[实用新型]涡流式钢水液位检控装置

说明书

本实用新型属物位测量领域，具体涉及利用涡流法检测和控制钢水液位的装置。

涡流式钢水液位计为非接触式检测装置，具有测量精度高，可在较恶劣环境下工作等优点，常用于对连铸机结晶器中的钢水液位高度进行检测和控制。现有的涡流式钢水液位计(冶金自动化Vol.18，No.4，1994年7月和德国专利DE3432987A1)的涡流传感器线圈均采用传统的三段式对称绕制，初级线圈绕在中央，两个完全相同的次级线圈相对初级线圈对称分布，其缺点在于灵敏度随距离的加大而迅速下降，测程限制在0～150mm以内。这使得涡流传感器的安装位置离钢水液面较近，飞溅的钢水容易使其性能变差，传感器更换频繁。

本实用新型的目的是要提供一种测量灵敏度高、测程宽、可长期稳定工作的钢水液位检控装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

它由竖直安装在结晶器上方的涡流传感器(1)和信号处理机(2)组成，涡流传感器(1)由初级线圈(1a)及次级线圈(1b)和(1c)组成，其特征在于：次级线圈(1b)和(1c)与初级线圈(1a)的间距不相等，次级线圈(1b)和(1c)的圈数不相同。

初级线圈(1a)绕制在涡流传感器(1)的螺线管端部。

在涡流传感器中，初级线圈中的电流在次级线圈中感应的背景信号在差分放大器中抵消，该背景信号越小越好。钢水液面上的涡电流在较近的一个次级线圈中感应较大的信号，在较远的一个次级线圈中感应较小的信号，其差值才是差分放大器的有效信号，该差值越大越好。为了获得较高的信噪比，要求加大初级与次级线圈的间距以及两个次级线圈的间距。但由于连铸机结晶器上部空间狭窄，涡流式传感器的长度受到限制。当钢水液面离传感器较远时，涡电流在两个圈数相同的次级线圈中感应信号的幅度相差无几，两者相减后的信号很微弱，这就限制了现有的涡流式钢水液位计的检测灵敏度和测程。本实用新型的涡流式钢水液位检控装置中，在保持涡流传感器长度以及离初级线圈较远的一个次级线圈的圈数与传统的对称式传感器相同的条件下，由于加大了初级线圈与较远的一个次级线圈的距离，降低了初级线圈中的电流在该次级线圈中感应的背景信号的幅度；由于减少了离初级线圈较近的一个次级线圈的圈数，使初级线圈在两个次级线圈中感应的背景信号相抵消，同时也降低了钢水液面上的涡电流在圈数较少的一个次级线圈中感应的信号幅度，因而提高了差分放大器的有效信号值，降低了有效信号随距离而衰减的速度，提高了检测灵敏度，扩大了测程。不对称型涡流式传感器的初级线圈可绕在螺线管的上端部或下端部，对给定长度的传感器可使信噪比达到最大。由于测程较宽，涡流传感器可以安装在离钢水液面较远处，改善了传感器的工作条件，延长了传感器的使用寿命，提高了检测结果的准确度和可靠性。

本实用新型所提供的涡流式钢水液位检控装置如图1所示，它由传感器(1)和信号处理机(2)组成。涡流传感器(1)竖直安装在结晶器(3)的上方对钢水液面(4)进行检测。传感器(1)由初级线圈(1a)和次级线圈(1b)和(1c)组成，(1a)绕在上端部，(1c)绕在下端部，这样(1a)与(1c)的间距大于(1a)与(1b)的间距；(1c)的圈数大于(1b)圈数；初级线圈(1a)由信号源(2a)供给高频振荡信号，在钢水液面(4)上产生涡电流。与现有的对称型三段式涡流传感器比较，(1a)与(1c)的间距较大，(1a)中的电流在(1c)中感应的背景信号幅度较小，因此，在保持(1c)中的背景信号较低的条件下，(1c)的圈数较对称式的绕得多些，提高了钢水液面上的涡电流在次级线圈(1c)中所感应的信号幅度。相反的，(1a)与(1b)的间距较小，(1b)的圈数绕得少些，降低了由钢水液面上的涡电流在次级线圈(1b)中所感应的信号幅度。这就极大地加大了钢水液面上的涡电流在次级线圈中感应信号的差值。该差值经差分放大器(2b)放大后送微处理器(2c)处理，给出钢水液面与传感器的间距h的精确值，并由输出单元(2d)给出与h成正比的电压和电流模拟量及报警开关量，对连铸机结晶器中钢水液位进行闭环控制。虽然在这种非对称绕法的涡流传感器中初级线圈离钢水液面的距离也加大了一些，但由于它与钢水液面(4)的间距远大于初级与次级线圈的间距，因此该距离加大引起的灵敏度降低与次级线圈灵敏度的提高比较是可以忽略的。

本实用新型的涡流式钢水液位检控装置的一个实施例如图1所示，图中的传感器(1)为Φ50×120的圆柱体，线圈(1a)与(1b)的间距为15mm，(1a)与(1c)的间距为70mm，微处理器(2c)为80C196单片机，输出单元(2d)提供与h成正比的0～10V和4～20mA的模拟电压和电流，并用液晶屏显示液面高度和输出模拟量的数字值及报警符号。该检控装置测定连铸机结晶器中钢水液位的测程为0～300mm，远远大于现有涡流法0～150mm的测程；控制精度为±1mm。