求。（2）液位自动控制系统能适应因素的改变，如钢种、断面、拉速、中包液位，且精度控制好。（3）能在浇注过程中因更换大包或者水口以及其他因素引起的波动时，在很短的时间内使液位稳定下来，具有很强的抗干扰性。（4）具有稳定性好、安全性能好、控制精度高、抗干扰性强等特点。

4 结语

结晶器液位控制技术，有效的控制了结晶器钢水液位的稳定，保证了三钢连铸机的安全生产和铸坯的质量与产量。

参考文献

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