Измерение уровня жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗ
Отчет
о разработке
и промышленных
испытаниях
датчика
уровня металла
"ДУМ бортовой"
Датчик уровня металла ДУМ-бортовой (далее - датчик) предназначен для измерения уровня металла в кристаллизаторах МНЛЗ при работе в составе системы автоматического поддержания уровня металла типа "Уровень". Конструкция датчика предполагает его встройку в воротник кристаллизатора.[5]
ЦЕЛЬ РАЗРАБОТКИ
Целью разработки являлось улучшение эксплуатационных и потребительских свойств системы "Уровень" за счет создания встроенного датчика уровня металла, обладающего следующими преимуществами по сравнению со штативным датчиком (ДУМ-07):
Упрощение работы технологического персонала УНРС
Нет необходимости устанавливать датчик и снимать его при замене погружного стакана.Улучшение условий работы с кристаллизатором
Зеркало металла полностью открыто для наблюдения и подсыпания шлакообразующей смесиПовышение надежности кабельной и воздушной трассы датчика
Электрический кабель и шланг с воздухом прокладывается под разливочной площадкой и не подвергается воздействию искр и брызг металла. Кроме то-го, кабели не мешают работе на разливочной площадке.Увеличение информативности системы "Уровень"
Появляется возможность получения информации о изменениях уровня металла во время замены разливочного стакана, при перековшовке, а также в других ситуациях, когда штативный датчик необходимо снимать с кристаллизатора.
ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ
Основные задачи разработки состояли в следующем:
разработка чувствительного элемента датчика, отвечающего требованиям диапазона и точности измерения уровня металла в кристаллизаторе.
разработка корпуса датчика и деталей его крепления к корпусу кристаллизатора;
разработка защитного экрана, защищающего датчик от сильного нагрева и брызг металла;
разработка методики работы с датчиком; обеспечение возможности использования резервного штативного датчика (ДУМ-07) при аварийном выходе из строя встроенного датчика.
МЕТОДОЛОГИЯ
РАЗРАБОТКИ
Разработка датчика состояла из следующих этапов:
Математическое моделирование и макетирование датчика.
На этом этапе проектировались основные параметры датчика, его обмоток и корпуса.Изготовление и испытание макета датчика.
Испытания проводились на специальном стенде, имитирующем кристаллизатор, жидкий металл и механизм качания.Изготовление и испытание промышленного образца датчика.
Проведение испытаний на стенде. Тепловые испытания.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ
Устройство и работа датчика
Общие сведения
Датчик содержит обмотки, размещенные в корпусе из нержавеющей стали. Передняя стенка изготовлена из термостойкого неэлектропроводного материала. На задней стенке размещен электрический разъем и штуцер для подключения шланга с воздухом (см. рис.1). На верхней грани датчика предусмотрены штыри для фиксации защитного экрана.
Датчик с помощью монтажного комплекта устанавливается на широкой стенке кристаллизатора, заменяя тем самым часть воротника кристаллизатора. Лицевая стенка датчика, таким образом, расположена в одной плоскости с медной стенкой кристаллизатора.
Защитный экран предназначен для защиты датчика от теплового излучения и брызг металла.
Общие сведения
Диапазон измерения уровня металла (от среза кристаллизатора), мм |
от 30 до 130 |
Масса датчика с комплектом крепления и с защитным экраном, кг, не более |
5 |
Давление в трассе воздушного охлаждения, атм |
2/3 |
Габариты датчика |
200х120х60 |
Подготовка к работе. Монтаж датчика на кристаллизаторе
Для установки датчика необходимо предварительно произвести доработку деталей кристаллизатора, воротника и защитной плиты. Благодаря существующему разнообразию конструкции кристаллизаторов и их деталей, чертежи встройки датчика для каждого типа кристаллизатора должны разрабатываться отдельно и согласовываться с заказчиком.
Общие требования к установке датчика заключаются в следующем:
место установки датчика на кристаллизаторе должно определяться из минимума вероятности повреждения датчика при аварийных ситуациях и максимального расстояния от разливочного стакана, а также удобства обслуживания мениска металла во время работы установки;
датчик должен быть установлен на кристаллизаторе таким образом, чтобы его передняя стенка находилась в одной плоскости с медной стенкой кристаллизатора;
крепление датчика к кристаллизатору должно быть надежно и обеспечивать неподвижность датчика относительно кристаллизатора при работающем механизме качания кристаллизатора;
защитная плита кристаллизатора должна быть установлена таким образом, чтобы исключить ее вибрации относительно кристаллизатора;
Подготовка датчика к работе включает в себя следующее:
1. Проверка технического состояния.
Проверка технического состояния датчика производится перед установкой его на кристаллизатор и предполагает внешний осмотр и проверку параметров датчика. При внешнем осмотре необходимо убедиться в целостности корпуса датчика, в отсутствии видимых повреждений. Проверка параметров датчика предполагает замер сопротивлений обмоток датчика на его электрическом разъеме и сверка этих параметров с данными, указанными в Руководстве по эксплуатации.
2. Монтаж ДУМ на кристаллизаторе.
Установка датчика на кристаллизаторе может осуществляться как на участке подготовки кристаллизатора, так и на разливочной площадке во время переподготовки УНРС.
