CN111593283A - 热涂镀锌锅液位测量系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热涂镀锌锅液位测量系统，包括锌锅、浮动平台、液位测量仪、加锌装置、抽锌泵装置及PLC控制器，所述锌锅内装有锌液；所述浮动平台悬浮于锌液面，且浮动平台上固定有一被测目标物；所述液位测量仪安装在位于锌锅上方的固定支架上，液位测量仪的测量端向下且正对被测目标物；所述加锌装置与锌锅内部连通；所述液位测量仪、加锌装置和抽锌泵装置分别与PLC控制器电连接。本发明还提供了一种热涂镀锌锅液位控制方法。本发明的有益效果为：采用浮动平台作为测量载体，利用浮动平台上的被测目标物的高度变化来显示锌锅内的锌液液位变化，可有效排除锌锅内复杂环境因素的不利影响，提高了锌液液位测量精度。

Description

热涂镀锌锅液位测量系统及控制方法

技术领域

本发明涉及冶金轧钢技术领域，具体涉及一种热涂镀锌锅液位测量系统及控制方法。

背景技术

在热镀锌生产过程中，锌锅液位的精准控制对热镀锌工艺有着重要作用，作为液位控制的重要环节——锌锅液位测量具有双重意义。一方面为锌锅加锌量提供依据。带钢涂镀层要源源不断消耗锌液中锌的含量，需要通过加锌系统放入锌锭来补充，这个过程是通过液面控制来完成的。加锌速度(锌输入量)与带钢镀层吸收量(锌消耗量)相适应，带钢镀层带走锌液中锌，会使锌液浓度及液面降低，这个定量数据就是由液位测量系统来完成，从而指导加锌系统及时补充锌锭，保持锌锅液面稳定，保证镀锌工艺顺利进行。另一方面，为排灰炉鼻子稳定溢流提供支持。现有高等级热镀锌带钢生产机组中，炉算子内都设有锌灰排泄系统，这种排灰炉鼻子通过锌液溢流思路设计而成。抽锌泵装置与排锌灰槽相连，当抽锌泵装置启动后，排灰槽内锌液位降低，炉鼻子内锌液向排灰槽溢流，漂浮在锌液表面的锌灰，通过锌液的溢流带入排灰槽内，并随抽锌泵装置排出炉鼻子之外，从而减少锌灰对镀层表面质量的影响。

涂层带钢会不断消耗锌锅中的锌液，为保持锌锅液面稳定，就需要持续加入锌锭，以满足镀锌生产工艺要求。加锌系统的加锌量与锌液面控制系统精度密切相关，锌锅液位的稳定性对镀锌工艺影响非常大，需要加锌系统能够根据液位的微小变化自动加锌。目前，采用液位测量仪直接测量锌锅液面，受锌锅实际工作环境的影响，如捞锌渣、抽锌液、带钢扰动、设备振动等，都会使得实际测值存在很大误差，数据测量波动较大，难以满足高品质镀锌板生产工艺要求，成为制约高等级热镀锌板生产的瓶颈，阻碍了镀锌产品质量进一步提升。因此，研制一种精度高、性能稳定的液位测量系统及控制方法很有必要。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种检测精度高、性能稳定的热涂镀液位测量系统及控制方法。

本发明采用的技术方案为：一种热涂镀锌锅液位测量系统，包括锌锅、浮动平台、液位测量仪、加锌装置、抽锌泵装置及PLC控制器，所述锌锅内装有锌液；所述浮动平台悬浮于锌液面，且浮动平台上固定有一被测目标物；所述液位测量仪安装在位于锌锅上方的固定支架上，液位测量仪的测量端向下且正对被测目标物，用于测量被测目标物的高度；所述加锌装置与锌锅内部连通，用于向锌锅中加入锌锭；所述抽锌泵装置的入口管路与炉鼻子内溢流槽相连，抽锌泵装置的出口管路与外部锌锅相连；所述液位测量仪、加锌装置和抽锌泵装置分别与PLC控制器电连接；液位测量仪实时检测被测目标物的高度信号并传输至PLC控制器，PLC控制器根据被测目标物的高度信号计算锌锅内锌液的液位变动值h，并根据设定的带钢运行时锌锭加入量Q与液位变动值h的函数关系Q＝F(h)，控制加锌装置实时自动加锌；同时，PLC控制器根据设定炉鼻子内液位高度控制抽锌泵装置开启抽锌，锌灰随锌液溢流排出带钢涂镀区域。

