专利名称：一种铝液的液位控制装置及其液位报警控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶炼控制装置，更具体地说，本实用新型涉及一种高温干法冶炼 控制装置。
背景技术：
在高温干法冶炼如铝合金铸造/轧加工中，其工艺过程蕴含了很多工业控制环 节，例如铝合金铸轧中的保温炉自动倾翻恒量控制铝液喂料过程中，就蕴含了工业控制技 术环节铝液从保温炉出来要经过流槽进入除气箱和过滤箱，再经过铸咀到达轧辊进行连 续铸轧；在这过程中，要求保温炉供给流槽的铝液量是连续稳定的，这就对保温炉的自动倾 翻升降控制提出了比较严格的要求。现有的保温炉自动倾翻控制系统是通过红外线测距仪照射到铝液液位上，红外线 测距仪检测到液位高度变化，再将液位高度电信号输入给PLC (可编程逻辑控制电路)系 统，然后通过PLC用户程序根据预设目标液位高度进行PID运算，比较处理后输出-IOV IOV的模拟电压控制信号给伺服阀，通过伺服阀再驱动保温炉升降缸控制保温炉位置的自 动升降，以维持流槽中铝液液位在预期高度，从而实现铝液液位自动控制和铸轧的稳定生 产效果。但是，长期的生产过程中总会出现这样或那样难以预知的问题，以致自动控制系 统会遭受不稳定因素和干扰例如铸轧车间灰尘较大，红外线测距仪的红外发射头会出现 堵塞问题，影响液位信号的准确性；而且铸造/轧车间时刻处于高温生产环境，烤流槽时温 度也非常高，辐射到测距仪的温度也高，这样不仅会缩短红外线测距仪的使用寿命，也大大 降低使液位信号的准确性；还有就是生产过程中，难免出现人为因素干扰红外线测距仪如 有物体挡住红外发射头等都可能会引起控制信号紊乱、导致保温炉位置一直处于自动升高 状态，从而引起铝液从流槽边缘或槽口溢漏出来的漏铝事故。而每次事故出现后，轻则是直 接的经济损失，重则可能导致炉子损坏、控制电缆烧毁，甚至造成人员伤亡，给企业带来巨 大的经济损失。
发明内容针对现有技术的上述缺点，本实用新型的目的是要提供一种铝液的液位控制装置 及其液位报警控制器，其具有如下优点可以自动地杜绝流槽中铝液的液位超高、避免铝液 从流槽等处溢流漏出，从而为企业避免生产控制的安全事故和由此导致的巨大经济损失， 而且，本实用新型结构简单，实施容易。为此，本实用新型的技术解决方案之一是一种铝液的液位控制装置，其包括设在 铝液的流槽之上的光波测距仪，光波测距仪的信号电缆连接着控制电路的输入端，而所述 液位控制装置还包括液位报警控制器，该液位报警控制器包括隔热板和穿过该隔热板的成 对液位电极，液位电极包括引线端和能成对导通的接液端，成对液位电极至少其一的下部 接液端悬置在流槽上、且其高度平齐或低于所述流槽的上缘；成对液位电极的引线端的引出导线之间通过继电器输入端和信号电源相互连接，该继电器的输出端也连接着所述控制 电路的输入端。面对生产实践中，多次出现的漏铝事故，不仅影响生产，降低产量，影响公司的效 益，还给公司带来巨大经济损失等沉痛事实和教训，本发明人克服高温容易腐蚀电极、损坏 信号电缆、导致信号波动失真等似是而非的疑虑，突破传统思维束缚裹足不前的局面，针对 原来控制系统的不足之处，经过多次分析、试验和比较，改进得到本实用新型的铝液的液位 控制装置，其中增加了能通过铝液的液位导通的成对液位电极以及隔阻高温对电极影响的 隔热板，成对液位电极至少其一的下部接液端悬置在流槽上、且其高度平齐或低于所述流 槽的上缘，液位电极的引出导线还通过继电器及其信号输出端连接到控制电路的输入端， 这样一来，如果铝液液位一旦超出上限，成对液位电极的接液端即会通过铝液液位导通，继 而通过继电器及其信号输出端将液位超限信号输入到控制电路，从而能在原有光波测距仪 失灵情况下，保证准确无误地传递出液位超限信号，使得控制电路能够及时准确地指挥、降 低超限液位直至正常。