一种轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统的制作方法

本发明涉及轧钢旋流池自动控制技术领域，尤其涉及一种轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统。

背景技术：

轧钢生产工艺中，轧辊、辊环、水箱等部位均需要浊环水进行冷却，产生的浊环水经过轧钢旋流池回收，经过提升泵将浊环水送往能源水站进行化学处理后再利用，所以轧钢旋流池设备是生产工艺的关键设备。目前阳春新钢铁轧钢厂高线、一棒、二棒均采用竖井桶式旋流池，控制模式为人工监控操作模式，轧钢厂三线旋流池都装有4台提升泵，正常生产过程中，提升泵开启2台，岗位人员根据观察视频监控内旋流池的液位情况，当液位高的时候，就手动启动4台提升泵进行抽水，当液位低的时候，就手动停止1台泵，如果液位更低，就手动停止2台泵，这样存在很大的隐患：

第一，岗位人员不能够实时监测旋流池内液位的实际情况；

第二，旋流池提升泵没有实现自动控制，增加了岗位人员的劳动强度，同时也增加了事故发生的几率；

第三，第三、竖井桶式旋流池直径较小、容量小，池内水温波动非常大，尤其在秋冬季节，连续生产过程中，旋流池内水面及内平台将产生很大水蒸气会造成人工视频监控操作模式模糊不清，传统的浮球液位控制模式和单雷达液位计控制模式信号故障影响使用造成事故。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统，具有可实时检测旋流池内液位实际情况以及自动控制的优点。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统，包雷达液位计、plc控制器、hmi控制电脑和提升泵，所述雷达液位计设有两个，分别为一号雷达液位计和二号雷达液位计，所述提升泵设有四台，分别为一号提升泵、二号提升泵、三号提升泵和四号提升泵，其中，所述一号雷达液位计、二号雷达液位计均与plc控制器信号连接，plc控制器与hmi控制电脑信号连接，一号提升泵、二号提升泵、三号提升泵和四号提升泵均与plc控制器信号连接。

优选地，所述plc控制器将所述一号雷达液位计和二号雷达液位计采集到的液位信号传递至所述hmi控制电脑，所述hmi控制电脑将数值在其电脑画面进行显示。

优选地，通过hmi控制电脑设置高液位设定值和低液位设定值，所述plc控制器能够将该高液位设定值和低液位设定值与所述雷达液位计采集到的液面信号进行比对，并根据比对结果实时控制所述提升泵的自动启停。

优选地，所述一号雷达液位计与二号雷达液位计沿径向对称分布于旋流池顶部的两侧。

优选地，所述一号提升泵与二号提升泵设置成工作泵，所述三号提升泵与四号提升泵设置成备用泵，工作泵与备用泵位于旋流池上呈对称分布，且分别对应于一号雷达液位计和二号雷达液位计设置。

优选地，所述一号雷达液位计与所述二号雷达液位计均包括表头法兰和若干个安装螺栓，若干个安装螺栓呈中心对称分布并可转动的安装在所述表头法兰上，且所述安装螺栓的螺纹端从所述表头法兰的底部伸出。

优选地，所述表头法兰的上套设一可转动的内齿环，所述安装螺栓上套设有与所述内齿环啮合的圆齿轮，使得当内齿环转动时，可驱动若干个安装螺栓同步转动。

优选地，旋流池上的的安装短管的上端管口边缘设有与所述表头法兰相适配的垫体部，所述垫体部的下表面固定有与若干个安装螺栓一一对应的配合的安装螺母，且所述垫体部上对应各个安装螺母的位置沿轴向设有过孔，用于安装螺栓穿过垫体部与对应的安装螺母螺纹连接。

优选地，所述内齿环的侧面设有一凸出部，所述凸出部上设有一牵引孔。

本发明至少具备以下有益效果：

一、旋流池液位的实时监控及操作：通过在旋流池平台安装一号雷达液位计和二号雷达液位计，将采集的液位信号接入旋流池plc控制器自动控制系统，可实现对旋流池实际液位高度的实时监控，并将实时液位信号做入岗位人员使用的hmi控制电脑的画面上，便于岗位人员更加直接、更加准确实时的掌握旋流池液位的情况，解决旋流池的水位数据的实时监控及操作问题。

