Блок-схема уровнемера расплава типа ЭМУР-1
Электромеханический уровнемер расплава ЭМУР-1 предназначен для периодического измерения уровня шлака в РТП. Принцип действия уровнемера основан на электроконтактном методе измерения уровня с использованием в качестве датчика одного измерительного электрода (ИЭ), который запитывают от отдельного однофазного печного трансформатора. При опускании ИЭ в печь регистрируют два положения: первое соответствующее уровню шлака, в момент появления нa ИЭ электрического потенциала поверхности ванны работающей печи (при отключенном трансформаторе уровнемера): второе — в момент резкого увеличения силы тока в цепи ИЭ при контакте ИЭ со штейном (трансформатор уровнемера включен).
Выбранные параметры контроля уровня шлака и штейна обеспечивают с допустимой методической погрешностью фиксацию момента касания ИЭ поверхности шлака при различном состоянии шлаковой ванны и определение границы шлак — штейн при различных режимах печи.
Работа уровнемера ЭМУР-1 пояснена блок-схемой (рис. 57). Уровнемер представляет собой конструкцию, состоящую из устанавливаемой над сводом печи 1 вертикальной стойки 2. по всей длине которой перемещается тележка 3 с винтовым держателем 4, к которому прикреплен ИЭ 5, состоящий из штанги 6 н сменного наконечника 7. Перемещение тележки осуществляется при помощи привода ИЭ 8. С редуктором привода 8 механически связано измерительное устройство 13, которое преобразует поступательное движение ИЭ в электрический сигнал, подаваемый во вторичный регистрирующий прибор 14.
В цепь ИЭ включены: реле напряжения 10, которое срабатывает в момент появления электрического потенциала на ИЭ при контакте его со шлаком; токовое реле 11, которое срабатывает в момент резкого увеличения силы тока при контакте ИЭ со штейном. Сигналы от реле напряжении и тока поступают и блок управления 12, который через силовой блок 18 управляет включением и отключением электродвигателя привода ИЭ8 и трансформатора 9.
В уровнемере предусмотрена система автоматической компенсации обгорания ИЭ, включающая: привод компенсации обгорания 15, который вращает гайку винтового держателя; винтовой держатель 4, обеспечивающий вертикальное перемещение ИЭ относительно тележки 3, в результате чего при компенсации увеличивается длина ИЭ на величину его обгорания; контрольную плиту (КП) с пневмоприводом 16, которая служит для контроля постоянной длины ИЭ при компенсации (при упоре ИЭ в КП процесс компенсации заканчивается и одновременно в результате усилия нижний торец ИЭ очищается от налипшей на него корки шлака); релейный блок компенсации 17, управляющий последовательностью работы узлов системы компенсации. Блок сигнализации 19 осуществляет указательную и предупредительную сигнализацию.
Уровнемер работает следующим образом. В исходном положении тележка находится в крайнем верхнем положении, КП выдвинута из-под ИЭ. Перед замером осуществляется компенсация обгорания ИЭ. Операцию выполняют автоматически в такой последовательности: 1) KП при помощи пневмопривода подается иод ИЭ; 2) ИЭ приводом компенсации и винтовым держателем опускается до упора в КП; 3) ИЭ поднимается на 10 мм от КП для свободного возвращения ее в исходное положение; 4) КП возвращается в исходное положение.
При автоматическом измерении выполняются следующие операции: 1) ИЭ двигается вниз; 2) при контакте со шлаком срабатывает реле напряжения и ИЭ останавливается; 3) результат замера уровня шлака запоминается, на ИЭ подается напряжение от трансформатора и ИЭ продолжает движение вниз; 4) при движении ИЭ вниз сила тока в цепи ИЭ медленно возрастает, а при контакте его со штейном происходит резкое увеличение силы тока, срабатывает токовое реле, и двигатель привода ИЭ осуществляет реверс до выхода ИЭ из штейна на 10 см; 5) для контрольного замера уровня штейна ИЭ повторно опускается до контакта со штейном, при этом срабатывает токовое реле и двигатель привода ИЭ вновь осуществляет реверс; 6) ИЭ движется вверх до верхнего концевого выключателя.
В режиме дистанционного и местного измерения перечисленные выше операции не сблокированы.
В процессе исследований и макетирования были опробованы ИЭ из графита и стали. Предполагали, что основным преимуществом графитового электрода перед металлическим будет ею несмачиваемость шлаком. Однако после погружения в расплав рабочая часть ИЭ ошлаковывалась. Это происходило, по-видимому, вследствие того, что поверхность электрода обгорала, становилась неровной и частицы шлака удерживались на ней. Основным недостатком графитового ИЭ оказалась его недостаточная прочность, при продавливании шлаковой корки ИЭ ломался в резьбовых соединениях.
В дальнейшем графитовый электрод был заменен стальным (диаметром 100 мм). Однако при прохождении шлакового слоя массивным электродом на его поверхности образовывалась охлажденная шлаковая пленка, электрическое сопротивление которой было значительно выше сопротивления расплавленного шлака, что снижало чувствительность и точность замера уровня штейна. В ряде случаев бросок силы тока при достижении ИЭ штейна наступал не сразу, а после некоторого времени, нужного для расплавления указанной корки.
Промышленный образец ИЭ выполнен из секционной штанги и сменного наконечника. Верхняя секция штанги изготовлена из трубы, нижняя рабочая секция — из стального стержня диаметром 100 мм. Наконечник изготавливают из прутка жаропрочной стали диаметром 40 мм, длиной 400 мм. Диаметр наконечника подбирали экспериментально, длину выбирали из условий механической прочности и приемлемых сроков смены наконечника. Применение составного ИЭ с диаметром наконечника, в 2,5 раза меньшим диаметра штанги, обеспечивает быстрое нагревание наконечника (по сравнению со штангой) под действием тепла, получаемого им от расплава, и тепла, выделяемого в электрическом контакте наконечник электрода — шлак (при прохождении через ИЭ электрического тока от трансформатора), в результате чего предотвращается образование охлажденного шлакового слоя па нижнем торце ИЭ к моменту замера уровня штейна.