经过近一年的试运行证明，即使铝液保温炉原有液位自动控制信号出现问题导致 流槽液位失控上升，当达到保护液位高度时，本实用新型的铝液的液位控制装置可以及时 发出报警信号、并限制保温炉继续出液，维持液位正常，有效避免了铝液从流槽等处溢流漏 出，很好地实现了熔融液位的保护作用，从而避免了生产控制的恶性事故和由此导致的巨 大经济损失再次发生；实践证实本实用新型这套液位报警控制装置经受住了长期高温的 考验，不会因为高温而轻易损坏电极、导线装置，能够准确发出液位信号、达到我们预期的 报警控制效果，在原来控制系统的基础上起到了升级改进作用。而且，从上述结构显而易 见，本实用新型结构简单，实施容易，便于推广。为进一步简化和优化液位报警控制器的结构，本实用新型还包括如下改进所述 液位电极为一对且均为棒状，其接液端均在下部且均悬空设在所述流槽上方，其引线端均 在上部；所述继电器为电磁式的，其输入端为电感线圈。为确保液位电极的实用功能和延长其工作寿命，本实用新型还包括如下进一步改 进所述液位电极均为金属探针。所述液位电极的材质为不锈钢。所述隔热板为硅酸铝纤 维复合板。经过多次实验，本实用新型的液位电极的探针优选采用两根Φ 10的不锈钢钢条， 不锈钢条探针式液位电极的优点在于其不容易因为生产工人平时的清理流槽等操作而折 弯或者损坏、从而影响到预先设定的接液端高度即设定液位，而且还能保证探针在长期使 用过程中不易因为高温/火烤而腐蚀液位电极探针或影响液位电极探针的检测精度；不锈 钢探针的中部和顶部便于加工形成螺纹，中部的螺纹可兼用于升降探针，顶部螺纹便于稳 固连接电缆引线、输出准确的液位信号进入控制系统。多次实践还证明上述材质的隔热板比其它板材具有更高的强度，更加结实，且在 隔热方面比其它板材也更为优越可以保证在长期使用过程中，不锈钢探针上端的信号电 缆不会被高温烫坏，而且隔热板上还能承载螺丝螺母等可升降探针的固定机构，方便根据 需要灵活调节螺母来调节探针下部的接液端的位置高度。为增加液位电极的应用广泛性、工艺适应性和液位调节弹性，本实用新型还包括 如下进一步改进
4[0014]所述液位报警控制器包括支撑和安装液位电极的直立支柱和平置支架，所述隔热 板平置安装在该支架上，该对液位电极的中部相互绝缘地、可升降地配合在该隔热板的开 孔中。所述液位电极的中部与所述隔热板之间设有螺纹升降部件、或齿轮升降部件、或 摇杆升降部件。铁质的平置支架固定焊接在铁质的直立支柱上，探针的平置支架包括内凹槽口， 在内凹槽口中可紧固装配高温隔热板，以保持液位电极稳定不脱落。所述控制电路为可编程逻辑控制电路；所述光波测距仪为红外线测距仪。这样一 来，本实用新型可以只针对保温炉自动液位控制实效而报警控制，当保温炉操作切换到手 动控制时报警控制失效，不影响任何手动控制操作，对本领域企业来说，本实用新型可以在很大程度上减少以往事故所带来的设备损 坏和巨大经济损失，大幅提高生产产量和经济效益，保证设备的连续稳定运行，实现更高程 度的自动化；对员工来说，除了大大减轻劳动量，为公司节省人力消耗，同时还提升了对操 作工人的安全保护，在人员的安全方面起到了很好的预防作用。相应地，本实用新型的另一技术解决方案是一种铝液的液位报警控制器，而所述 液位报警控制器包括隔热板、穿过该隔热板的成对液位电极、直立支柱和平置支架，液位电 极包括引线端和能成对导通的接液端，所述隔热板平置安装在该支架上，该对液位电极的 中部相互绝缘地、可升降地配合在该隔热板的开孔中。如前分析可见本实用新型的铝液的液位报警控制器可以配合传统的光波测距仪 及其控制电路，有效地限制保温炉出液失控，维持液位正常，有效避免铝液从流槽等处溢流 漏出，当液位降低到不锈钢探针检测的保护液位以下时，报警切断，原有控制系统恢复，再 次自动进入先前的预设自动控制模式，除非可能的液位失控再次发生；从而实现熔融液位 的报警控制作用，避免生产控制的恶性事故和由此导致的巨大经济损失发生。