專利名稱：一種鋁液的液位控制裝置及其液位報警控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶煉控制裝置，更具體地說，本實用新型涉及一種高溫干法冶煉 控制裝置。
背景技術：
在高溫干法冶煉如鋁合金鑄造/軋加工中，其工藝過程蘊含了很多工業控制環 節，例如鋁合金鑄軋中的保溫爐自動傾翻恒量控制鋁液喂料過程中，就蘊含了工業控制技 術環節鋁液從保溫爐出來要經過流槽進入除氣箱和過濾箱，再經過鑄咀到達軋輥進行連 續鑄軋；在這過程中，要求保溫爐供給流槽的鋁液量是連續穩定的，這就對保溫爐的自動傾 翻升降控制提出了比較嚴格的要求。現有的保溫爐自動傾翻控制系統是通過紅外線測距儀照射到鋁液液位上，紅外線 測距儀檢測到液位高度變化，再將液位高度電信號輸入給PLC (可編程邏輯控制電路)系 統，然后通過PLC用戶程序根據預設目標液位高度進行PID運算，比較處理后輸出-IOV IOV的模擬電壓控制信號給伺服閥，通過伺服閥再驅動保溫爐升降缸控制保溫爐位置的自 動升降，以維持流槽中鋁液液位在預期高度，從而實現鋁液液位自動控制和鑄軋的穩定生 產效果。但是，長期的生產過程中總會出現這樣或那樣難以預知的問題，以致自動控制系 統會遭受不穩定因素和干擾例如鑄軋車間灰塵較大，紅外線測距儀的紅外發射頭會出現 堵塞問題，影響液位信號的準確性；而且鑄造/軋車間時刻處于高溫生產環境，烤流槽時溫 度也非常高，輻射到測距儀的溫度也高，這樣不僅會縮短紅外線測距儀的使用壽命，也大大 降低使液位信號的準確性；還有就是生產過程中，難免出現人為因素干擾紅外線測距儀如 有物體擋住紅外發射頭等都可能會引起控制信號紊亂、導致保溫爐位置一直處于自動升高 狀態，從而引起鋁液從流槽邊緣或槽口溢漏出來的漏鋁事故。而每次事故出現后，輕則是直 接的經濟損失，重則可能導致爐子損壞、控制電纜燒毀，甚至造成人員傷亡，給企業帶來巨 大的經濟損失。
發明內容針對現有技術的上述缺點，本實用新型的目的是要提供一種鋁液的液位控制裝置 及其液位報警控制器，其具有如下優點可以自動地杜絕流槽中鋁液的液位超高、避免鋁液 從流槽等處溢流漏出，從而為企業避免生產控制的安全事故和由此導致的巨大經濟損失， 而且，本實用新型結構簡單，實施容易。為此，本實用新型的技術解決方案之一是一種鋁液的液位控制裝置，其包括設在 鋁液的流槽之上的光波測距儀，光波測距儀的信號電纜連接著控制電路的輸入端，而所述 液位控制裝置還包括液位報警控制器，該液位報警控制器包括隔熱板和穿過該隔熱板的成 對液位電極，液位電極包括引線端和能成對導通的接液端，成對液位電極至少其一的下部 接液端懸置在流槽上、且其高度平齊或低于所述流槽的上緣；成對液位電極的引線端的引出導線之間通過繼電器輸入端和信號電源相互連接，該繼電器的輸出端也連接著所述控制 電路的輸入端。面對生產實踐中，多次出現的漏鋁事故，不僅影響生產，降低產量，影響公司的效 益，還給公司帶來巨大經濟損失等沉痛事實和教訓，本發明人克服高溫容易腐蝕電極、損壞 信號電纜、導致信號波動失真等似是而非的疑慮，突破傳統思維束縛裹足不前的局面，針對 原來控制系統的不足之處，經過多次分析、試驗和比較，改進得到本實用新型的鋁液的液位 控制裝置，其中增加了能通過鋁液的液位導通的成對液位電極以及隔阻高溫對電極影響的 隔熱板，成對液位電極至少其一的下部接液端懸置在流槽上、且其高度平齊或低于所述流 槽的上緣，液位電極的引出導線還通過繼電器及其信號輸出端連接到控制電路的輸入端， 這樣一來，如果鋁液液位一旦超出上限，成對液位電極的接液端即會通過鋁液液位導通，繼 而通過繼電器及其信號輸出端將液位超限信號輸入到控制電路，從而能在原有光波測距儀 失靈情況下，保證準確無誤地傳遞出液位超限信號，使得控制電路能夠及時準確地指揮、降 低超限液位直至正常。