CN105728670A - 一种钢包液位监测系统及方法 - Google Patents

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余嘉
朱浪涛
赵腾
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Abstract

本发明提供了一种钢包液位监测系统，包括钢包，钢包内置有钢液，钢液上有钢渣，所述钢包的上方设有探头、升降杆和PLC，升降杆的一端与探头连接，另外一端通过电缆电连接着PLC；所述升降杆上安装有位移检测装置，位移检测装置与PLC电连接。本发明提供的这种钢包液位监测系统及方法，充分利用钢渣在高温条件下的导电性，以及钢渣与钢液电导率的不同的原理，巧妙地将检测电流信号的变化与位移变化联系起来，从而完成检测任务；本发明通过自动化设备检测钢包净空高度，包内钢液液位和渣层厚度，有助于准确掌握钢包钢液液位和渣层厚度等参数，有助于降低工人操作误差和劳动强度，同时有助于提高后续设备和工艺的自动化水平。

Description

一种钢包液位监测系统及方法
技术领域
本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种钢包液位监测系统及方法。
背景技术
目前，在国内外钢铁企业中钢包内钢液液位、渣层厚度、钢包净空等均通过人工目测估计，但由于人工目测的不准确性，给后续冶炼操作带来许多的盲目性，后续设别工艺的操作必须通过人工调整操作才能完成，对实现炼钢过程自动化控制造成很大的障碍。
可见只要能够准确掌握钢包内钢液的液位和渣层的厚度，就能够准确判断渣量对冶炼工艺的影响，及时干预修正，也有助于实现炼钢过程自动化控制，减少人工操作。
发明内容
本发明的目的是解决当前钢包液位和渣层厚度只能通过人工目测获知，对实现炼钢过程自动化控制造成很大的障碍的问题。
为此，本发明提供了一种钢包液位监测系统，包括钢包，钢包内置有钢液，钢液上有钢渣，所述钢包的上方设有探头、升降杆和PLC，升降杆的一端与探头连接，另外一端通过电缆电连接着PLC；
所述升降杆上安装有位移检测装置，位移检测装置与PLC电连接。
所述位移检测装置是位移传感器，位移传感器与PLC电连接。
所述位移检测装置是激光测距仪，激光测距仪与PLC电连接。
所述探头包括至少两根电极。
一种钢包液位监测方法，包括如下步骤：
步骤一，将探头、升降杆和PLC依次电连接，并将探头放置于钢包的上方，测量升降杆距钢包上沿的垂直距离，记录为H安全，同时记录钢包的高度H钢包；
步骤二，PLC控制升降杆带动探头向下运动，位移检测装置记录升降杆的行程S，当升降杆向下运动至S=H安全时，PLC由以下公式计算得到钢包净空高度H净空，
H净空=S-H安全
当升降杆继续下降，探头触碰到钢液时，PLC由以下公式计算得到渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，
H渣层=S-H安全-H净空
H钢液=H钢包-H安全-H净空；
步骤三，根据渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，PLC可获知钢液的体积V钢液和钢渣的体积V钢渣，由以下公式计算得到钢液的质量M钢液和渣的质量M钢渣，
M钢液=ρ钢液·V钢液
M钢渣=ρ钢渣·V钢渣。
所述位移检测装置是位移传感器，位移传感器与PLC电连接。
所述位移检测装置是激光测距仪，激光测距仪与PLC电连接。
所述探头包括至少两根电极。
本发明的有益效果：本发明提供的这种钢包液位监测系统及方法，充分利用钢渣在高温条件下的导电性，以及钢渣与钢液电导率的不同的原理，巧妙地将检测电流信号的变化与位移变化联系起来，从而完成检测任务；本发明通过自动化设备检测钢包净空高度，包内钢液液位和渣层厚度，有助于准确掌握钢包钢液液位和渣层厚度等参数，有助于降低工人操作误差和劳动强度，同时有助于提高后续设备和工艺的自动化水平。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是钢包液位监测系统的结构示意图。
附图标记说明：1、升降杆；2、探头；3、钢包；4、钢液；5、钢渣；6、电缆；7、PLC；8、位移检测装置。
具体实施方式
实施例1：
针对当前企业钢包液位和渣层厚度均通过人工目测的现状，本实施例提供了一种钢包液位监测系统，包括钢包3，钢包3内置有钢液4，钢液4上有钢渣5，所述钢包3的上方设有探头2、升降杆1和PLC7，升降杆1的一端与探头2连接，另外一端通过电缆6电连接着PLC7；
所述升降杆1上安装有位移检测装置8，位移检测装置8与PLC7电连接。
