收藏词条 编辑词条 连铸过程参数检测与自动化
1.实现连铸过程自动化的意义是什么?
实现连铸生产过程自动化的意义，可以从以下几个方面来考虑：
(1)通过建立合理的(或最优的)控制模型，保证工艺的最佳状态，以保证产品质量；
(2)通过生产过程的自动控制，使连铸设备处于最佳运行状态，以提高生产率；
(3)通过连铸设备单机自动化、基础自动化和过程自动化的实现，减少了人为因素对生产过程的影响；
(4)有利加强生产调度和现代化管理；
(5)改善操作人员的工作环境，降低劳动强度。
总之实现连铸过程自动化的意义就在于实现生产过程的优质、高产、低消耗，从而达到提高社会效益和经济效益的目的。
2.连铸自动化包括哪些内容?
连铸自动化是在连铸生产过程中，按照工艺要求，借助于检测仪表和控制设备，在没有人工干预的情况下，连铸生产能自动的进行。
为达到上述目的，连铸过程自动化应该包括的主要内容有：
(1)连铸过程参数的自动检测，以提供实现自动控制的依据;
(2)基础自动化，包括各工序环节的单机自动控制、各种参数的单回路调节与控制及各工序的局部自动控制；
(3)过程自动化，在基础自动化已实现的基础上，实现连铸全过程的自动控制，达到按照工艺要求，实现产品生产的优质、高产；
(4)管理自动化，以实现车间或厂的生产调度，原材料、能源消耗，产品产量质量统计等管理，从而实现生产过程的优化管理。
3.发展连铸自动化应考虑解决的问题是什么?
我国连铸正处在大发展时期，从目前的现状出发，应考虑解决以下问题：
(1)必须大力解决检测技术问题
检测技术是自动化技术的基础，如果测不出被控对象的参数值，要自动控制该对象是难以想象的。连铸生产过程中的一些重要参数的检测技术，至今还未很好解决，需要花大力研制。
(2)大力推广交流调速技术
连铸机使用全交流传动应作为老铸机改造和新建铸机电气传动的发展方向。因为无论从节省电能，还是从维护检修来看，它都优于直流传动。
(3)必须首先搞好基础自动化
根据我国的经济条件、管理水平和人员的素质等情况，除少数大型的连铸机采用了多级计算机自动控制外，多数工厂应首先搞好基础自动化，逐步地实现过程自动化和多级自动化。
(4)必须加强引进技术的消化移植、挖掘国内潜力，开发我国自己的新产品。
我国已引进了大板坯、小方坯连铸机，并进行了消化移植，取得了成功的经验。随着连铸工艺的不断发展，对连铸的一些专用设备，在引进硬件的同时，必须引进软件，并充分发挥国内的技术潜力，进行消化移植、开发出自己的新产品，以促进连铸技术的发展。
(5)逐步推广多级计算机系统的应用
连铸生产应用多级计算机系统进行生产管理、过程控制和基础自动化是提高生产、保证质量的有效措施，也是发展的必然趋势。实现多级计算机控制的条件是：生产管理是科学的、有规律的和正常的；生产操作人员具有一定素质；具备一定的基础自动化设施和操作水平。就国内绝大多数工厂还没有这样的条件，需要努力创造条件，争取尽快地逐步实现。
4.连铸自动化中的“三电”系统是什么?
生产过程自动控制的“三电”系统是计算机控制系统、电气传动控制系统、仪表控制系统三部分的总称。它是现代大型连铸设备不可缺少的重要组成部分，也是衡量连铸设备整体装备水平的标志。
5.连铸机有几种控制功能?各有什么作用?
连铸机的控制有手动运行、自动运行、监测功能及事故运行功能。
手动运行功能的作用是完成单机设备的操作，便于维修和调整。
自动运行功能的作用是完成整个浇注过程的自动运行。浇注过程包括准备运引锭杆、送引锭杆、准备浇注、浇注和浇注结束等五部分。
监测功能的作用是对连续运行过程的监测，包括浇注长度、设备运行状态及故障等。
事故运行功能的作用是在浇注过程中出现事故时，使相关设备能够及时运行，以减少事故造成的各种损失。
6.实施连铸过程参数检测的目的是什么?
在连铸生产过程中，为了达到优质、高产、低耗地生产铸坯，需要对反应上述指标的参数进行定量的掌握，因而设置了对各种不同的参数进行检测。实施连铸过程参数检测的目的可以归纳为如下三类：
①生产管理的需要。为了均衡地组织生产，并且尽可能地降低能源和原材料消耗，需要对这一类相关的参数进行检测。
②检定产品质量的需要。为了保证产品质量，需要对反应产品质量指标的各种参数进行检定，以确认产品是否合格。
③实现生产过程自动化的需要。准确地检测，是实现连铸设备自动化的重要前提条件。根据各种不同的控制对象控制系统的特定要求，而设置各种必需的过程参数的检测。
7.仪表设备在测控系统中的功能和作用是什么?
仪表(或传感)设备在检测控制系统中的功能作用，大体上可以分为以下几类：
(1)生产过程参数的检测，常使用检测仪表、变送器或传感器；
(2)信号的变换与调节，常使用变送器、变换器、运算器及调节器等；
(3)控制功能的执行，常用执行器、调节阀等；
(4)指示、报警、记录，常使用模拟或数字显示仪表、声光报警器、各种记录仪等。
根据选用的仪表设备不同，可以组成模拟仪表控制系统，也可以组成数字仪表控制系统。
8.用于连铸过程参数检测的仪表或传感器的主要技术指标是什么?
用于过程参数检测的检测仪表或传感器的主要技术指标有：
(1)测量范围：指仪表或传感器所能检测参数的最大、最小值之间的范围。最大值与最小值之差称为量程。
(2)精确度(精度)：它是由仪表或传感器的最大绝对误差与量程之比的百分数表示的，精度由百分号前的有效数字来确定。
(3)分辨率：它是指仪表或传感器能够检测(区分)最小被测信号的能力，能够检测参数的最小值越小，分辨率越高。
(4)动态响应：在规定的精度范围内，仪表或传感器在输入满量信号时，达到指示满量程所需要的时间。这个过渡时间越短，动态响应越好。
(5)其它：如外形尺寸，使用条件等。
9.什么是仪表或传感器的测量误差?它们的精度等级如何确定?
测量误差△是测量显示值x与被测量的真实值xL之差，即
△=x—xL
仪表或传感器的精度是在量程范围内的最大测量误差△max与量程之比百分数表示的百分号前的有效数字，即为精度等级，一般在小数点后取一位有效数字。例如一温度传感器，其测量范围为800～1800℃，最大测量误差为10℃，它的精度等级为1.0级。
10.怎样选用检测仪表或传感器?
为了准确、可靠地测得被测参数的数值，需要根据被测参数的特征和使用环境，正确地选用检测仪表和传感器。检测仪表或传感器的选型需要考虑的主要问题有：
(1)量程：被测参数的变化范围应在量程范围之内，常用的测量值应在量程的2/3以上，最小测量值也应在量程的10％以上。
(2)精度：根据工艺要求或控制系统总的精度要求合理地选择检测仪表或传感器的精度。选择的精度过高会增加成本，甚至很难达到；选择的精度低不能满足要求。
(3)分辨率：分辨率是检测仪表或传感器能够检测最小被测参数变化量的标志，也是灵敏度的一种表现形式。它的选择主要依据是工艺要求。
(4)动态响应：它是反应检测仪表或传感器跟踪被测信号+变化的能力，一般给出的响应时间，例如10ms、0.5s等。对于检测变化较快的参数，动态响应指标是需要给予特别重视的。
(5)使用环境：一般检测仪表或传感器都会给出使用环境条件的，例如环境温度0～50℃，相对湿度75％等。对于不满足规定的使用条件，需要增加一些措施，例如冷却、密封等，来保证检测仪表或传感器的使用条件。
(6)介质条件：对于检测带有腐蚀性介质的参数，检测仪表或传感器的某一部分需要与介质接触，为了防止腐蚀需要采用特殊材质或采用隔离措施。
(7)安装条件：有些仪表或传感器对于安装是有条件的，例如需要水平或垂直安装、流量检测仪表还有对于水平直管段长度的要求。选择仪表时要考虑这些特殊要求。
(8)其它：由于被测参数不同，设备选型时需考虑的问题也各不相同，有的还需考虑输出形式、防电磁干扰、机械振动等等。
11.工业自动化仪表怎样分类?