經過近一年的試運行證明，即使鋁液保溫爐原有液位自動控制信號出現問題導致 流槽液位失控上升，當達到保護液位高度時，本實用新型的鋁液的液位控制裝置可以及時 發出報警信號、并限制保溫爐繼續出液，維持液位正常，有效避免了鋁液從流槽等處溢流漏 出，很好地實現了熔融液位的保護作用，從而避免了生產控制的惡性事故和由此導致的巨 大經濟損失再次發生；實踐證實本實用新型這套液位報警控制裝置經受住了長期高溫的 考驗，不會因為高溫而輕易損壞電極、導線裝置，能夠準確發出液位信號、達到我們預期的 報警控制效果，在原來控制系統的基礎上起到了升級改進作用。而且，從上述結構顯而易 見，本實用新型結構簡單，實施容易，便于推廣。為進一步簡化和優化液位報警控制器的結構，本實用新型還包括如下改進所述 液位電極為一對且均為棒狀，其接液端均在下部且均懸空設在所述流槽上方，其引線端均 在上部；所述繼電器為電磁式的，其輸入端為電感線圈。為確保液位電極的實用功能和延長其工作壽命，本實用新型還包括如下進一步改 進所述液位電極均為金屬探針。所述液位電極的材質為不銹鋼。所述隔熱板為硅酸鋁纖 維復合板。經過多次實驗，本實用新型的液位電極的探針優選采用兩根Φ 10的不銹鋼鋼條， 不銹鋼條探針式液位電極的優點在于其不容易因為生產工人平時的清理流槽等操作而折 彎或者損壞、從而影響到預先設定的接液端高度即設定液位，而且還能保證探針在長期使 用過程中不易因為高溫/火烤而腐蝕液位電極探針或影響液位電極探針的檢測精度；不銹 鋼探針的中部和頂部便于加工形成螺紋，中部的螺紋可兼用于升降探針，頂部螺紋便于穩 固連接電纜引線、輸出準確的液位信號進入控制系統。多次實踐還證明上述材質的隔熱板比其它板材具有更高的強度，更加結實，且在 隔熱方面比其它板材也更為優越可以保證在長期使用過程中，不銹鋼探針上端的信號電 纜不會被高溫燙壞，而且隔熱板上還能承載螺絲螺母等可升降探針的固定機構，方便根據 需要靈活調節螺母來調節探針下部的接液端的位置高度。為增加液位電極的應用廣泛性、工藝適應性和液位調節彈性，本實用新型還包括 如下進一步改進
4[0014]所述液位報警控制器包括支撐和安裝液位電極的直立支柱和平置支架，所述隔熱 板平置安裝在該支架上，該對液位電極的中部相互絕緣地、可升降地配合在該隔熱板的開 孔中。所述液位電極的中部與所述隔熱板之間設有螺紋升降部件、或齒輪升降部件、或 搖桿升降部件。鐵質的平置支架固定焊接在鐵質的直立支柱上，探針的平置支架包括內凹槽口， 在內凹槽口中可緊固裝配高溫隔熱板，以保持液位電極穩定不脫落。所述控制電路為可編程邏輯控制電路；所述光波測距儀為紅外線測距儀。這樣一 來，本實用新型可以只針對保溫爐自動液位控制實效而報警控制，當保溫爐操作切換到手 動控制時報警控制失效，不影響任何手動控制操作，對本領域企業來說，本實用新型可以在很大程度上減少以往事故所帶來的設備損 壞和巨大經濟損失，大幅提高生產產量和經濟效益，保證設備的連續穩定運行，實現更高程 度的自動化；對員工來說，除了大大減輕勞動量，為公司節省人力消耗，同時還提升了對操 作工人的安全保護，在人員的安全方面起到了很好的預防作用。相應地，本實用新型的另一技術解決方案是一種鋁液的液位報警控制器，而所述 液位報警控制器包括隔熱板、穿過該隔熱板的成對液位電極、直立支柱和平置支架，液位電 極包括引線端和能成對導通的接液端，所述隔熱板平置安裝在該支架上，該對液位電極的 中部相互絕緣地、可升降地配合在該隔熱板的開孔中。如前分析可見本實用新型的鋁液的液位報警控制器可以配合傳統的光波測距儀 及其控制電路，有效地限制保溫爐出液失控，維持液位正常，有效避免鋁液從流槽等處溢流 漏出，當液位降低到不銹鋼探針檢測的保護液位以下時，報警切斷，原有控制系統恢復，再 次自動進入先前的預設自動控制模式，除非可能的液位失控再次發生；從而實現熔融液位 的報警控制作用，避免生產控制的惡性事故和由此導致的巨大經濟損失發生。