实践证实本 实用新型这套保护装置可经受高温的长期考验，不会因为高温而轻易损坏装置、或信号失 真，在原有控制系统的基础上，增加了可靠的报警控制效果，对原控制系统起到很大的改进 作用。而且，本实用新型上述结构简单，控制有效，实施容易，便于推广。为增加液位电极的应用广泛性、工艺适应性和液位调节弹性，本实用新型还包括 如下进一步改进所述液位电极的中部与所述隔热板之间设有螺纹升降部件、或齿轮升降 部件、或摇杆升降部件。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型铝液的液位控制装置实施例的控制原理示意图。图2为本实用新型铝液的液位控制装置实施例的俯视示意图。
具体实施方式
如图1、2，所示分别为本实用新型铝液的液位控制装置实施例的控制原理示意图 和俯视示意图铝液从带有侧翻转轴16、进口 15的保温炉10出口 11出来，经过旋转接头 12、流槽20进入除气箱30和过滤箱40，然后经过铸咀50到达轧辊60进行连续铸轧。该铝液的液位控制装置实施例包括设在铝液的流槽20之上的红外线测距仪70，而该红外线测 距仪70的信号电缆(未予示出)连接着PLC控制电路80的输入端，所述液位控制装置还 包括液位报警控制器，该液位报警控制器包括硅酸铝纤维复合材质的隔热板90和穿过该 隔热板90的成对液位电极100，所述液位电极100均为不锈钢材质的探针，不锈钢探针式的 液位电极100包括上部的引线端102和下部能成对导通的接液端101，接液端101均在下 部且均悬空设在所述流槽20上方、且下部接液端101的高度平齐或低于所述流槽20的上 缘；液位电极引线端102的螺纹件上紧固着引出导线103，该对液位电极的引出导线103之 间通过继电器KA线圈KAl和信号电源81相互连接，该继电器KA的信号输出端KAl-I也连 接着所述PLC控制电路80的输入端112. 0。继电器KA信号输出端KAl-I输出的液位高度 变化的信号传递进入PLC控制电路80，然后通过PLC用户程序对预设目标液位高度进行比 较PID运算处理后输出-IOV IOV的模拟电压控制信号给升降伺服阀13，通过伺服阀13 再驱动保温炉10升降缸14控制保温炉的连续自动升降，达到预期的控制和生产效果。所述液位报警控制器还包括用以支撑和安装液位电极100的相互焊接的直立支 柱91和平置支架92，该直立支柱91上还焊接有安装红外线测距仪70的三角支架93，所述 隔热板90平置安装在该支架92的内凹槽口中，该对液位电极100的中部借助螺纹升降部 件105相互绝缘地、可升降地配合在该隔热板90的开孔中。图1实施例的电路中，所述信号电源81选用一个220V转24V的开关电源，所述继 电器KA为一个24V中间继电器，一根2 X 1. Omm引出导线，分别将24V电源、两根探针、中间 继电器KA予以串联，中间继电器KA作为不锈钢探针信号与PLC控制电路之间的承接电路。电气控制电路的工作原理是当保温炉10红外线测距仪70的自动控制失效，流槽 20铝液的液位上升到不锈钢探针100下部接液端101预先设好的保护高度时，不锈钢两根 探针100的下部接液端101同时接触铝液，由于铝液是导体，两根不锈钢探针100短接，经 过24V信号电源81构成串联回路形成电流，并通过引出导线使中间继电器KA内线圈KAl产 生磁场而使其常开触点KAl-I吸合，常开触点KAl-I向西门子S7-300 PLC控制电路80输 入故障信号，当故障信号进入PLC的112. 0端口时，通过PLC用户程序处PID运算处理输出 模拟信号，而PLC控制电路80的Q24. 7端口连接保温炉10操作台82上安装的声光报警灯 83，输出报警信号，首先通知操作人员，提醒操作工人切换到手动操作及时处理事故(PLC 控制电路以及操作台上的其他电路和功能模块未予示出)。