工业自动化仪表的分类，从不同的角度出发有不同的分类方法，下面介绍几种分类：
(1)按供给仪表的能源分类：
电动仪表，它以电能作为能源；
气动仪表，它以气源作为能源。
(2)按仪表的功能分类，分为：
变送器：它完成被测信号转换为标准信号输出；
调节器：它根据控制系统的要求完成控制规律运算并输出标准信号；
执行器：它根据控制信号完成操作动作；
显示器(仪表)：它完成被测参数的显示、记录，主要有各种型号的记录仪；
辅助单元：例积算器、变换器等。
(3)按被测参数分类，分为：温度、压力、流量、物(液)位、成份分析等仪表。
12.检测仪表的发展趋势是什么?
随着连铸工艺不断完善和发展，自动化水平的不断提高，对过程参数检测的要求也越来越高，促进了检测仪表的发展。其发展的趋势是：
(1)应用新原理、新材料研制新型仪表。
新型材料和新的转换原理的出现为研制新型仪表开辟了新的领域，近些年来激光、光纤、超声、半导体、噪声等技术在仪表中应用，出现了如激光测位移、光纤测温等各种检测仪表。
(2)应用新技术研制新型仪表。
随着新理论、新技术的出现，在仪表中同样得到了广泛的应用。如采用半导体集成技术制成半导体集成传感器；采用图象技术，对于难于直接检测的高温体表面温度，用摄象后进行图象处理进而获得物体表面温度；采用噪声技术，进行微弱信号检测等。为新型仪表的出现开辟了途径。
(3)应用微机技术，开发智能化仪表。
微机技术的飞速发展，为仪表的多功能化、智能化提供r有力的物质基础。单片机的出现更是为仪表的智能化起了巨大的推动作用。
(4)向测控一体化发展。
过程检测仪表，大多数是过程控制的一部分。新研制的仪表有两种趋势，一是在仪表设计中考虑与过程控制计算机的通讯问题，以便于参与控制；二是在仪表中设置控制功能，输出控制信号，可实现单参数的自动控制，同时兼有与上位机的通讯接口。
(5)向在线检测方向发展。
随着生产过程自动化水平的提高，需要参与控制的被测参数不断增多。过去只能做离线检测的量，为了控制生产过程和产品质量，需要这些量参与控制，必须进行在线检测，从而推动了在线检测仪表的发展。
13.钢包需要进行哪些参数检测?
钢包需要检测的参数有：
(1)钢包内钢水重量的检测；
(2)钢包内钢水温度的检测；
(3)钢包吹氩用氩气流量的检测；
(4)钢包长水口氩封用氩气流量的检测；
(5)钢包用塞棒或滑动水口的位置检测；
(6)钢包长水口流出钢水所含熔渣的检测。
14.中间包需要进行哪些参数检测?
中间包需要检测的参数有：
(1)中间包内钢水温度的检测；
(2)中间包内钢水重量的检测；
(3)中间包浸入式水口氩封用氩气流量的检测；
(4)中间包干燥及预热的状态检测；
(5)不间包用塞棒或滑动水口的位置检测。
15.结晶器需要进行哪些参数检测?
结晶器需要检测的参数有：
(1)结晶器内钢水液面高度的检测；
(2)结晶器冷却水流量的检测；
(3)结晶器冷却水总管入口压力的检测与低限报警；
(4)结晶器冷却水出、入口温差的检测与高限报警；
(5)结晶器冷却水支管出口压力的检测与低限报警；
(6)结晶器冷却水升压泵出口压力的检测与低限报警；
(7)结晶器热交换的热量测量；
(8)结晶器漏钢预报；
(9)结晶器振动频率与振幅的测量。
16.二次冷却区需要进行哪些参数检测?
二次冷却区需要检测的参数有：
(1)二次冷却水总管入口压力的检测；
(2)二次冷却水支管流量的检测；
(3)气水冷却区各支管空气流量的检测；
(4)二次冷却水入口温度的检测；
(5)二次冷却区热交换的测量；
(6)二次冷却区铸坯表面温度的检测；
(7)二次冷却区喷嘴堵塞的检测；
(8)辊间距和椭圆度的检测。
17.拉坯娇直机需要进行哪些参数检测?
拉矫需要检测的参数有：
(1)拉坯速度的检测；
(2)拉矫辊矫直力的检测；
(3)辊间距和椭圆度的检测；
(4)铸坯凝固坯壳厚度的检测。
18.切割机需要进行哪些参数检测?
切割机需要检测的参数有：
(1)切割机用乙炔、O2压力检测；
(2)切割机用乙炔、O2流量检测；
(3)铸坯切割长度的检测；
(4)铸坯切割重量的检测。
19.火焰清理机需要进行哪些参数检测?
火焰清理机需要检测的参数有：
(1)火焰清理机用O2压力检测；
(2)火焰清理机用O2流量检测；
(3)火焰清理机用乙炔压力检测；
(4)火焰清理机用乙炔流量检测；
(5)火焰清理机清理区CO浓度检测。
20.设备冷却水需要进行哪些参数检测?
设备冷却水需要检测的参数有：
(1)辊道外部冷却水流量检测；
(2)机器冷却水总管压力检测；
(3)机器冷却水总管流量检测。
21.为了提升机构(行车)的安全需要进行哪些参数检测?
为了起升机构(行车)的安全，需要检测的参数有：
(1)吊钩高度位置的检测及起升高度限位；
(2)起升速度检测；
(3)吊钩水平坐标位置检测；
(4)钢包重量检测。
22.电子称量装置的作用及常用的称量装置是什么?
连铸用行车的电子称量装置的作用有：
(1)为中间包液位控制提供依据，防止钢渣带进结晶器，以保证铸坯质量;
(2)进行转炉出钢前空钢包称量、转炉出钢后装满钢水的钢包称量和铸造后空钢包的称量，为管理提供数据，同时使操作人员了解生产进行情况，以及钢水的消耗量、铸坯质量、钢水利用率等各项经济技术指标。
常用的电子称量装置是电子称。它由负荷传感器(有电阻应变式、压磁式两种)、控制柜、操作盘及相应的附加装置。系统的构成如图9-1所示。
图9-1电子称量装置系统图
23.电阻应变式传感器的工作原理是什么?有什么特点?
连铸用的电子称的负荷传感器，多采用电阻应变式测力传感器。它主要由筒(环)状弹性体、电阻应变片、应变胶及测量电桥等部分组成。
弹性体用弹簧钢制成筒状(或称环状)，用以感受钢包重量，在这个重力作用下弹性体产生应变ε，ε的大小与被测重量成正比。
电阻应变片由底基、电阻体、引出线和覆盖层组成，如图9-2所示。底基有纸基和胶基两种，用以固定电阻体；电阻体为康铜箔用光刻技术制成特定形状的器件，在力的作用下，沿力作用方向产生应变，从而使其电阻值发生变化，如在拉力作用下电阻值增加，它完成应变到电阻变化的转换；覆盖层一般为应变胶，用以起电阻体的固定和保护作用；测量电桥为不平衡电桥，可以用直流或交流供电，四个桥臂的电阻均由起始值相等的同规格的电阻应变片构成，用电压或电流输出。
图9-2电阻应变片结构
1一覆盖层；2一基底；3一引出线;
4一粘合剂；5一敏感栅
传感器的结构和测量电桥的原理图如图9-3所示。它的工作原理是：在钢包重力作用下，弹性体产生应变ε，由于弹性体与电阻应变片用应变胶粘贴成为一个整体，弹性体的应变完全传递给了电阻应变片，电阻应变片的电阻值即随之变化，产生△R，经过测量电桥转换成为输出电压U或电流I的变化，经标定就可从输出电压或电流的变化得知钢包的重量。
(b)等强度梁型传感器
图9-3传感器及电桥原理图
这种传感器结构简单、精度高、动态响应好、环境适应性较强。
24.压磁式传感器的工作原理是什么?有什么特点?
