结晶器液位检测和控制系统优化

　　1 引言

　　在连铸生产过程中 ，结晶器钢水液位自动控制用于减少和避免漏钢溢钢 ，对于提高铸坯质量和稳定生产过程起着重要作用，而结晶器液位的精确检测是实现液位自动控制的关键。济钢1#连铸机结晶器液位检测系统原来设计采用放射源co60，因为co60的使用寿命接近极限，而该备件一直无法提报。近年来，涡流式钢水液位计的实用化进展很快，具有反应速度快，测量精度高，不需特殊安全防护 安装维护方便等显著优点。因此改造采用国内生产的ram系列涡流型钢水液位控制仪，并对结晶器液位控制系统进行了优化与完善。

　　2 测量系统组成以及工作原理

　　2.1 辐射法结晶器液位检测

　　co60辐射法结晶器液位检测系统工作原理co60辐射法结晶器液面检测测量原理基于当核辐射射线穿过物体时其辐射活度会减弱的物理原理。γ射线辐射活度的吸收率遵循指数规律：

　　i=i0e-μρd

　　物质吸收系数μ取决于所用的放射源(co-60或cs-137)和测量区域内熔钢的重量ρ×d。由于结晶器壁及背板的厚度已知，钢水的特定重量实际上并不改变，所以检测的效果就不会改变。换句话说，结晶器壁及背板的厚度不会对检测精度有任何影响，而只会使射线活度造稳定的衰减，而它可通过提高放射源的活度来进行补偿。测量系统结构如图1 所示。

图1 系统结构简化框图

　　2.2 涡流检测结晶器液位检测

　　该测量系统采用涡流式传感器测量钢水液位 ，由振荡器产生的50khz的高频信号供给传感器的初级线圈(激励线圈)，由初级线圈产生的交变磁场由于受钢水内涡流电流的影响 ，随液位高度变化。在次级线圈(测量线圈)内将产生与通过线圈内磁场的强度成正比例变化的电压v1、v2 ，从而差动电压 (v1-v 2) 随液位高度变化。v1-v2经信号比较放大，进行相位分析、频率分析、振幅分析，线性化，送给16位的高性能单片机80c196kc处理，即得到液位高度测量信号，经控制仪转换成4～20ma信号送到结晶器液位控制系统plc。通过键盘及显示窗口可以实现人机对话。控制仪测量范围为0～150mm，分辩力为0.1mm。

　　两种结晶器液位检测的综合分析比较如附表所示。

　　附表 两种结晶器液位检测的综合分析比较

　　3 涡流检测系统

　　3.1 系统硬件构成

　　系统主要由传感器和二次表组成。二次表主要由高频振荡器、可编程信号放大器、相敏检波器、滤波器、幅度鉴别器、agc电路、线性化处理等电路构成。本文就系统关键部分电路的原理及作用加以论述。