Датчик необходимо закрепить к кристаллизатору с помощью болтов или шпилек (см. рис.2). При этом необходимо установить датчик так, чтобы его лицевая стенка находилась в одной плоскости с медной стенкой кристаллизатора. Нижняя грань датчика должна плотно прилегать к торцу медной стенки кристаллизатора.
3.
Подключение
электрического
кабеля и шланга
трассы воздушного
охлаждения.
Электрический
кабель и шланг
воздушного
охлаждения
необходимо
подключить
до установки
защитной плиты
кристаллизатора.
После подсоединения
шланга включить
подачу воздуха
и убедится,
что воздух
выходит из
отверстий на
задней стенке
датчика. При
установленном
воротнике
кристаллизатора
(см. рис.3) необходимо
заложить
пространство
между датчиком
и воротником
шнуровым
асбестом.
4. Установка защитного экрана
. После заведения в кристаллизатор затравки необходимо установить на датчик защитный экран (см. рис.4).
Эксплуатация датчика ДУМ-бортовой
При эксплуатации датчика в составе системы "Уровень" необходимо придерживаться следующих правил:
Во время автоматической стабилизации уровня металла запрещено подносить металлические предметы к датчику ближе 30 см.
При проведении технологических операций на кристаллизаторе, при замене раз-ливочного стакана стараться избегать попадания на датчик капель металла. При повреждении защитного экрана датчика (сильная деформация, налипание капель металла и др.) его следует заменить на новый.
Избегать попадания воды в зону установки датчика.
При повреждении датчика во время разливки необходимо подключить к системе "Уровень" резервный датчик на штативе (ДУМ-07). Во время переподготовки УНРС заменить встроенный датчик на новый из комплекта ЗИП.
Ремонт и техническое обслуживание датчика ДУМ-бортовой
При повреждении датчика во время аварии на УНРС его следует снять с кристал-лизатора, очистить налипших на него капель металла и шлака, проверить его параметры согласно Руководству по эксплуатации.
При отсутствии видимых повреждений корпуса датчика и полном соответствии всех параметров, указанных в Руководстве по эксплуатации, нормальным значениям датчик можно вновь использовать в работе. В противном случае его следует заменить на исправный.
Поврежденный датчик подлежит ремонту только специалистами ТЕХНОАП.
Результаты промышленных испытаний
Начиная с 1.03.02 г. по 31.03.02 г. проводились опытно-промышленные испытания датчика ДУМ-бортовой. Датчик работал в составе системы "Уровень НЛМК" в режимах "ВЫСТАВКА" (измерение) и "СТАБИЛИЗАЦИЯ" (автоматическое поддержание заданного уровня металла). В режиме "СТАБИЛИЗАЦИЯ" система работала с 3.03.02 г. по 31.03.02 (около 270 часов ~ 185 плавок).
На рисунках 5 и 6 представлены фрагменты архивов работы системы с бортовым датчиком. На рисунке 6 показан момент замены погружного разливочного стакана с уменьшением скорости разливки.
Замечания
В результате проведенных испытаний были выявлены следующие замечания:
При существующей конструкции защитной плиты и кристаллизатора возможно повреждение датчика и крепежного кронштейна, при снятии и установке защитной плиты на кристаллизатор.
Электрический кабель и шланг воздушного охлаждения датчика, находящиеся внутри горячей камеры, должны быть проложены в специальном защитном коробе.
При работе с датчиком использовался дополнительный модифицированный блок обработки сигналов, вместо штатного блока.
Погрешность поддержания заданного уровня металла должна быть не хуже, чем у штатного датчика ДУМ-07
Трасса сжатого воздуха для охлаждения датчика должна быть оснащена отдель-ным вентилем и манометром.
Сравнительно небольшой срок службы защитного кожуха. Недостаточная на-дежность крепления защитного кожуха к датчику.
ВЫВОДЫ
1) Разработанный фирмой ЗАО "ТЕХНОАП" встроенный датчик уровня металла ДУМ-бортовой может эксплуатироваться в составе системы Уровень как штатный.
2) Датчик ДУМ-бортовой позволяет улучшить условия работы технологического персонала, а также избавляет их от необходимости снимать и устанавливать датчик во время технологических операций (замены разливочного стакана, смены промковша и др.).
3) Для обеспечения лучшей защищенности датчика и кабельной трассы, а также для упрощения его установки необходимо:
модифицировать детали крепления датчика к кристаллизатору, конструкцию воротника, защитной плиты и кристаллизатора;
поместить кабель и воздушный шланг датчика, проложенные в горячей зоне, в защитный короб.
Список литературы
Автоматизация непрерывной разливки стали. Под редакцией Б.Б.Тимофеева. Киев 1968 г.
Системы слежения за перемещением затравки и заготовки и регулирования уровня метала в кристаллизаторах МНЛЗ. Под редакцией Г. Шмитза.BBC – Nachrichten, 1977.
Черная металлургия. Серия Автоматизация металлургического производства. Автоматизация МНЛЗ в СССР и за рубежом. Москва 1983 г.
Труды шестого конгресса сталеплавильщиков А.П.ЕВТЕЕВ, А.ЛЖНАТОВ (НПО "Техносталь", ГУ/7 "Зарубежчермет-Арсенал"). Москва 2001г.
technoap