压磁式传感器是测力、称重传感器的一种，它是利用铁磁材料的压磁效应来实施检测的。
当铁磁材料(如硅钢)受到被测力作用时，材料的导磁率μ会发生相应的变化，例如硅钢在压力作用下，沿力的作用方向材料的导磁率μ下降，在与力垂直方向的导磁率基本不变或略有增加，当外力消失后，材料的导磁率复原，即恢复成为各向同性。根据这一特性，按使用要求，可制成各种称重、测力负荷传感器。
负荷传感器由硅钢片、激磁线圈、测量线圈和相应的测量电路组成。压磁元件形状有5种，如图9-4所示，其工作原理如图9-5所示。硅钢片形状为矩形打去四个角，以减小受力面积；中间打4个对称的孔，AB与CD成正交。AB孔绕激磁线圈，CD绕测量线圈。当被测重量为0时，激磁绕组上的磁通由于铁芯的各向同性而不与测量绕组交链如图9-5(a)，在测量线圈上没有感应电势产生，输出U=0。当被测重量P≠0时，在重力的作用下，硅钢片的中心区沿垂直方向导磁率户下降，而沿水平方向导磁率户基本不变，从而导致AB线圈产生的磁力线形状变形，如图9-5(b)，这样就会有一部分磁通与CD线圈交链，则有感应电势产生，其值的大小与被测重量成正比，从而实现了重量的检测。
图9-4压磁元件形状
图9-5压磁式传感器原理图
压磁式传感器具有结构简单、输出信号大、环境适应性强，但用它检测快变被测量受到一定的限制。
25.常用于检测钢水温度的检测仪表是什么?
浇铸的钢水温度一般在1600℃左右，对这样的温度进行连续检测比较困难。目前国内外都是采用一次性快速热电偶进行人工定时测温的。这种热电偶材质为铂铑-铂或铂铑-铂铑，时常数小于4s，测量精度较高。为了实现连续测温，国内外对快速热电偶的使用寿命进行研究，现在已能达到使用寿命为20h以上，甚至达百小时。其关键是保护套管材料问题。
在使用快速热电偶测温时，数据处理或显示仪表必需与之相适应。通常采用的办法是选用智能型的钢水测温仪或将热电偶的输出信号直接送入计算机。
26.热电偶的测温原理是什么?应用中应注意什么问题?
热电偶是由两种不同材质的金属导体一端焊接一起并构成闭合回路而成的，如图9-6所示。A、B为两种不同的金属导体，T为被测温度，T0为冷端或环境温度，EAB(T)、EAB(T0)分别为热端、冷端接触电势，EA(T，T0)、EB(T，T0)分别为A、B两导体的两端温差电势。因为温差电势比接触电势小得多，可以忽略，故热电偶的输出电势为
EAB(T，T0)=EAB(T)-EAB(T0)
当金属导体材料A、B选定后，冷端温度T0稳定，热电偶的输出电势EAB(T，T0)只是热端温度(被测温度)T的单值函数，测得EAB(T，T0)，即可得被测温度T的值。
图9-6热电偶原理图
在应用热电偶测温时，应考虑的主要问题有：
(1)冷端温度补偿：当冷端温度T0变化时，冷端接触电势EAB(T0)即发生变化，这样就会使测量误差增加，为减少冷端温度的影响，需要进行补偿，工业上常用补偿导线法和电桥自动补偿法。补偿导线法是用两种温度在0～100℃范围内与热电偶热电特性相同的导线；将冷端延长至环境温度较低且稳定的地方，以减小T0的波动。电桥自动法是利用不平衡电桥产生的输出电压去抵消冷端电势EAB(T0)，电桥的一个桥臂上为一热电阻，使电桥在T0为0℃时，输出为0，当T0不为0℃时，电桥输出跟随EAB(T0)变化。
(2)热电偶所接的显示仪表的动态特性要与快速热电偶相适应。
(3)热电偶测温的取样点，要能反映被测温度的真实值。
27.测温热电偶最容易出现哪些故障?
由于测温仪表中的测温枪经常处于使用状态，所以，测温枪最容易出问题。一是测温枪受热后，枪内的线久而久之被烤焦，形成输入线短路或断路；二是热电偶插头与测温枪接触不良或断开；三是电网电压波动造成测温仪内部电源电路损坏。
28.连铸坯表面温度检测的意义及常用的检测仪表是什么?
铸坯表面温度是调节冷却水量、控制拉坯速度、确定液相深度的一个重要参数。铸坯表面温度取决于一次和二次冷却水强度，并与铸坯的断面尺寸、钢种、拉坯速度、坯壳厚度及不同的检测点有关。为了解连铸过程中铸坯的运行状态和实施自动控制，需要对结晶器出口处、弧线区和矫直点附近的铸坯表面温度进行检测。
在二次冷却区的环境为高温和多湿，铸坯表面有冷却水形成的水膜和氧化铁皮，铸坯周围有冷却水汽化后形成的雾状蒸汽，在这样的环境进行铸坯表面温度检测难度很大。
目前用于铸坯表面温表检的仪表有：辐射高温计、比色温度计、光电高温计和光纤式高温计等。
29.辐射高温计的工作原理是什么?有什么特点?
物体在绝对0°K以上时，均以某种光的型式从表面向外放射辐射能，辐射能的强度与物体的温度和物体的表面状态(即辐射系数)有关，其关系式为：
E(λ,T)=CελC1λ-5·(1/eC2/λt-1)
式中λ为辐射波长，C1、C2为普朗克第一、二常数，ελ为辐射系数或黑度系数，C为常数，T为物体表面温度。当确定λ、ελ后，测得辐射强度E。则可求出物体的表面温度。
辐射式高温计由透镜、光学系统、传感器及信号处理部分组成。透镜、光学系统将高温计视野内的热辐射能聚集到传感器上。传感器将热辐射能转换为电信号，常用的有光电池、热电偶或其它热电元件。信号处理部分主要功能为前置放大、线性化、辐射系数修正、峰值及平均值运算等。
此种高温计可实现非接触式检测，避免了与运动的铸坯表面接触。为防止高温、蒸汽等对检测精度的影响和保护仪表的本体，需要加保护外套。
30.辐射式测温的主要干扰是什么?
辐射式非接触测温的干扰，即影响测温精度的主要因素有3个方面：
(1)外来光干扰它是指从其他光源入射到被测表面上并且反射出来，混入到被测光中的成分，如太阳光、照明光、加热设备的火焰等，会造成测量误差。
(2)光路干扰在生产现场空气中有悬浮的尘埃、水蒸汽等，它们对被测光有散射和吸收作用，导到被测光能量的减弱。
(3)黑度系数的影响被测发光体的发射率(黑度系数)不仅与温度、波长有关，而且即使是同一种物质也与其表面粗糙度、锈蚀和氧化程度有关。发光体发射率变化，会造成测量误差。
31.安装和使用辐射高温计时，应注意哪些事项?
(1)因辐射高温计是按黑体的温度来刻度的，所以应尽量选择近似黑体的物体作为辐射高温计的测点。
(2)辐射感温器应和被测物体垂直，并使被测物体的影像完全充满瞄准视场。
(3)在被测物体和感温器之间，尽可能避免烟雾、水蒸汽、CO2、CO等不良杂质存在。
(4)由于感温器离被测物体很近，所以温度很高。为了保证感温器的正常连续运行，应装有水或风的冷却设备。
32.比色高温计的工作原理是什么，有什么特点?