實踐證實本 實用新型這套保護裝置可經受高溫的長期考驗，不會因為高溫而輕易損壞裝置、或信號失 真，在原有控制系統的基礎上，增加了可靠的報警控制效果，對原控制系統起到很大的改進 作用。而且，本實用新型上述結構簡單，控制有效，實施容易，便于推廣。為增加液位電極的應用廣泛性、工藝適應性和液位調節彈性，本實用新型還包括 如下進一步改進所述液位電極的中部與所述隔熱板之間設有螺紋升降部件、或齒輪升降 部件、或搖桿升降部件。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1為本實用新型鋁液的液位控制裝置實施例的控制原理示意圖。圖2為本實用新型鋁液的液位控制裝置實施例的俯視示意圖。
具體實施方式
如圖1、2，所示分別為本實用新型鋁液的液位控制裝置實施例的控制原理示意圖 和俯視示意圖鋁液從帶有側翻轉軸16、進口 15的保溫爐10出口 11出來，經過旋轉接頭 12、流槽20進入除氣箱30和過濾箱40，然后經過鑄咀50到達軋輥60進行連續鑄軋。該鋁液的液位控制裝置實施例包括設在鋁液的流槽20之上的紅外線測距儀70，而該紅外線測 距儀70的信號電纜(未予示出)連接著PLC控制電路80的輸入端，所述液位控制裝置還 包括液位報警控制器，該液位報警控制器包括硅酸鋁纖維復合材質的隔熱板90和穿過該 隔熱板90的成對液位電極100，所述液位電極100均為不銹鋼材質的探針，不銹鋼探針式的 液位電極100包括上部的引線端102和下部能成對導通的接液端101，接液端101均在下 部且均懸空設在所述流槽20上方、且下部接液端101的高度平齊或低于所述流槽20的上 緣；液位電極引線端102的螺紋件上緊固著引出導線103，該對液位電極的引出導線103之 間通過繼電器KA線圈KAl和信號電源81相互連接，該繼電器KA的信號輸出端KAl-I也連 接著所述PLC控制電路80的輸入端112. 0。繼電器KA信號輸出端KAl-I輸出的液位高度 變化的信號傳遞進入PLC控制電路80，然后通過PLC用戶程序對預設目標液位高度進行比 較PID運算處理后輸出-IOV IOV的模擬電壓控制信號給升降伺服閥13，通過伺服閥13 再驅動保溫爐10升降缸14控制保溫爐的連續自動升降，達到預期的控制和生產效果。所述液位報警控制器還包括用以支撐和安裝液位電極100的相互焊接的直立支 柱91和平置支架92，該直立支柱91上還焊接有安裝紅外線測距儀70的三角支架93，所述 隔熱板90平置安裝在該支架92的內凹槽口中，該對液位電極100的中部借助螺紋升降部 件105相互絕緣地、可升降地配合在該隔熱板90的開孔中。圖1實施例的電路中，所述信號電源81選用一個220V轉24V的開關電源，所述繼 電器KA為一個24V中間繼電器，一根2 X 1. Omm引出導線，分別將24V電源、兩根探針、中間 繼電器KA予以串聯，中間繼電器KA作為不銹鋼探針信號與PLC控制電路之間的承接電路。電氣控制電路的工作原理是當保溫爐10紅外線測距儀70的自動控制失效，流槽 20鋁液的液位上升到不銹鋼探針100下部接液端101預先設好的保護高度時，不銹鋼兩根 探針100的下部接液端101同時接觸鋁液，由于鋁液是導體，兩根不銹鋼探針100短接，經 過24V信號電源81構成串聯回路形成電流，并通過引出導線使中間繼電器KA內線圈KAl產 生磁場而使其常開觸點KAl-I吸合，常開觸點KAl-I向西門子S7-300 PLC控制電路80輸 入故障信號，當故障信號進入PLC的112. 0端口時，通過PLC用戶程序處PID運算處理輸出 模擬信號，而PLC控制電路80的Q24. 7端口連接保溫爐10操作臺82上安裝的聲光報警燈 83，輸出報警信號，首先通知操作人員，提醒操作工人切換到手動操作及時處理事故(PLC 控制電路以及操作臺上的其他電路和功能模塊未予示出)。