二、同时利用采集到的实际液位高度来控制提升泵的自动启停，在岗位人员的hmi控制电脑上设定高液位设定值、低液位设定值，实现当一号雷达液位计和二号雷达液位计同时检测到低液位或超低液位时，输出低液位或超低液位报警信号，控制相关提升泵自动停止；当两台雷达液位计，任意一台检测到高液位或超高液位时，输出高液位或超高液位报警信号，控制相关提升泵自动启动。当两台雷达检测数值差异较大时，发出雷达故障报警信号，便于岗位人员掌握设备运行状态，同时实现了提升泵的自动控制。

三、通过一号雷达液位计和二号雷达液位计的实时数据采集和比对，保障旋流池液位自动控制的高精度和准确性，解决竖井桶式旋流池直径较小、容量小，池内水温波动非常大，尤其在秋冬季节，连续生产过程中，旋流池内水面及内平台将产生很大水蒸气会造成人工视频监控操作模式模糊不清，传统的浮球液位控制模式和单雷达液位计控制模式信号故障的问题，保证了设备的稳定运行，也降低了岗位人员的劳动强度，同时一号雷达液位计和二号雷达液位计的更换更加快速、便捷。

附图说明

图1为本发明轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统的原理图。

图2为本发明轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统的器件图。

图3为本发明轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统在旋流池上的布局图。

图4为本发明轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统的图3中的俯视图。

图5为本发明轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统的雷达液位计与旋流池的连接示意图。

图6为本发明轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统的雷达液位计与旋流池的拆分示意图。

图7为本发明轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统的雷达液位计的结构示意图。

附图标号说明：

一号雷达液位计1、二号雷达液位计2、plc控制器3、hmi控制电脑4、一号提升泵5、二号提升泵6、三号提升泵7、四号提升泵8、表头法兰9、安装螺栓10、内齿环11、圆齿轮12、垫体部13、安装螺母14。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图7所示，本发明提出一种轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统，包雷达液位计、plc控制器3、hmi控制电脑4和提升泵，所述雷达液位计设有两个，分别为一号雷达液位计1和二号雷达液位计2，所述提升泵设有四台，分别为一号提升泵5、二号提升泵6、三号提升泵7和四号提升泵8，其中，所述一号雷达液位计1、二号雷达液位计2均与plc控制器3信号连接，plc控制器3与hmi控制电脑4信号连接，一号提升泵5、二号提升泵6、三号提升泵7和四号提升泵8均与plc控制器3信号连接，所述plc控制器3将所述一号雷达液位计1和二号雷达液位计2采集到的液位信号传递至所述hmi控制电脑4，所述hmi控制电脑4将数值在其电脑画面进行显示，过hmi控制电脑4设置高液位设定值和低液位设定值，所述plc控制器3能够将该高液位设定值和低液位设定值与所述雷达液位计采集到的液面信号进行比对，并根据比对结果实时控制所述提升泵的自动启停。

具体的，雷达液位计是依据反射原理为基础的雷达液位计，雷达液位计的电磁脉冲以光速沿探棒传播，当遇到旋流池水面时，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，以4-20ma的信号形式输入到plc控制器3系统的模拟量输入模块，程序中将该信号经过量程转换处理，以0-8米的量程计算出旋流池的实时水位高度数值。在岗位人员使用电脑的组态软件上，读取该水位高度数值，并显示在监控画面中，岗位人员能够直接通过观察该数值了解旋流池水位的实时高度。并能根据该数值的变化来控制提升泵，包括是否需要启动泵或停止泵，需要开启多少台泵。

同时，采集到的液位高度数据，可以用来自动控制旋流池提升泵的启停。

具体方案如下：

一、安装一号雷达液位计1和二号雷达液位计2以及控制线路；

将一号雷达液位计1、二号雷达液位计2、plc控制器33、hmi控制电脑4相连；

利用西门子step7编辑器及wincc组态控制软件编辑“轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统”程序；

“轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统”控制原理

一、在hmi控制电脑4上设定一号提升泵5、二号提升泵6为工作泵，三号提升泵7、四号提升泵8为备用泵。

二、在自动工作状态下，当旋流池液位高度超过4.7米时(一号雷达液位计1或二号雷达液位计2的反馈液位高度超过4.7米)，开启一号提升泵5、二号提升泵6进行抽水，并在hmi控制电脑4操作画面上显示“旋流池高液位报警”；