比色高温计是利用热源物体的辐射光谱中两个相邻的波长频带之间辐射能比率的变化来检测温度变化的。
辐射能是热源物体的温度和波长的函数。在黑体情况下，其光谱辐射强度E0(λ，T)与物体温度之间的关系由普朗克定律给出：
E0(λ，T)=((2C1)/(λ5))·(1/(exp(C2/λT)-1))
上式表示一连续光谱，式中C1、C2为普朗克第一、二常数，λ为辐射光的波长。
取两个相邻波长频带辐射能之比R(T)，则有：
R(T)=(λ2/λ1)5·exp[(C2/T)((1/λ2)一(1/λ1))]
式中λ1、λ2为测温仪选定的波长，可见R(T)仅由温度T来决定。只要检测出R(T)，即可得到被测温度T值。
这种高温计，由于取的是两个波长辐射能之比，它有效地克服了环境干扰和黑度系数变化对测量的影响。
33.光纤式高温计的工作原理是什么，有什么特点?
光纤式高温计是利用光导纤维作为传输光的器件而制成的测温仪表。它组成如图9-7所示。光耦合器的作用是把被测物体表面温度所辐射出的红外光收集到传感器视场内并送入光纤或使光纤中传输的被测光照射到光电转换器件上。光电转换器可选与被测光谱相适应的光电转换器件，如光电池、光敏晶体管等，它把光信号转换为电压或电流信号。信号处理器的作用是把光电转换的输出变换成为与被测温度相对应的输出显示值，它将有放大、运算、线性化、黑度系数补偿等功能。
图9-7光纤式高温计构成原理图
光导纤维简称为光纤，它是由石英材料拉制成为细丝，由纤芯和包层两部分组成。纤芯的折射率为n1，包层的折射率n2,n1>n2。光在光纤中传输，如图9-8所示。当入射光的入射角θ满足临界入射角要求时，光在光纤中以折线的形式传输，而且损耗很小。被测铸坯表面发出的光(与表面温度相对应)经光耦合器传至光纤，光纤把光送至远离热源处，通过光耦合器照射到光电转换器件上变为电信号，经信号处理显示出被测温度。
图9-8光纤传输光原理
光纤式高温计的特点是：
(1)由于用光纤把光传至离远热源处，避免了环境温度变化对光电转换器件特性的影响；
(2)由于用光纤传光，可避免光路干扰对测量的影响，提高测量精度；
(3)可以使光耦合器尽可能接近被测物体表面，能提高测量精度，同时也使其能应用于特殊场合。
34.冷却水温度检测的意义及常用的检测仪表是什么?
冷却水的温度检测主要有结晶器冷却水进口温度和出口温度、二次冷却水进口温度。
结晶器冷却水出口温度是计算结晶器热交换和保证生产安全运行的重要因素。它与结晶器冷却水的入口温度、铸坯断面尺寸、拉坯速度、钢种、结晶器冷却水流量及钢水的过热程度有关。二次冷却水进口温度也是二次冷却区热交换、保证铸坯质量和生产安全运行的因素。因此，需要进行冷却水温检测。
在正常情况下，水温不会超过50℃，对于它的检测采用热电偶或热电阻即可实现。在实际应用采用热电阻较为方便。
35.热电阻测温的原理是什么?怎样减小测量误差?
热电阻是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化这一特性而制成的温度敏感器件。它具有性能稳定、测量精度较高、测量范围广的特点，在工业上得到了广泛应用。常用的热电阻有铂电阻和铜电阻。
铂电阻的温度特性：
在-200～0℃之间Rt=R0[1+At+Bt2+Ct2(t－100)]
在0～650℃之间Rt=R0(1+At+Bt2)
式中t为温度；R0为t=0℃时的电阻值；A、B、C为常数，对于工业热电阻，它们的值为：A=3.9687×10-31/℃，B=-5.647×10-71/℃2，C=-4.22×10-121/℃3。
铜电阻的温度特性：
在-50～150℃之间Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)
在0～100℃之间Rt=R0(1+αt)
式中A=4.28899×10-3 1/℃，B=-2.133×10-71/℃2，C=1.233×10-91/℃3，α=4.28×10-31/℃。
热电阻的结构，如图9-9所示。铜电阻的代号为WZC，铂电阻的代号为WZP。在应用热电阻测温时，需把热电阻置于被测温度场中，用较长的导线把它接到远离被测温场处的电桥回路中。这导线将有一定长度处于现场的自然环境中，当环境温度变化时，会使导线电阻值发生变化，而引起测量误差。为了解决这一问题，可以采用下列办法：
1一银导线；2—保护管；3一铂丝；4一夹持件；5一绝缘片；6一骨架
(a)铂热电阻感温元件
图9-9热电阻结构图
l一线圈骨架；2一铜丝：3一扎线；4一补偿绕组;5一铜导线
(b)铜热电阻感温元件
(1)采用三线制，即连接热电阻与测量电桥的导线用三条线，使导线分别置于电桥的两个臂上，从而克服导线电阻变化带来的影响。
(2)采用一体化热电阻温度变送器，此种变送器是把电桥及相应的电路小型化并装在热电阻接线端子处，使热电阻与变送器成为一个整体，不需要用长导线去连接热电阻和电桥，因而避免了导线的影响。
36.热电阻常见的故障有哪些?产生的原因是什么?
(1)显示仪表指示值比实际值低或示值不稳。产生的原因可能有：保护管内有金属屑、灰尘；接线柱间积灰；热电阻短路。
(2)显示仪表指示无穷大。产生的原因可能有：热电阻断路；引出线断路。
(3)显示仪表指示负值。产生的原因可能有：显示仪表与热电阻接线有错；热电阻短路。
(4)阻值与温度关系有变化。产生的原因可能是电阻丝受腐蚀变质。
37.为了确保测量的准确性，测温元件的安装应按照哪些要求进行?
为了确保测量的准确性，在工业上，测温元件的安装一般按下列要求进行：
(1)测温元件在管道上安装，应保证测温元件与流体充分接触，因此，要求测温元件迎着被测介质流向，至少要与被测介质的流向成90°。切勿与被测介质形成顺流。
(2)安装热电偶时，如果管道公称直径小于50mm，以及安装电阻温度计的管道上公称直径小于80mm，应将温度计安装在加装的扩大管上。
(3)测温元件的工作端应处于管道中流速最大之处。热电偶、热电阻保护套管的末端应越过流束中心线。
(4)要有足够的插入深度，以减少测量误差。
(5)热电偶和热电阻的接线盒盖应向上，以避免雨水或其他液体渗入影响测量。热电偶处不得有引磁场干扰。
(6)为减少测温的滞后，可在保护外套管与保护管之间加装优良的传热填充物，如变压器油、铜屑和石英砂等。
38.结晶器钢水液面检测的意义及常用的检测装置是什么?
结晶器钢水液面检测为钢水液面高度控制提供依据，是连铸设备的关键技术之一。它对保证连铸机的安全、可靠地运行，改善铸坯的质量，提高铸机的生产率以及改善操作条件等方面，都起很重要的作用。
由于结晶器处于高温工况状态；而且在浇铸时，中间包处于结晶器上方，安装检测设备的空间有限。在这样的使用环境中，实施钢水液面检测难度很大。
用于结晶器钢水液面高度检测的装置有：同位素式钢水液面计、电磁式钢水液面计、电涡流式钢水液面计以及热电偶式、超声波式、红外辐射式、电极跟踪式、浮子式、CCD摄象式等钢水液面检测装置。
39.同位素式钢水液面检测仪的工作原理是什么，有何特点?