本发明的原理是在高温条件下钢渣具有导电性，但其与钢液的电导率又有差异的原理。当探头2在下降过程中与钢渣5和钢液4接触后会形成电流回路，PLC7检测到电流信号变化时记录和处理数据，完成检测。
本发明的结构原理示意如图1所示，图中采用探头2用于检测电流信号，采用升降杆1用于带动探头上下运动并检测运动行程，采用PLC7控制升降杆1上下运动和记录并处理数据。其中，探头2与升降杆1首尾相接，位于钢包3上方，并通过电缆6与PLC7相连。
在实际使用过程中，以钢包高度H钢包和预留安全距离H安全为基准，以位移检测装置实时反应的升降杆1行程S为计算依据。具体算法如下所示：
当升降杆1向下运动，当行程S等于H安全时，认为探头2到达钢包3上沿，PLC7记录数据。
当升降杆1继续下降，探头2触碰到钢渣5时，PLC7接收到电流信号，记录此时升降杆1的行程S，PLC7通过公式1计算得到钢包净空高度H净空，
H净空=S-H安全公式1
当升降杆1继续下降，探头2触碰到钢液4时，PLC7接收到的电流信号会突变，记录此时升降杆1的行程S，PLC7通过公式2计算得到渣层厚度H渣层，同时PLC7通过公式3计算得到钢包内钢液高度H钢液。
H渣层=S-H安全-H净空公式2
H钢液=H钢包-H安全-H净空公式3
当PLC7获得钢包内钢液高度H钢液和渣层厚度H渣层时,PLC7通过计算可分别求出钢液的体积V钢液和钢渣的体积V钢渣，分别带入钢液密度ρ钢液和钢渣密度ρ钢渣，便可准确获得钢液的质量M钢液和渣的质量M钢渣。
需要说明的是，钢液密度ρ钢液和钢渣密度ρ钢渣均是已知的参数，钢液的体积V钢液和钢渣的体积V钢渣，PLC7可以根据钢包的形状通过体积计算公式获得。
本实施例提供的钢包液位监测系统的工作过程是：步骤一，将探头2、升降杆1和PLC7依次电连接，并将探头2放置于钢包3的上方，测量升降杆1距钢包3上沿的垂直距离，记录为H安全，同时记录钢包3的高度H钢包；
步骤二，PLC7控制升降杆1带动探头2向下运动，位移检测装置8记录升降杆1的行程S，当升降杆1向下运动至S=H安全时，PLC7由以下公式计算得到钢包净空高度H净空，
H净空=S-H安全
当升降杆1继续下降，探头2触碰到钢液4时，PLC7由以下公式计算得到渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，
H渣层=S-H安全-H净空
H钢液=H钢包-H安全-H净空；
步骤三，根据渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，PLC7可获知钢液的体积V钢液和钢渣的体积V钢渣，由以下公式计算得到钢液的质量M钢液和渣的质量M钢渣，
M钢液=ρ钢液·V钢液
M钢渣=ρ钢渣·V钢渣。
本发明提供的这种钢包液位监测系统及方法，充分利用钢渣在高温条件下的导电性，以及钢渣与钢液电导率的不同的原理，巧妙地将检测电流信号的变化与位移变化联系起来，从而完成检测任务；本发明通过自动化设备检测钢包净空高度，包内钢液液位和渣层厚度，有助于准确掌握钢包钢液液位和渣层厚度等参数，有助于降低工人操作误差和劳动强度，同时有助于提高后续设备和工艺的自动化水平。
实施例2：
针对当前企业钢包液位和渣层厚度均通过人工目测的现状，本实施例提供了一种钢包液位监测系统，包括钢包3，钢包3内置有钢液4，钢液4上有钢渣5，所述钢包3的上方设有探头2、升降杆1和PLC7，升降杆1的一端与探头2连接，另外一端通过电缆6电连接着PLC7；
所述升降杆1上安装有位移检测装置8，位移检测装置8与PLC7电连接。所述位移检测装置8是位移传感器，位移传感器与PLC7电连接。
实施例3：
针对当前企业钢包液位和渣层厚度均通过人工目测的现状，本实施例提供了一种钢包液位监测系统，包括钢包3，钢包3内置有钢液4，钢液4上有钢渣5，所述钢包3的上方设有探头2、升降杆1和PLC7，升降杆1的一端与探头2连接，另外一端通过电缆6电连接着PLC7；
所述升降杆1上安装有位移检测装置8，位移检测装置8与PLC7电连接。所述位移检测装置8是激光测距仪，激光测距仪与PLC7电连接。
实施例4：
针对当前企业钢包液位和渣层厚度均通过人工目测的现状，本实施例提供了一种钢包液位监测系统，包括钢包3，钢包3内置有钢液4，钢液4上有钢渣5，所述钢包3的上方设有探头2、升降杆1和PLC7，升降杆1的一端与探头2连接，另外一端通过电缆6电连接着PLC7；
所述升降杆1上安装有位移检测装置8，位移检测装置8与PLC7电连接。所述探头2包括至少两根电极，能够保证电流信号的传输。
实施例5：
一种钢包液位监测方法，包括如下步骤：