按上述方案，所述浮动平台为倒圆锥形的密闭腔体，浮动平台的上表面固定被测目标物；所述浮动平台在锌液中受到的浮力大于浮动平台和被测目标物的总重力。

按上述方案，所述浮动平台的两侧对称向外伸出耳座，耳座上开设有导向定位孔，导向定位孔与竖直布置的导向杆滑动配合，导向杆的上端安装在固定支架上。

按上述方案，所述导向定位孔可与导向杆间隙配合。

按上述方案，所述导向定位孔设计为盲孔，其下端封闭。

按上述方案，所述导向杆外周面安装有保护套。

按上述方案，所述被测目标物为钢制平板，覆盖区域半径R≥150mm；所述被测目标物安放在浮动平台的表面中心位置，浮动平台的表面中心与液位测量仪的测量端发射中心共线。

按上述方案，所述液位测量仪距离锌液面1.5～2m；液位测量仪配置有风冷保护装置或水冷保护装置。

本发明还提供了一种热涂镀锌锅液位控制方法，包括以下步骤：

步骤一、提供如上所述液位测量系统并安装：将固定支架、液位测量仪、被测目标物、导向杆安装到位，浮动平台置于锌锅中，检验浮动平台是否卡阻；再用相关数据线分别将液位测量仪、加锌装置、抽锌泵装置与PLC控制器连接；

步骤二、接通液位测量仪的开关，检测锌锅开始运行前被测目标物的高度H₀；

步骤三、带钢涂镀开始，即锌锅内液面下降，液位测量仪动态测定被测目标物的高度H_t；

步骤四、液位测量仪将液位测量信号输入到PLC控制器，PLC控制器计算获得锌液的液位变动值h，h＝H_t-H₀，再按锌锭加入量Q与液位变动值h的函数关系Q＝F(h)，控制加锌装置向锌锅内加入锌锭补偿锌锅消耗量，保持锌锅液面稳定；

步骤五、根据涂镀产品对炉鼻子溢流要求，在PLC控制器中设定主液面高于炉鼻子溢流液面的差值，按照保持液面差控制抽锌泵装置工作；调整抽锌泵装置的流量，保持锌锅液位高于溢流液面恒定值，溢流槽溢流排出锌灰。

本发明的有益效果为：本发明采用浮动平台作为测量载体，利用浮动平台上的被测目标物的高度变化来显示锌锅内的锌液液位变化，可有效排除锌锅内复杂环境因素的不利影响，提高了锌液液位测量精度，测量系统性能稳定；精确测量的锌液面并利用PLC控制器实现智能化加锌和炉鼻子溢流排灰，保持锌锅稳定运行，提升热镀锌板表面质量，降低了产品改判率。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

其中，1、液位测量仪；2、PLC控制器；3、浮动平台；4、加锌装置；5、抽锌泵装置；6、被测目标物；7、导向杆；8、保护套；9、固定支架；10、锌锅。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1和图2所示的一种热涂镀锌锅液位测量系统，包括锌锅10、浮动平台3、液位测量仪1、加锌装置4、抽锌泵装置5及PLC控制器2，所述锌锅10内装有锌液；所述浮动平台3悬浮于锌液面，且浮动平台3上固定有一被测目标物6；所述液位测量仪1安装在位于锌锅10上方的固定支架9上，液位测量仪1的测量端向下且正对被测目标物6，用于通过监测被测目的物的高度(被测目标物6的高度变动值就是锌锅10内锌液的液位变动值)；所述加锌装置4与锌锅10内部连通，用于向锌锅10中加入锌锭；所述抽锌泵装置5的入口管路与炉鼻子内溢流槽相连，抽锌泵装置5的出口管路与外部锌锅10相连；所述液位测量仪1、加锌装置4和抽锌泵装置5分别与PLC控制器2电连接。本发明中，液位测量仪1实时检测被测目标物6的高度信号并传输至PLC控制器2，PLC控制器2根据被测目标物6的高度信号计算锌锅10内锌液的液位变动值h，并根据设定的带钢运行时锌锭加入量Q与液位变动值h的函数关系Q＝F(h)，控制加锌装置4实时自动加锌；同时，PLC控制器2根据设定炉鼻子内液位高度(通常设定锌锅10液位高于溢流槽液位1mm)，保障恒定液位差，控制抽锌泵装置5开启抽锌，锌灰随锌液溢流排出带钢涂镀区域。