同位素式钢水液面检测仪由放射源、探测器、信号处理及输出显示等部分组成，如图9-10所示。
图9-10同位素式钢水液面检测原理
放射源，常采用Co60或Cs137两种放射性元素，利用它们发射出的γ射线穿过被测钢液时一部分被吸收，而使γ射线强度变化，其变化规律是随着钢水液面高度的增加，能吸收γ射线的区域扩大，γ射线强度减弱的越多，检测出γ射线强度变化，就可转换出钢水液面高度的变化。为了获得较大的检测范围(如100mm以上)，并保证在量程范围内检测特性的线性变化。一般都将放射源作成强度为非线性分布的棒状源，即以Φ0.5mm的Co丝绕于长约150～200mm、Φ1～2mm的不锈钢棒上，且按非线性分布的要求，上疏下密地绕制。
探测器，它接收γ射线并转换电信号输出。常用的射线探测器有电离室和闪烁计数器。
信号处理，它将探测器输出的弱信号变换为能直接显示和输出的标准信号。在其内部通常要完成信号的放大、运算、非线性补偿、环境、材质影响的补偿等。
输出显示，按照需要进行模拟或数字直接显示，根据需要进行标准信号或与控制需要相适应的数据输出。
同位素式钢水液面检测仪的特点是结构简单、性能稳定、精度高，使用维护人员需要有射线防护的知识和必要的防护措施。
40.电涡流式钢水液面计的工作原理是什么?有什么特点?
电涡流式钢水液面计的原理示意图，如图9-11所示。
图9-11电涡流式钢水液面计原理示意图
在结晶器钢水液面上方安装一个高频励磁线圈，它产生的高频磁场在钢水液面感生电涡流。钢水液面的感生电涡流又产生磁场，由于该磁场与高频线圈产生的磁场方向相反，因而使高频线圈的阻抗发生变化。线圈阻抗变化，在线圈材料及结构、钢种及温度等不变的情况下，只与钢水液面高度成单值函数关系，只要检测出高频线圈阻抗的变化，就可转换结晶器钢水液面位置的变化。
由于高频线圈阻抗的变化与线圈到钢水液面的距离的变化不是线性关系，在实用仪表中均采取一定措施解决非线性问题。例如采用正反馈式测量放大器，并将高频电源设计成随输出信号的相位而变的可变式的；或采用互感差动式测量线圈等。
这种钢水液面计的测量范围为0～150㎜，分辨率为±2㎜。不受保护渣的影响，操作简单，无射线防护问题。它的传感器可安装在中间包车上或平台上。传感器在使用过程中必须进行冷却。
41.电磁式钢水液面计是怎样实现对结晶器钢水液面高度检测的?
电磁式液位计的传感器由发射线圈和接收线圈组成。把传感器安装在结晶器的上方。传感器的发射线圈用交流励磁，在结晶器钢水内形成电涡流。此电涡流又产生磁通并能被接收线圈接收，接收线圈接收这二次磁通后即产生感应电势。当钢水液面高度变化时，接收线圈产生的感应电势即随之变化，通过信号处理和标定就能检测出钢水液面高度变化的数值。
42.热电偶式液面计是怎样实现结晶器液面高度检测的?
热电偶式液面计是在结晶器铜板壁内部安装数支彼此间隔保持一定距离的热电偶，热电偶的正极为结晶器铜壁，负极用康铜。在热电偶水平面的结晶器内部有钢水。则热电偶测得的输出热电势较大，无钢水时，则热电偶输出热电势较小。热电偶输出的电势大小，反映了结晶器壁温度的高低。根据热电偶处在不同安装位置的输出电势大小的变化来实现对结晶器内钢水液位高度。
这种检测装置使用简便、价格低廉。由于热电偶不能靠钢水太近，所以响应速度较慢。又因热电偶的间距不能太小，故它的分辨率也不高。
43.电极跟踪式液面计是怎样实现结晶器钢水液面检测的?
图9-12为电极跟踪式液位计原理框图。
图9-12电极跟踪式液位计原理图
在钢水表面的保护渣深50mm左右处，长期插着电极。电极、保护渣、钢水、结晶器形成一条电流通路，电阻值随钢水液面高度而变化。设定某一确定的液面高度，其电阻值为定值，以它为电阻设定值，用电阻设定器给定。当钢水液面高度变化时，电极一保护渣一钢水—结晶器通路的电阻值变化，经电阻测定器、差动放大器、功率放大器，驱动马达改变电极高度，使回路电阻值与设定电阻相等。同时，马达带动另一电位器，使改变输出触点的位置，电位器的输出电压就代表了电极的升降位移，经转换就可检测出结晶器钢水液面高度值。
44.浮子式钢水液面检测装置的工作原理和特点是什么?
浮子式结晶器钢水液面检测装置结构示意图如图9-13所示。1为电位计。2为箱体，3为杠杆，4为浮子。
图9-13浮子式液面检测装置结构示意图
耐火材料制成的浮子置于结晶器内、悬浮在钢液表面上，当液面上升时，靠钢水的浮力使浮子上升；当液面下降时，则靠浮子的自重下降。通过连接在浮子上的杠杆推动增速机构，并带动电位计旋转，使它的触点移动，则电位计的输出电阻随之变化。将电位计的输出电阻变化，通过平衡电桥电路，变换成与钢水液面变化相对应的电压信号，经标定即可实现测量。
浮子式液面检测装置具有机构简单、使用维护方便；检测范围大(不小于120mm)、分辨率高(1mm以下)、时常数小(不大于0.1s)；不影响结晶器寿命；无环境污染；不受外界电磁干扰；保护渣厚度的影响小等特点。
45.冷却水流量检测的意义及常用的测量仪表是什么?
连铸设备用冷却水包括结晶器冷却水、二次冷却水和机器用冷却水三种。冷却水流量的检测不仅是保证设备安全运行的重要因素，也是确定热交换程度、计量能源消耗的基础。其中结晶器冷却水和二次冷却却水的流量检测尤为重要。确定它们的流量值主要依据铸坯断面尺寸、钢种、拉坯速度、水压、钢水温度以及冷却水进口温度等工艺条件。
常用的冷却水流量检测仪表可选用电磁流量计、射流式流量计等。
46.电磁流量计的工作原理及特点是什么?
电磁流量计的原理如图9-14所示。选一段不导磁、不导电的管道接入冷却水管道作为检测用管道。在流体流速的垂直方向安装上一对磁极，使其磁力线与流速υ垂直。在与流速υ及磁感应强度B的垂直方向上安装一对电极。当冷却水在交变磁场Bsinωt中流过时，冷却水(导电液体)切割磁力线而产生一感应电势E，从安装测量管壁上的电极上检测出感应电势，其值为
E=BDvsinωt×10-8
式中，B为磁感应强度(GS)，D为管道直径(cm)，v为冷却水流速(cm/s)。
流过管道的水流量Q=V·S，S为管道的截面积(cm2)，由此可知流量与感应电势的关系为：
Q=((E·S)/(B·Dvsinωt))×108=KE
式中，K称为仪表系数。若测得感应电势E即可得知流量Q。
图9-14电磁流量计原理图
因为感应电势E为交流毫伏信号，需经相应的测量电路进行阻抗变换、整流放大及抗干扰补偿等将其转换为标准信号(如4～20mA)输出。
电磁流量计属非接触测量且没有运动部件，因此它运行可靠、维护方便、寿命长，它没有电压损失，测量精度高、线性好，测量范围大且不受被测介质温度、密度、粘度、压力等参数变化的影响。在使用中要注意周围环境中的强电磁场对测量的影响。
47.安装电磁流量计时，有哪些要求?