步骤一，将探头2、升降杆1和PLC7依次电连接，并将探头2放置于钢包3的上方，测量升降杆1距钢包3上沿的垂直距离，记录为H安全，同时记录钢包3的高度H钢包；
步骤二，PLC7控制升降杆1带动探头2向下运动，位移检测装置8记录升降杆1的行程S，当升降杆1向下运动至S=H安全时，PLC7由以
下公式计算得到钢包净空高度H净空，
H净空=S-H安全
当升降杆1继续下降，探头2触碰到钢液4时，PLC7由以下公式计算得到渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，
H渣层=S-H安全-H净空
H钢液=H钢包-H安全-H净空；
步骤三，根据渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，PLC7可获知钢液的体积V钢液和钢渣的体积V钢渣，由以下公式计算得到钢液的质量M钢液和渣的质量M钢渣，
M钢液=ρ钢液·V钢液
M钢渣=ρ钢渣·V钢渣。
本发明提供的这种钢包液位监测系统及方法，充分利用钢渣在高温条件下的导电性，以及钢渣与钢液电导率的不同的原理，巧妙地将检测电流信号的变化与位移变化联系起来，从而完成检测任务；本发明通过自动化设备检测钢包净空高度，包内钢液液位和渣层厚度，有助于准确掌握钢包钢液液位和渣层厚度等参数，有助于降低工人操作误差和劳动强度，同时有助于提高后续设备和工艺的自动化水平。
实施例6：
在实施例5的基础上，所述位移检测装置8是激光测距仪或者位移传感器，激光测距仪与PLC7电连接，位移传感器与PLC7电连接。
实施例7：
在实施例5放入基础上，所述探头2包括至少两根电极，能够保证电流信号的传输。
本发明提供的这种钢包液位监测系统及方法，充分利用钢渣在高温条件下的导电性，以及钢渣与钢液电导率的不同的原理，巧妙地将检测电流信号的变化与位移变化联系起来，从而完成检测任务；本发明通过自动化设备检测钢包净空高度，包内钢液液位和渣层厚度，有助于准确掌握钢包钢液液位和渣层厚度等参数，有助于降低工人操作误差和劳动强度，同时有助于提高后续设备和工艺的自动化水平。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.一种钢包液位监测系统，包括钢包（3），钢包（3）内置有钢液（4），钢液（4）上有钢渣（5），其特征在于：所述钢包（3）的上方设有探头（2）、升降杆（1）和PLC（7），升降杆（1）的一端与探头（2）连接，另外一端通过电缆（6）电连接着PLC（7）；
所述升降杆（1）上安装有位移检测装置（8），位移检测装置（8）与PLC（7）电连接。
2.如权利要求1所述的钢包液位监测系统，其特征在于：所述位移检测装置（8）是位移传感器，位移传感器与PLC（7）电连接。
3.如权利要求1所述的钢包液位监测系统，其特征在于：所述位移检测装置（8）是激光测距仪，激光测距仪与PLC（7）电连接。
4.如权利要求1所述的钢包液位监测系统，其特征在于：所述探头（2）包括至少两根电极。
5.一种钢包液位监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将探头（2）、升降杆（1）和PLC（7）依次电连接，并将探头（2）放置于钢包（3）的上方，测量升降杆（1）距钢包（3）上沿的垂直距离，记录为H安全，同时记录钢包（3）的高度H钢包；
步骤二，PLC（7）控制升降杆（1）带动探头（2）向下运动，位移检测装置（8）记录升降杆（1）的行程S，当升降杆（1）向下运动至S=H安全时，PLC（7）由以下公式计算得到钢包净空高度H净空，
H净空=S-H安全
当升降杆（1）继续下降，探头（2）触碰到钢液（4）时，PLC（7）由以下公式计算得到渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，
H渣层=S-H安全-H净空
H钢液=H钢包-H安全-H净空；
步骤三，根据渣层厚度H渣层和钢液高度H钢液，PLC（7）可获知钢液的体积V钢液和钢渣的体积V钢渣，由以下公式计算得到钢液的质量M钢液和渣的质量M钢渣，
M钢液=ρ钢液·V钢液
M钢渣=ρ钢渣·V钢渣。
6.如权利要求5所述的钢包液位监测方法，其特征在于，所述位移检测装置（8）是位移传感器，位移传感器与PLC（7）电连接。
7.如权利要求5所述的钢包液位监测方法，其特征在于：所述位移检测装置（8）是激光测距仪，激光测距仪与PLC（7）电连接。
8.如权利要求5所述的钢包液位监测方法，其特征在于：所述探头（2）包括至少两根电极。
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