Измерение уровня жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗ
Изменения QK могут быть вызваны колебаниями уровня металла в промежуточном ковше, а также размывом стопора. Оба возмущения являются низкочастотными, т. е. медленно изменяют значение QK, при этом величина влияния на условия разливки первого незначительна.
Таким образом, основной задачей является обеспечение высокой устойчивости в системе автоматического регулирования уровня путем применения соответствующих регуляторов.
С этой точки зрения системы автоматического регулирования со стопором или тянущей клетью имеют несколько разные возможности.
Выше отмечалось, что при размыве стопора расходная характеристика смещается. Изменения расхода, связанные с этим смещением, могут быть весьма большими.
При использовании пропорционального регулятора из-за существенной нелинейности расходной характеристики, а также интегрирующих свойств объекта для получения достаточного запаса устойчивости приходится снижать коэффициент усиления. Это в свою очередь приводит к значительному увеличению статической ошибки.
Для уменьшения статической ошибки необходимо ввести коррекцию по интегралу. Однако при этом снижается запас устойчивости и в системе возникают колебания. Таким образом, значительное смещение расходной характеристики — явление весьма нежелательное, однако избежать его в системе со стопором практически невозможно.
В системе регулирования уровня металла стопором имеются и другие трудности. Это высокий коэффициент регулирующего органа (стопорной пары) и значительные его изменения при изменении положения рабочей точки на расходной характеристике. Первое, как известно, в системах регулирования нежелательно, так как требует высокой точности работы регулирующего прибора, исполнительного механизма и регулирующего органа. Кроме того; не допускаются запаздывание, гистерезис, зона нечувствительности.
Практически это означает необходимость выполнения достаточно высоких требований для элементов системы, что, естественно, удорожает их изготовление и эксплуатацию. Если добавить к этому, что исполнительный механизм и регулирующий орган (стопорный механизм) работают в условиях резкого перепада температур, то станут ясными технические трудности выполнения системы.
Не менее существенным в этих условиях является стабильность общего коэффициента усиления в системе, величина которого зависит от положения рабочей точки на расходной характеристике. Изменение ее положения может привести к резкому ухудшению процесса регулирования. Поэтому во время разливки недопустимо понижение уровня в промежуточном ковше ниже определенного значения, а также повышение скорости разливки выше рабочей для данного сечения слитка.
В системе с тянущей клетью можно получить более высокий запас устойчивости, что объясняется следующим: во-первых, характеристики в системе являются линейными в широком диапазоне величин сигналов, что позволяет увеличить коэффициент усиления пропорциональной части регулятора; во-вторых, вследствие высокой стойкости стакана изменения расхода незначительны, и, следовательно, статическая ошибка ограничена. Введение интеграла в закон регулирования ухудшает запас устойчивости системы несущественно.
Рассмотрим еще один момент, важность и влияние которого одинаковы для систем регулирования со стопором и тянущей клетью, а именно, работу систем при изменении сечений разливаемых слитков, т. е. при изменении поперечных размеров кристаллизаторов. Частота такой смены может быть различной (несколько раз в день, один раз в неделю, месяц, год).