(1)变送器可垂直、水平、倾斜安装，但应保证满灌条件，即应安装在任何时候测量导管内都能充满液体的地方，以防止由于测量管内没有液体而指针不在零位造成的错觉。最好垂直安装，使液体自下而上流经仪表，如不能垂直安装时，也可水平安装，但要使两电极在同一水平面上。当被测介质中固体颗粒多时，应垂直安装，使衬里均无磨损。
(2)电磁流量计信号较弱，满量程时仅2.5～8mV，流量很小时，仅几微伏，外界略有干扰就会影响测量精度。因此，变送器外壳、屏蔽线、测量导管以及变送器两端的管道都要接地，并要单独设置接地点，绝不能连接在电机、电器等公用地线或上下水管道上。转换器部分已通过电缆线接地，故勿再行接地，以免因地电位不同而引入干扰。
(3)变送器安装地点要远离一切磁源(如大功率电机、变压器等)，不能有振动。
(4)信号电缆要用说明中规定的屏蔽电缆，不得用其他代替；信号线和激励线要分开敷设，并避免两者平行，尤其要注意远离动力电缆；信号电缆两端接头的外露部分要保持最短，屏蔽层剥除到只要能与接线端子相连就够了；信号线越短越好，转换器应尽量接近变送器。
(5)变送器和转换器必须使用同一相电源，否则由于检测信号和反馈信号相差120°相位，致使仪表不能正常工作。
(6)变送器上游侧应有不小于5D的直管段，当有阀门、扩大管时应加长到10D。上游的截止阀应全开，不能全开时，阀应按截流方向(即插入方向)和电极轴成45°角设置。调节阀应装在下游侧。为防止流体扰动，扩大管的圆锥角应小于15°。
48.电磁流量计在工作时，发现信号越来越小或突然下降，原因有哪些?怎样处理?
当测量导管中没有工作介质时，电极间实际上是绝缘的。造成上述情况的主要原因是电极间的绝缘变坏或被短路。发现上述情况应从以下几个方面考虑：
(1)测量导管衬里可能被破坏，应予以更换；
(2)测量导管内壁可能沉积污垢，应予以清洗和擦试电极；
(3)信号插座可能被腐蚀，应予以清理或更换。
49.二次冷却水用电磁流量计为什么经常发生损坏?应注意哪些问题?
二次冷却水是浊循环水，水中杂质多，很容易污染电磁流量计中的励磁电极，造成短路现象，从而损坏电磁流量计中的传感器电路；其次，电压波动过大，或带负载送电、电磁流量计置于强电场周围，也容易损坏；三是管道漏水，灰尘太多也可能使电磁流量计损坏。
为此应注意以下几个方面：
(1)经常更换二次冷却水中的过滤器；
(2)统一供电，严禁带负荷送电并远离强电的干扰；
(3)流量计所处的环境应无尘、干燥。
50.射流式流量计的工作原理及特点是什么?
射流式流量计的表体为一特殊的几何结构，如图9-15所示。当流体流过表体时，由于附壁效应，一部分流体会附着在表体的内壁的一侧，而另一部分流经反馈腔并返回控制通道。反馈流阻止了主射流在同一侧内壁的附着，而处于自由状态的主体流又吸附在另一侧内壁上。这种反馈作用循环往复，由此在表体内便产生一个持续的振荡。随着流体在两侧内壁间的振荡，反馈腔内的流体由零到最大往复变化，置于反馈一侧的传感器检测出此振荡频率，因为这一振荡频率随容积流量成线性关系，经变送器把频率变换成标准信号，即可实现流量检测。
图9-15射流式流量计表体结构
射流式流量计具有精度高、调节比大、过载能力强、维护量小等特点，在测量过程中无磨损、无阻塞现象；停止测量时，无粘连现象。
51.连铸系统有哪些气体流量检测?有什么意义?常用哪些流量检测设备?
连铸设备的气系统主要有：钢水吹氩和浇铸保护用氩气、中间包干燥与预热用煤气和空气、切割机与清理机用煤气和氧气、气水冷却用空气等。为了保证生产安全运行和能源消耗计量，需要对上述各种气体进行流量检测。
气体的流量检测一般采用孔板流量计。
52.孔板流量检测系统怎样构成?其工作原理是什么?
孔板流量检测系统由孔板、差压变送器、开方器及显示记录装置构成。
孔板是节流装置的一种。根据流体的性质及量程选用一定厚度的金属圆盘，中间开有一定直径的孔，即形成孔板。孔板安装在水平的气体管道上后，在管内的气体的流动状态发生变化，在孔板两侧产生压力差△P，这个压差△P与气体流量Q有确定的函数关系，即为：
式中：α为流量系数，经查表确定；ε为气体压缩系统，经查表确定；ɑ为孔板的开孔面积；ρ为被测气体的密度。
用差压变送器检测孔板两侧气体的差压，并转换为标准4～20mA信号输出。
因为孔板两侧的差压△P与流量Q为平方关系，差压变送器输出电流I0与差压△P为线性关系，则I0与Q也为平方关系。输出部分的显示记录仪要求与Q为线性关系，需要在差压变送器与记录仪之间加入一开方器。
记录、显示装置可根据需要选择记录仪，用它来显示瞬时流量和记录累计流量。
53.安装标准节流装置时，应达到哪些技术要求?
为确保设计计算时预定的流量与差压之间的定量关系。安装标准节流装置时，应达到下列技术要求：
(1)节流件的前端面应与管道轴线垂直，不垂直度不超过l°。
(2)节流件的开孔应与管道同心，不同心度不得超过0.015D(1/β-1)，式中β=d/D。
(3)夹紧节流件用的密封垫片(包括环室与法兰、环室与节流件和法兰取压的法兰与孔板之间的垫片)，在夹紧后不得凸入管道内壁。其厚度则因安装部位不同而不同，一般是环室与法兰和用法兰取压的法兰与孔板之间为2.5～3mm；环室与节流件之间为0.5～1.0mm。
(4)应采用已知热膨胀系数的材质制造测量管和节流件。若两种材质的热膨胀系数不一致时，节流件的安装应保证夹紧后在受热情况下能自由膨胀。
(5)夹紧节流件(或环室或夹紧环)的法兰与管道的连接应符合(1)、(2)两条规定。管口与法兰密封面应平齐。夹紧环室与夹紧环的法兰密封面应为凸型，并与环室或夹紧环的凹槽配合。环室或夹紧环材质的热膨胀系数大于法兰材质的热膨胀系数时，应采用过盈配合，反之，则采用间隙配合。
(6)当测量精度要求较高时，应将节流件、环室(或夹紧环)和测量管先行组装，经检验合格后，再接入主管道。
(7)新装管道系统必须在“吹扫”后再进行节流件的安装。
(8)节流装置的各管段和管件的连接处不得有任何管径突变。
54.安装差压计的引压导管有什么要求?
(1)为了避免差压信号在传送时失真，正负压导管应尽量靠近敷设。
(2)导管应保持垂直或与水平面之间成不小于1:12的倾斜度，弯曲处应为均匀的圆角。
(3)导压管既应不受外界热源的影响，又要注意保温。如加伴热时，则不要过热，以免使液体汽化，产生假差压。
(4)导压管较长时，应在最高点和最低点分别装设集气器和排气阀、沉降器和排污阀。
(5)导压管的内径应视介质的性质而定，一般为10～13mm，但最小不小于6mm，长度最好在16ram以内。
(6)导压管中应装有必要的切断、冲洗、排污等阀门。
55.冷却水及气体的压力检测的意义及常用的检测仪表是什么?
连铸设备需要进行压力检测的有：冷却水压力、氩气压力、氧气压力、煤气压力和空气压力等。这些量的压力都是保证生产正常运行的重要条件，需要对它们进行检测，以便进行监视或控制。
常用的压力指示仪表有膜片压力表、膜盒式压力表、弹簧管式压力表等。常用的压力(差压)变送器有：电容式压力(差压)变送器、护散硅压力(差压)变送器等。
56.电容式差压(压力)变送器工作原理及特点是什么?
电容式差压(压力)变送器的敏感元件为差动电容，它的结构如图9-16所示。差动电容的定极板为两个形状尺寸相同凸面体，动极板为金属圆形膜片。当压力P1=P2时，动极板处于两定极板的中间位置，使电容C1=C2。当压力P1与P2不相等时，例如P1>P2，电容的动极板向右偏移，使C1
图9-16差动电容结构图
若将P1或P2的入口接大气，另一端接被测压力，则可进行压力的检测。
电容式压力(差压)变送器具有安装使用方便、精度高(0.25级)、性能稳定、坚固耐振、单项过载保护性好、安全防爆等特点。
57.硅半导体压力(差压)变送器的工作原理及特点是什么?