即使操作工人一時不能及時趕到現場處理，與此同時，PLC控制電路80仍能控制 保溫爐10伺服閥13不再給出升的控制信號，而給伺服閥13—個微弱的自動下降控制信 號，禁止伺服閥13上升，直到鋁液的液位不再接觸到探針100下部的接液端101時控制系 統恢復自動控制，使流槽20液位穩定在設定液位高度上。如果自動控制恢復后液位還是繼續上升，當液位接觸到探針100下部的接液端 101，系統又會自動下降，保證流槽20液位不再上升，當液位降低到不銹鋼探針檢測的保護 液位以下時，報警切斷，控制系統恢復，PLC控制電路80自動再次進入先前的預設自動控制 模式直到下次事故的發生，如此反復循環可以保證流槽20穩定在設定液位且給操作工足 夠的時間干預處理。由上可見，本實用新型的保護動作只針對保溫爐自動升降控制，但不影響任何手 動控制操作，當保溫爐操作切換到手動時自動控制相應失效，二種控制互不沖突。
權利要求一種鋁液的液位控制裝置，其包括設在鋁液的流槽之上的光波測距儀，光波測距儀的信號電纜連接著控制電路的輸入端，其特征在于所述液位控制裝置還包括液位報警控制器，該液位報警控制器包括隔熱板和穿過該隔熱板的成對液位電極，液位電極包括引線端和能成對導通的接液端，成對液位電極至少其一的下部接液端懸置在流槽上、且其高度平齊或低于所述流槽的上緣；成對液位電極的引線端的引出導線之間通過繼電器輸入端和信號電源相互連接，該繼電器的輸出端也連接著所述控制電路的輸入端。
2.如權利要求1所述鋁液的液位控制裝置，其特征在于所述液位電極為一對且均為 棒狀，其接液端均在下部且均懸空設在所述流槽上方，其引線端均在上部；所述繼電器為電 磁式的，其輸入端為電感線圈。
3.如權利要求1或2所述鋁液的液位控制裝置，其特征在于所述液位電極均為金屬 探針。
4.如權利要求1或2所述鋁液的液位控制裝置，其特征在于所述液位電極的材質為 不銹鋼。
5.如權利要求2所述鋁液的液位控制裝置，其特征在于所述液位報警控制器包括支 撐和安裝液位電極的直立支柱和平置支架，所述隔熱板平置安裝在該支架上，該對液位電 極的中部相互絕緣地、可升降地配合在該隔熱板的開孔中。
6.如權利要求5所述鋁液的液位控制裝置，其特征在于所述液位電極的中部與所述 隔熱板之間設有螺紋升降部件、或齒輪升降部件、或搖桿升降部件。
7.如權利要求1所述鋁液的液位控制裝置，其特征在于所述控制電路為可編程邏輯 控制電路；所述光波測距儀為紅外線測距儀。
8.如權利要求1所述鋁液的液位控制裝置，其特征在于所述隔熱板為硅酸鋁纖維復 合板。
9.一種鋁液的液位報警控制器，其特征在于所述液位報警控制器包括隔熱板、穿過 該隔熱板的成對液位電極、直立支柱和平置支架，液位電極包括引線端和能成對導通的接 液端，所述隔熱板平置安裝在該支架上，該對液位電極的中部相互絕緣地、可升降地配合在 該隔熱板的開孔中。
10.如權利要求9所述鋁液的液位報警控制器，其特征在于所述液位電極的中部與所 述隔熱板之間設有螺紋升降部件、或齒輪升降部件、或搖桿升降部件。
專利摘要本實用新型涉及一種鋁液的液位控制裝置及其液位報警控制器，其包括設在鋁液的流槽之上的光波測距儀，光波測距儀的信號電纜連接著控制電路的輸入端，而液位控制裝置還包括液位報警控制器，該液位報警控制器包括隔熱板和穿過該隔熱板的成對液位電極，成對液位電極至少其一的下部接液端懸置在流槽上、且其高度平齊或低于流槽的上緣；成對液位電極的引線端的引出導線之間通過繼電器輸入端和信號電源相互連接，該繼電器的輸出端也連接著控制電路的輸入端。本實用新型可以自動地杜絕流槽中鋁液的液位超高、避免鋁液從流槽等處溢流漏出，從而為企業避免生產控制的惡性事故和由此導致的巨大經濟損失，而且，本實用新型結構簡單，實施容易。
文檔編號G01F23/00GK201698236SQ20102023320
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月13日 優先權日2010年6月13日
發明者劉家紅, 肖先勛, 袁志堅 申請人:乳源東陽光精箔有限公司