优选地，所述浮动平台3为倒圆锥形的密闭腔体，浮动平台3的上表面固定被测目标物6；所述浮动平台3在锌液中受到的浮力大于浮动平台3和被测目标物6的总重力。本实施例中，浮动平台3由316L不锈钢金属材料制成，主体是圆锥体密封腔(其它对称结构密封腔亦可)。密封腔腔体体积须满足浮动平台3和被测目标物6放入锌液中产生的浮力大于浮动平台3和被测目标物6的总重力，以使所述浮动平台3和被测目标物6能够悬浮在锌液中。设计密封腔空间时，依据装置浸入锌液中所受浮力大于浮动平台3和被测目标物6的总重力来确定，简化后即G≤γV(G为浮动平台3质量与被测目标物6质量之和，kg；γ为锌液密度，kg/m³；V为密封腔体积，m³；浮动平台3浸入锌液中的钢板体积怱略不计)。

优选地，所述浮动平台3的两侧对称向外伸出耳座，耳座上开设有导向定位孔，导向定位孔与竖直布置的导向杆7滑动配合，导向杆7的上端安装在固定支架9上。本实施例中，所述导向定位孔可与导向杆7间隙配合，热态下配合间隙为1mm左右，便于浮动平台3沿导向杆7随着锌液液面波动上下滑动。优选地，为防止锌液浸入导向定位孔中发生卡阻，所述导向定位孔设计为盲孔，其下端封闭。优选地，所述导向杆7外周面安装有保护套6，防止金属液体飞溅损伤导向杆7。

优选地，所述被测目标物6为钢制平板，覆盖区域半径R≥150mm；所述被测目标物6安放在浮动平台3的表面中心位置，浮动平台3的表面中心与液位测量仪1的测量端发射中心共线。

优选地，所述液位测量仪1距离锌液面1.5～2m；液位测量仪1配置有风冷保护装置或水冷保护装置；液位测量仪1可以是激光液位测量仪1，或者是雷达液位测量仪1，测量精度在±1mm范围内；出于高温环境安全需要，液位测量仪1具备防暴功能。

优选地，所述加锌装置4安装在锌锅10边部，加锌过程受PLC控制器2控制，通过输送机构将锌锭加入锌锅10中。

本发明提供了一种热涂镀锌锅10液位控制方法，包括以下步骤：

步骤一、提供如上所述液位测量系统的各组件并安装：将固定支架9、液位测量仪1、被测目标物6、导向杆7安装到位，浮动平台3置于锌锅10中，检验浮动平台3是否卡阻；再用相关数据线分别将液位测量仪1、加锌装置4、抽锌泵装置5与PLC控制器2连接；

步骤二、接通液位测量仪1的开关，检测锌锅10开始运行前被测目标物6的高度H₀；

步骤三、带钢涂镀开始，即锌锅10内液面下降，液位测量仪1动态测定被测目标物6的高度H_t；

步骤四、液位测量仪1将液位测量信号输入到PLC控制器2，PLC控制器2计算获得锌液的液位变动值h，h＝H_t-H₀，再按锌锭加入量Q与液位变动值h的函数关系Q＝F(h)，控制加锌装置4向锌锅10内加入锌锭补偿锌锅10消耗量，保持锌锅10液面稳定；