即使操作工人一时不能及时赶到现场处理，与此同时，PLC控制电路80仍能控制 保温炉10伺服阀13不再给出升的控制信号，而给伺服阀13—个微弱的自动下降控制信 号，禁止伺服阀13上升，直到铝液的液位不再接触到探针100下部的接液端101时控制系 统恢复自动控制，使流槽20液位稳定在设定液位高度上。如果自动控制恢复后液位还是继续上升，当液位接触到探针100下部的接液端 101，系统又会自动下降，保证流槽20液位不再上升，当液位降低到不锈钢探针检测的保护 液位以下时，报警切断，控制系统恢复，PLC控制电路80自动再次进入先前的预设自动控制 模式直到下次事故的发生，如此反复循环可以保证流槽20稳定在设定液位且给操作工足 够的时间干预处理。由上可见，本实用新型的保护动作只针对保温炉自动升降控制，但不影响任何手 动控制操作，当保温炉操作切换到手动时自动控制相应失效，二种控制互不冲突。
权利要求一种铝液的液位控制装置，其包括设在铝液的流槽之上的光波测距仪，光波测距仪的信号电缆连接着控制电路的输入端，其特征在于所述液位控制装置还包括液位报警控制器，该液位报警控制器包括隔热板和穿过该隔热板的成对液位电极，液位电极包括引线端和能成对导通的接液端，成对液位电极至少其一的下部接液端悬置在流槽上、且其高度平齐或低于所述流槽的上缘；成对液位电极的引线端的引出导线之间通过继电器输入端和信号电源相互连接，该继电器的输出端也连接着所述控制电路的输入端。
2.如权利要求1所述铝液的液位控制装置，其特征在于所述液位电极为一对且均为 棒状，其接液端均在下部且均悬空设在所述流槽上方，其引线端均在上部；所述继电器为电 磁式的，其输入端为电感线圈。
3.如权利要求1或2所述铝液的液位控制装置，其特征在于所述液位电极均为金属 探针。
4.如权利要求1或2所述铝液的液位控制装置，其特征在于所述液位电极的材质为 不锈钢。
5.如权利要求2所述铝液的液位控制装置，其特征在于所述液位报警控制器包括支 撑和安装液位电极的直立支柱和平置支架，所述隔热板平置安装在该支架上，该对液位电 极的中部相互绝缘地、可升降地配合在该隔热板的开孔中。
6.如权利要求5所述铝液的液位控制装置，其特征在于所述液位电极的中部与所述 隔热板之间设有螺纹升降部件、或齿轮升降部件、或摇杆升降部件。
7.如权利要求1所述铝液的液位控制装置，其特征在于所述控制电路为可编程逻辑 控制电路；所述光波测距仪为红外线测距仪。
8.如权利要求1所述铝液的液位控制装置，其特征在于所述隔热板为硅酸铝纤维复 合板。
9.一种铝液的液位报警控制器，其特征在于所述液位报警控制器包括隔热板、穿过 该隔热板的成对液位电极、直立支柱和平置支架，液位电极包括引线端和能成对导通的接 液端，所述隔热板平置安装在该支架上，该对液位电极的中部相互绝缘地、可升降地配合在 该隔热板的开孔中。
10.如权利要求9所述铝液的液位报警控制器，其特征在于所述液位电极的中部与所 述隔热板之间设有螺纹升降部件、或齿轮升降部件、或摇杆升降部件。
专利摘要本实用新型涉及一种铝液的液位控制装置及其液位报警控制器，其包括设在铝液的流槽之上的光波测距仪，光波测距仪的信号电缆连接着控制电路的输入端，而液位控制装置还包括液位报警控制器，该液位报警控制器包括隔热板和穿过该隔热板的成对液位电极，成对液位电极至少其一的下部接液端悬置在流槽上、且其高度平齐或低于流槽的上缘；成对液位电极的引线端的引出导线之间通过继电器输入端和信号电源相互连接，该继电器的输出端也连接着控制电路的输入端。本实用新型可以自动地杜绝流槽中铝液的液位超高、避免铝液从流槽等处溢流漏出，从而为企业避免生产控制的恶性事故和由此导致的巨大经济损失，而且，本实用新型结构简单，实施容易。
文档编号G01F23/00GK201698236SQ20102023320
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者刘家红, 肖先勋, 袁志坚 申请人:乳源东阳光精箔有限公司