硅半导体压力(差压)变送器的敏感部件是在半导体硅圆片的应变敏感部位扩散出阻值相同的电阻，并做成膜盒状，如图9-17所示。上端P2为参考压力，被测压力P1作用在保护性隔离膜片上，经硅油再传给硅膜片上，使硅片产生变形，若Pl>P2，硅膜片向上凸，则使R2、R4受拉阻值增加，R1、R3受压阻值减小。将R1R2R3R4组成一个测量电桥，如图9-18所示。在P1=P2时，R1=R3
图9-17硅半导体压力变送器敏感部件原理图
图9-18硅半导体压力变送器测量电路原理图
这种变送器具有精度高(0.1％)、温度稳定性好、使用维修方便、可直接安装在管道上、抗干扰能力强、能工作恶劣的工业环境中。
58.在正常使用条件下，压力表的量程应如何选择?
压力表的使用范围一般选正常操作压力在仪表量程的1/3～2/3之间。这是因为：
(1)压力表长期地被用在测量范围上限，弹性元件会产生弹性后效，即当外力去除后，弹性元件不立即恢复原状，尚有一小部分弹性变形，有的甚至产生永久的残余变形，因而引起仪表零点漂移和量程的改变。特别是在介质波动剧烈的场合，更会引起元件老化，所以测量上限需要限制。
(2)压力表的使用范围如果低于量程的1/3，仪表的指示虽有，但精度下降，测量相对误差会成倍增加。
59.在管道上测量介质的压力，取压口位置应怎样选择?
对于不同介质，在管道上选取取压口的位置不同。
测量气体时，为了使气体内的少量凝结液能顺利地流回工艺管道，而不流入测量管路和仪表内部，取压口应在管道的上部。
测量液体时，为了让液体内析出的少量气体能顺利地返回工艺管道，而不进入测量管路和仪表内部，取压口最好选在管道水平中心线以下成0～45°夹角内。
对于蒸汽介质，应保持测量管路内有稳定的冷凝液，同时也防止工艺管道底部的固体介质进入测量管路和仪表内，取压口最好选在管道水平中心线以上成0～45°夹角内。
60.辊间距检测的意义及可选用的检测装置是什么?
为适应浇铸各种厚度铸坯的要求，必须准确地调整连铸设备弧形段与拉矫段上、下辊之间的距离，为此需要对辊间矩进行检测。
可选用的检测装置可以是有线传输式和无线传输式的。其检测器有编码器、差动变压器等。
61.无线传输式辊间距检测装置构成原理是什么?
无线传输式辊间距检测装置由检测器、发送机、接收机及信号处理盘构成，如图9-19所示。
图9-19辊间距检测装置示意图
检测器的传感元件采用旋转式编码器，安装在上锭杆的头部，在引锭头的两个侧面各设置一套可以上下伸缩的检测机构，如图9-20所示。检测信号以12bit并行反射码输出。
图9-20检测器安装示意图
发送机，它接收检测器的输出信号，并从中检出其最小值(对应每一对辊都有一个最小值)。通过发送天线，将辊子的编号及该对辊的辊间距测量值发送出。发送天线安装在引锭上。
接收机，通过接收天线，接收发送机送来的信号并将它们送往信号处理盘。接收天线沿铸机弧线设置若干条，每条天线承担几对辊的检测数据的接收。接收机安装铸机旁的接收机盘上。
信号处理盘，用于确认信号接收状态、判断数据传送是否结束、进行数据处理(包括数据运算、辊道号分配、数据记忆、数据输出等)，一般配有数据的显示、记录装置。信号处理盘安装在连铸操作室内。
无线传输式辊间距检测装置，因检测器与信号处理部分无直接的设备连接，故它有使用方便的优点。测量精度为士0.2mm。
62.差动变压器式辊间距测量原理是什么?
差动变压器式辊间距测量装置的辊间距检测器是采用差动变压器，其测量原理如图9-21所示。差动变压器为固定安装，两个差动变压器分别检测两夹辊，其输出相加后即代表两辊间的距离。此种检测信号经处理可显示辊间距、辊子的偏心等。
图9-21辊间距测量原理图
差动变压器的输出在测量处进行放大，可以用电缆传输，也可以用无线传输。
测量装置的结构有两种形式，一种是装在引锭杆头部，送入引锭时即进行一次测量；另一种是单独的测量装置，如图9-22所示。
图9-22辊距测量装置
1一气动可调整剪形牵引装置；2一压紧辊；
3一带变送器的传感器；4一皮带；
5一气缸(开关剪形牵引装置用);6一连铸机辊；
7一电缆；8一链条。
63.水口开度检测的意义及可选用的检测装置是什么?
水口的开度直接影响钢水流量的大小。为了保证中间包或结晶器内钢水液面高度，必须对水口的开度进行检测和控制。
水口开度的检测常用差动变压器式位移传感器。
64.差动变压器式位移传感器的工作原理及特点是什么?
差动变压器式位移传感器由激磁绕组和两个参数完全对称的测量绕组、线圈骨架及铁芯组成，其结构形式如图9-23所示。图9-24为它的等效电路。
图9-23差动变压器结构
a一三段形；b一二段形
图9-24差动变压器等效电路
在激磁电源作用下，激磁绕组WP产生的磁通与测量绕组WS1、WS2交链而产生感应电势ES1、ES2。当铁芯处于线圈的中心位置时，由于磁路对称，两测量绕组的感应电势ES1=ES2。两测量绕组采用差接，ES=ES1-ES2，这时ES的输出值为0。当水口开度与线圈铁芯采用机械连接，水口开度有变化，引起铁芯位移，例如向上，这时绕组WS1内铁芯增长，WS2内变短，使得在它们上产生的感应电势ES1＞ES2，输出电势Es=ES1-ES2就反应水口开度的变化。
为了得到水口开度与输出电压的线性关系，测量电路采用差动整流，如图9-25所示。分别先对ES1、ES2整流再求差。
图9-25差动整流电路
a一全波电流输出;b一半波电流输出；
c一全波电压输出；d一半波电压输出
差动变压器式位移传感器可实现几十或几百毫米的位移检测，线性度为0.5％以上，可检测位移的方向，使用的环境温度在60℃以下。
65.拉坯速度检测的意义及可选用的检测设备有哪些?
拉速是由连铸设备条件和产量要求而确定的工艺参数。它对浇铸速度、结晶器液面高度、冷却水流量及切割速度等各方面都有重要影响，是这些参数控制的主要依据。在连铸生产过程中需要对拉速进行实时有效的检测。
拉速的检测可以直接检测铸坯的线速度，例如用相关法测速；也可以通过增设测量辊或利用铸坯的支撑辊，测量它们的转速，再转换为线速度，测量转速的方法较多，可选用测速发电机、光码盘、磁码盘、光栅、磁电式转速测量装置。
66.用测速发电机怎样实现拉速检测?
测速发电机是转速测量仪表的一种，它的功能是将输入的机械转速变换为与之成正比的电压信号，测量电压信号的大小，即可得到被测转速值。当已知铸坯支撑辊或附设的测量辊的直径，就可换算出铸坯运动的线速度。
测速发电机的一般转换原理是：当激磁绕组加确定的激磁后，转子由被测转速带动，测量绕组的输出电势(电压)，随被测转速n而变化，其大小与n成正比。
常采用的测速发电机有：
(1)直流测速发电机
永磁式直流测速发电机，国产型号为CY系列；电磁式直流测速发电机，国产型号ZCF系列。
(2)交流测速发电机
同步测速发电机，分为永磁式、感应式和脉冲式三种；异步测速发电机，分为鼠笼转子和杯形转子两种。
67.光电数字式转速表的测量原理及常用的仪表类型是什么?
