[發明專利]一種結晶器液面波動的控制方法

有效

• 申請號: 201310287655.7
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103341609A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 張寧;張維維;郭曉波;趙成林;王麗娟
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18;B22D41/20
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

1.一種結晶器液面波動的控制方法，利用液面測量系統、通訊控制系統及塞棒控制系統，其特征在于，增設液面波動分析系統，利用結晶器液面測量系統的液面檢測單元將波動數據實時傳入到基于譜分析方法的液面波動分析系統中，分析出穩態及非穩態澆注條件下結晶器卷渣產生的液面波動頻率范圍，從而實時監測液面波動，通過控制塞棒來降低拉速，并通過調整保護渣及水口出口角度來減少卷渣；其具體方法為：

（1）、液面測量系統

利用液面測量系統的液面檢測單元和液面檢測校驗單元，為液面檢測單元選擇好的傳感器進行鋼水液面的檢測；

每次生產前對液面測量系統進行空量程及滿量程校驗，在每流的操作臺上設立滿量程校驗與空量程校驗2個按鍵，生產前先對其進行滿量程校驗；當中包車開到澆鑄區，且中包車下降到位后再進行空量程校驗，按下按鈕保持3秒，以保證液面檢測的準確性；

（2）、液面波動分析系統

液面波動分析系統是基于譜分析方法的計算機應用程序，通過程序換算出卷渣前、中、后期對結晶器卷渣起主要作用駐波的頻率范圍，得出對卷渣產生影響的主要頻率范圍；

液面波動分析系統通過DP接口與每流液面波動系統PLC連接；

液面波動分析系統將液面波動頻率輸入Oracle數據庫，將波動數據與之前輸入數據庫中數據進行比較，即在數據庫中是否存在目前拉速、鋼種、保護渣型號及結晶器斷面下的主要波動位置及頻率范圍，如果存在，則通過塞棒控制系統，使其結晶器液面波動避開對卷渣產生影響的頻率范圍；否則利用譜分析方法，分析出結晶器卷渣的主要位置及主要的波動頻率范圍，輸入到液面波動頻率數據庫，同時通過塞棒控制系統調整液面波動，使結晶器液面波動避開對卷渣產生影響的頻率范圍；

液面分析系統所應用的譜分析方法如下：

譜分析方法就是把時間序列看作互不相關的不同頻率分量的疊加，利用富氏變換手段將各頻率分量加以分解，通過譜密度函數來衡量各分量的相對重要性，以找出序列中存在的主要頻率分量，從而把握序列的周期波動特征；

使用圖基-漢寧窗譜估計法，把液面波動看作是作互不相關的不同頻率分量的疊加，即波動數據是一組時間序列，其具體算法如下：

1）計算時間序列的樣本自協方差函數???????????????????????????????????????????????和樣本自相關函數；

，????????????????

其中，X:測量樣本值，即液面波動值；：樣本均值；

k：測量樣本數，即液面波動值個數；

，

2）對?和??利用圖基-漢寧窗的截尾富氏變換，得到{X(t)}的標準譜密度函數的估計值：

???（1）????????????????????????????????????????（2）

其中：?

為圖基-漢寧滯后窗；

式中?M(<?n)稱為截斷點或窗參數，截斷的目的是去掉誤差隨?k?逐漸增大的那些或對估計可能造成的不良影響,它的取值直接影響到譜估計的準確程度，若M太小，則譜密度函數的一些主要特征如某些峰值可能被平滑掉，從而減低譜密度函數的分辨力：若M太大，則譜估計的方差增大，可能出現較多的反復變化，產生一些虛假的峰值；M值取；

原則上,(1)或(2)式中的?f?(j)?可取[0,1/2]內的任何值,但通常僅在該范圍內進行等間隔計算,即取??f?(j)?=?j?/?2L?,?j?=?0,1,2,?…,?L?；為了盡可能反映出譜密度的所有特征，特別是在低頻處的變化情況,取?L=n/2,?相當于?f(j)?=?j?/?n?；?

利用譜分析方法對實驗數據進行分析，根據所得到的波形圖確定對卷渣發生主要影響的液面波動位置，并推導自相關函數R(k)與傅立葉變換振幅|Ak|之間的關系，以及f(j)與實際頻率之間的量化關系，并用公式表示出來，換算出卷渣前、中、后期對液晶器卷渣起主要作用駐波的頻率范圍，得出對卷渣產生影響的主要頻率范圍；

（3）、通訊控制系統

通訊控制系統除液面波動分析系統通過總線與每流液面測量系統及每流塞棒控制系統PLC相連接，此外，還有部分硬接信號線，從液面分析系統PLC到每流塞棒控制系統PLC的信號包括：澆鑄啟動、允許澆注信號、拉速信號及緊停信號；從塞棒控制系統PLC到每流液面分析系統PLC包括：設備運行、系統正常信號及設備運行、系統非正常信號；?

（4）、塞棒控制系統

電氣系統在澆鑄過程中不斷的把實際液面的位置作為一個模擬量傳送到塞棒控制系統中，哪個中包車位于澆鑄區，對應的塞棒控制系統就真正接受了液面測量信號，同時參與實際的塞棒自動控制；塞棒控制系統主體設備為塞棒控制變頻器，該變頻器與液面波動分析系統通過點對點的通訊方式，調整結晶器液面波動過程，塞棒運動幅度范圍為?20～25?mm，持續時間為0.75?～1.75s，停留時間范圍為2.25～3.25s。