Методы измерения уровня металла в кристаллизаторах МНЛЗ

Дата добавления: 2014-05-29 | Просмотров: 1737

Для измерения уровня металла в кристаллизаторах МНЛЗ в настоящее время применяются датчики, использующие, в основном, следующие физические принципы измерения:

- радиоизотопный, т.е. поглощение γ-квантов, эмитируемых источником радиоактивного излучения (Co-60, Cs-137);

-оптический, т.е. использование оптического анализа положения поверхности жидкого металла в кристаллизаторе;

- электромагнитный, т.е. использование реакции электромагнитной системы на положение мениска жидкого металла;

Рассмотрим основные достоинства и недостатки этих методов.

3.1. Радиометрический (радиоизотопный) метод

До последнего времени он является самым распространенным в мире способом измерения уровня металла в кристаллизаторах.

Преимущества:

- длительный период функционирования;

- высокая надежность;

Основные недостатки:

- требует специального согласования на применение в связи наличием радиоактивного излучения, в некоторых странах запрещен к применению;

- требует специальных мер предосторожности;

- замена кристаллизатора, как правило, включает в себя замену системы.

3.2.Измерение по методу инфракрасного излучения

Измерение уровня осуществляет электронная камера, направленная на поверхность жидкого металла в кристаллизаторе под некоторым углом.

Угол наклона камеры подбирают таким образом, чтобы некоторая зона изменения уровня попадала в поле зрения камеры, воспринимающей инфракрасное излучение поверхности металла.

Преимущества: при замене кристаллизатора нет необходимости в новой настройке системы, которая удалена от кристаллизатора на некоторое расстояние.

Недостатки:

- требуется чистая поверхность металла в кристаллизаторе;

- система чувствительна к оптическим помехам;

- точность измерения ограничена величиной ±10 мм.

3.3.Электромагнитные системы

Магнитное поле переменного тока, которое индуцируется катушкой, встроенной в одну из стенок кристаллизатора, воспринимается другой катушкой.

Уровень металла в кристаллизаторе влияет на формирование переменного магнитного поля и величину наведенного напряжения, поскольку часть магнитных силовых линий замыкается на металл.

Возможен вариант монтажа измерительных катушек датчиков EMLI на подвесных кронштейнах, как показано на рис.5р.

Рис. 5р. Контроль и управление уровнем металла в кристаллизаторе МНЛЗ

с использованием датчиков EMLI.

3.4.Измерение уровня металла в кристаллизаторе методом вихревых токов

Метод разработан фирмой «Ниппон кокан». Измерительная катушка – излучатель расположена над зеркалом жидкого металла кристаллизатора в защитном керамическом стакане и питается от высокочастотного генератора напряжением с частотой 50 кГц.

Приближение зеркала металла к стационарно установленному излучателю вызывает появление вихревых токов в металле тем большей величины, чем меньше расстояние до металла.

Вихревые токи в металле возбуждают собственное магнитное поле, которое изменяет импеданс измерительной катушки и выходное напряжение датчика.

Преимущества:

- на измерение не влияют порошки, покрывающие зеркало металла;

- нет необходимости монтировать заново систему при замене кристаллизатора.

Недостатки:

- затруднена установка на кристаллизаторах малых сечений;

- чувствителен к магнитным помехам.

3.5.Электронно-оптическая лазерная система

Лазерный излучатель посылает серию импульсов в инфракрасном диапазоне перпендикулярно поверхности металла. Отраженные сигналы вос-

принимаются измерительной камерой; время прохождения импульсом полного пути «излучение – прием» пересчитывается в уровень.

Преимущества:

- возможность измерения уровня на всю глубину кристаллизатора;

- высокая точность измерения с хорошими динамическими показателями;

- нет необходимости в замене системы при смене кристаллизатора.

- на показания прибора не влияют колебания температуры металла, интенсивности его собственного излучения, посторонние источники света, изменения количества шлака.

Погрешность измерения не превышает ± 10 мм.

Основные недостатки:

- установка измерителя затруднена ввиду ограниченности пространства над кристаллизатором.

Известны и другие методы измерения уровня жидкого металла в кристаллизаторах МНЛЗ, но они не нашли широкого промышленного применения:

- метод измерения электрической проводимости;

- ультразвуковой метод;

- микроволновый метод;

- оптико- триангуляционный метод;

- термоэлектрический метод и др.

Наиболее серьезным конкурентом радиоизотопным уравнемерам многие специалисты считают метод вихревых токов, получивший широкое применение в Японии и появившийся в Италии.