三、在自动工作状态下，当旋流池液位高度超过4.9米时(一号雷达液位计1或二号雷达液位计2的反馈液位高度超过4.9米)，在开启一号提升泵5、二号提升泵6后，再开启三号提升泵7、四号提升泵8进行抽水，并在操作画面上显示“旋流池超高液位报警”；

四、在自动工作状态下，当旋流池液位低于3.8米时(一号雷达液位计1和二号雷达液位计2的反馈液位高度都低于3.8米)，关停三号提升泵7、四号提升泵8，并在操作画面上显示“旋流池低液位报警”；

五、在自动工作状态下，当旋流池液位低于3.5米时(一号雷达液位计1和二号雷达液位计2的反馈液位高度都低于3.5米)，在关停三号提升泵7、四号提升泵8的基础上，再关停一号提升泵5、二号提升泵6，并在操作画面上显示“旋流池超低液位报警”；

六、当旋流池液位超过6米时(一号雷达液位计1和二号雷达液位计2的反馈液位高度都超过6米)，发出“旋流池即将水浸警告”，同时无论设定工作泵还是备用泵，无论手动还是自动状态，将同时开启一号提升泵5、二号提升泵6、三号提升泵7、四号提升泵8进行抽水；

七、当旋流池液位低于3米时(一号雷达液位计1和二号雷达液位计2的反馈液位高度都低于3米)，发出“旋流池即将抽空警告”，同时无论设定工作泵还是备用泵，无论手动还是自动状态，将同时关闭一号提升泵5、二号提升泵6、三号提升泵7、四号提升泵8，停止抽水。

“轧钢旋流池液位实时监测与自动控制系统”具有以下技术特点：

能实现轧钢旋流池液位的实时监测保证液位反馈的真实性，岗位人员能够直接通过观察雷达液位计反馈的数值了解旋流池水位的实时高度，并能根据该数值的变化来控制提升泵的开启和关闭。

在岗位人员使用电脑的组态软件上，岗位人员就能实时读取旋流池液位高度数值，并同步反馈旋流池液位异常情况，使操作人员对旋流池液位控制更加方便快捷降低生产岗位人员的劳动强度。

旋流池雷达液位计采集到的液位高度数据能通过plc控制器3控制程序实现自动控制旋流池提升泵的启停，并对异常情况进行及时预警并自动做出调整，做到旋流池液位控制的智能化。

采用一号雷达液位计1和二号雷达液位计2同时对旋流池的水位高度进行采集监控，相比传统通过视频观察的方式更直接高效，同时可以极大的避免环境因素的影响，现场产生的水雾、蒸汽等，对视频摄影观察有较大的影响，同时，两台雷达液位计同时工作，当两个采集的数据出现较大的偏差时，触发雷达液位计故障报警，提醒相关人员及时处理。在减少操作人员工作强度的同时，还能提高设备的正常运行效率。

所述一号雷达液位计1与二号雷达液位计2沿径向对称分布于旋流池顶部的两侧。

所述一号提升泵5与二号提升泵6设置成工作泵，所述三号提升泵7与四号提升泵8设置成备用泵，工作泵与备用泵位于旋流池上呈对称分布，且分别对应于一号雷达液位计1和二号雷达液位计2设置。

所述一号雷达液位计1与所述二号雷达液位计2均包括表头法兰9和若干个安装螺栓10，若干个安装螺栓10呈中心对称分布并可转动的安装在所述表头法兰9上，且所述安装螺栓10的螺纹端从所述表头法兰9的底部伸出，所述表头法兰9的上套设一可转动的内齿环11，所述安装螺栓10上套设有与所述内齿环11啮合的圆齿轮12，使得当内齿环11转动时，可驱动若干个安装螺栓10同步转动，旋流池上的的安装短管的上端管口边缘设有与所述表头法兰9相适配的垫体部13，所述垫体部13的下表面固定有与若干个安装螺栓10一一对应的配合的安装螺母14，且所述垫体部13上对应各个安装螺母14的位置沿轴向设有过孔，用于安装螺栓10穿过垫体部13与对应的安装螺母14螺纹连接，所述内齿环11的侧面设有一凸出部，所述凸出部上设有一牵引孔，采用该方式，使得安装螺栓10与表头法兰9形成一个整体，同时，在更换雷达液位计时，转动内齿环11可同时驱动表头法兰9上的若干个安装螺栓10同步转动，使得雷达液位计的更换更加快捷，同时，安装螺母14固定在垫体部13上保持静止，保障安装螺栓10与其的有效连接。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。