步骤五、在锌锅10液面稳定控制状态下，根据涂镀产品对炉鼻子溢流要求，在PLC控制器2中设定主液面高于炉鼻子溢流液面的差值，按照保持液面差控制抽锌泵装置5工作；调整抽锌泵装置5的流量，保持锌锅10液位高于溢流液面恒定值，溢流槽稳定溢流，将炉鼻子内锌灰源源不断排出涂镀区域。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，包括锌锅、浮动平台、液位测量仪、加锌装置、抽锌泵装置及PLC控制器，所述锌锅内装有锌液；所述浮动平台悬浮于锌液面，且浮动平台上固定有一被测目标物；所述液位测量仪安装在位于锌锅上方的固定支架上，液位测量仪的测量端向下且正对被测目标物，用于测量被测目标物的高度；所述加锌装置与锌锅内部连通，用于向锌锅中加入锌锭；所述抽锌泵装置的入口管路与炉鼻子内溢流槽相连，抽锌泵装置的出口管路与外部锌锅相连；所述液位测量仪、加锌装置和抽锌泵装置分别与PLC控制器电连接；液位测量仪实时检测被测目标物的高度信号并传输至PLC控制器，PLC控制器根据被测目标物的高度信号计算锌锅内锌液的液位变动值h，并根据设定的带钢运行时锌锭加入量Q与液位变动值h的函数关系Q＝F(h)，控制加锌装置实时自动加锌；同时，PLC控制器根据设定炉鼻子内液位高度控制抽锌泵装置开启抽锌，锌灰随锌液溢流排出带钢涂镀区域。

2.如权利要求1所述的热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，所述浮动平台为倒圆锥形的密闭腔体，浮动平台的上表面固定被测目标物；所述浮动平台在锌液中受到的浮力大于浮动平台和被测目标物的总重力。

3.如权利要求1所述的热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，所述浮动平台的两侧对称向外伸出耳座，耳座上开设有导向定位孔，导向定位孔与竖直布置的导向杆滑动配合，导向杆的上端安装在固定支架上。

4.如权利要求3所述的热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，所述导向定位孔可与导向杆间隙配合。

5.如权利要求3所述的热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，所述导向定位孔设计为盲孔，其下端封闭。

6.如权利要求3所述的热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，所述导向杆外周面安装有保护套。

7.如权利要求1所述的热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，所述被测目标物为钢制平板，覆盖区域半径R≥150mm；所述被测目标物安放在浮动平台的表面中心位置，浮动平台的表面中心与液位测量仪的测量端发射中心共线。

8.如权利要求1所述的热涂镀锌锅液位测量系统，其特征在于，所述液位测量仪距离锌液面1.5～2m；液位测量仪配置有风冷保护装置或水冷保护装置。

9.一种热涂镀锌锅液位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、提供权利要求1～8中任意一项所述的液位测量系统并安装：将固定支架、液位测量仪、被测目标物、导向杆安装到位，浮动平台置于锌锅中，检验浮动平台是否卡阻；再用相关数据线分别将液位测量仪、加锌装置、抽锌泵装置与PLC控制器连接；

步骤二、接通液位测量仪的开关，检测锌锅开始运行前被测目标物的高度H₀；

步骤三、带钢涂镀开始，即锌锅内液面下降，液位测量仪动态测定被测目标物的高度H_t；

步骤四、液位测量仪将液位测量信号输入到PLC控制器，PLC控制器计算获得锌液的液位变动值h，h＝H_t-H₀，再按锌锭加入量Q与液位变动值h的函数关系Q＝F(h)，控制加锌装置向锌锅内加入锌锭补偿锌锅消耗量，保持锌锅液面稳定；

步骤五、根据涂镀产品对炉鼻子溢流要求，在PLC控制器中设定主液面高于炉鼻子溢流液面的差值，按照保持液面差控制抽锌泵装置工作；调整抽锌泵装置的流量，保持锌锅液位高于溢流液面恒定值，溢流槽溢流排出锌灰。

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