光电数字式转速表是由光源、光调制器、光电转换部件及信号处理装置组成。光源发出恒定的光；光调制器根据被测转速将光源发出的光调制成光脉冲或光码信号；光电转换部件将光信号变成电信号；经信号处理器对信号进行运算和加工，变换成被测转速的输出显示值。
光调制器有不同的型式，根据光调制器的不同型式可制成不同类型的转速表，它们可分为直射式和反射式两大类。
直射式光电转速表的光调制器有光栅式和光码盘式等形式。光码盘(直射、反射式均可用)是在一个圆盘上制做若干条按一定编码规律(如二进制码、循环码等)的圆形码道。光照在码盘，当码盘随被测物体转动时，就输出正比于转速的编码，码道的个数越多测量精度越高。图9-26给出了两种码盘的示意图。光栅包括固定的遮光光栅和旋转的扫描光栅。它们是按相同半径做成、沿径向开槽且刻线密度相同。光源和光电转换元件分别装在光栅的两边。当被测物体带动扫描光栅旋转时，光电转换元件就输出正比于转速的电脉冲。光栅刻线密度越大测量精度越高。图9-27为光栅式转速表结构示意图。
(a)二进制码盘；(b)四位循环码盘
图9-26码盘示意图
图9-27光栅式转速表结构示意图
反射式光电转速表结构示意图如图9-28所示。在被测转速轴上标刻上黑白相间线纹，白线作为反射条纹。当被测轴转动时，光源发出的光，经透镜1、半透镜2投射到被测轴上，白色反光线将光反射回透镜2，半透镜、透镜3，由光敏元件接转换为电脉冲，经信号处理，可测得转速值n(r/min)。如果被测转轴上刻有Z条反光线，在采样时间t时计有N个脉冲，则转速以为：
n=(60N)/(Z·t)
图9-28反射式转速表原理结构示意图
1、2、3一透镜
68.磁电式转速表的结构原理是什么?
磁电式转速表又称磁阻式传速表。它是根据磁路磁阻的变化而引起磁通的变化，从而在线圈内产生感应电势的原理工作的。这类转速表分为开磁路和闭磁路两种，分别由图9-29和图9-30所示。
图9-29开磁路式结构示意图
图9-30闭磁路结构示意图
当被测转轴带动感应齿轮转动时，铁芯和感应齿座之间磁阻变化，它的周期由齿间距决定，磁路磁阻的变化使感应线圈上有感应电势产生，形成一个个电脉冲，经转换可得到被测转速n。当齿轮的齿数Z确定，测得电脉冲的频率ƒ，则被测转速为：
n=60ƒ/Z
69.相关法检测线速度的原理是什么?
相关法测速原理框图如图9-31所示。由图可见相关测速仪主要由传感器、可控延时环节、相关运算环节、相关函数峰值自动搜索跟踪环节和除法运算环节等组成。
图9-31相关测速仪结构原理图
对于连铸用拉速检测的传感器可选用光电式传感器，两个传感器输出的信号必须是相关信号。传感器1、2的输出相减,以消除干扰的影响。差动放大后的信号一路经可控延时琴；延时τ后，再送到相关运算环节与差动放大输出信号进行相关运算，经过相关函数峰值自动搜索跟踪器调整延时时间τ，使相关函数出现峰值，这时的延时时间称为τ0。从可控延时器输出τ0，传感器1、2间的距离L为确定值，则被测物体(如铸坯)的运动速度(拉速)为：
V=ι/τ0
70.铸坯凝固壳厚度检测的意义及可选用什么方法检测?
铸坯凝固壳厚度是铸坯凝固状态的重要参数。直接检测出凝固壳厚度对调整工艺，提高铸坯质量和铸机产量有着重
铸坯凝固壳厚度检测一是用射钉枪法将铆钉打入连铸坯，由于液相部分熔化而得知凝固壳厚度；二是采用电磁超声法进行非接触检测。
71.电磁超声法检测铸坯凝固壳厚度的原理是什么?
电磁超声法检测铸坯凝固壳厚度，是在铸坯的一侧放置一个超声波发生线圈，在其对面一侧配置磁铁和检测线圈，如图9-32所示，测量出超声波透过连铸坯的时间t，
t=(2d/Vg)+((D-2d)/Ve)
则铸坯凝固壳厚度d为
d=[(t-D/Ve)/(2(1/Vg-1/Ve))]
式中t为超声波透过铸坯经历的时间；Vg为固相中的平均音速；Ve为液相中的平均音速；D为铸坯厚度；d为凝固壳厚度。
图9-32电磁超声检测原理
72.铸坯长度测量原理是什么?
铸坯长度测量，近年多采用红外脉冲发送器测量，其原理如图9-33所示。
图9-33铸坯长度测量原理
红外脉冲发生器将铸坯长度转换为电脉冲。它一般安装在拉矫机上或用测量辊直接压在铸坯上以传送长度信号。为了防止打滑引起的测量误差，可用两个测量辊，取记录脉冲多的一个。在使用环境温度上，要求不超过55℃。
红外脉冲发生器CH所发出的电脉冲送至滤波器LB以消除干扰，然后经整形后送入触发器DW，使其输出脉冲有一定幅度和宽度。经分频后进行长度计数、译码、显示。
73.铸坯表面缺陷检测的意义及常用的检测方法是什么?
铸坯表面质量是铸坯质量的重要指标之一。铸坯表面缺陷性质及程度是判断铸坯是否合格的重要依据之一，需要对铸坯表面缺陷进行定量检测。近年来，随着连铸坯热送技术的发展，热送要求铸坯表面无缺陷，因而需要对连铸坯表面缺陷进行在线检测。
实用的检测方法有：光学检测法、涡流检测法等。
74.光学检测法检测连铸坯表面缺陷的原理是什么?
光学检测法检测铸坯表面缺陷装置由光源、工业摄象机、信号处理、输出装置等组成，如图9-34所示。
图9-34铸坯表面缺陷光学检测法
光源：因铸坯温度较高，并有热辐射，需要对表面用强光照射，故采用三个水银灯照射铸坯表面。
工业摄象机：用三台摄象机从不同的角度摄取铸坯宽度方向图象(包括裂纹、振痕及凹凸不平等)。
信号处理装置：将摄象机获取的视频信号进行处理，去掉振痕及凹凸不平信号，只留下裂纹信号在荧光屏上显示，经缩小比例后在打印机上打出图形。打印纸移动速度应与铸坯同步，操作人员观察打印结果对铸坯表面质量作出判断，决定切割尺寸并决定是否可直接热送。
75.涡流检测法检测连铸坯表面缺陷的原理是什么?
涡流检测法检测铸坯表面缺陷的原理如图9-35所示。
图9-35涡流法连铸坯表面缺陷检测原理
a一无缺陷;b一有缺陷
铸坯作为平面导体，在它上方设置一个检测线圈，当检测线圈加上交流电时，即产生磁通Φ1,在Φ1的作用下，铸坯表面产生电涡流ie，ie又产生磁通Φ2，Φ2与Φ1方向相反，并与检测线圈到铸坯表面的距离、铸坯的电导率和初始导磁率等有关。
当铸坯表面有缺陷时，电涡流ie要改变路线，如图9-35(b)所示。即有缺陷的存在使铸坯的电导率减小，从而使ie减小，Φ2也就随之减小，检测线圈中总磁通为Φ=Φ1+Φ2，Φ也就随表面缺陷而变。当铸坯材质、线圈及安装位置确定时，Φ的变化说明线圈阻抗变化，检测出线圈阻抗变化，也就能测得铸坯表面缺陷。
在涡流检测法中，检测线圈阻抗变化太小，需要增大信号噪声比。采用的办法有：为获得大信号而增大涡电流；为避免距离(铸坯表面到检测线圈之间)和铸坯表面不规则引起的噪声，以及由于温度变化而引起电性能变化而产生的噪声，而采用差动线圈；为避免振痕的影响可采用提高频率，检测线圈使用铁氧体磁芯等，其结构如图9-36所示。图中A、B为二个铁氧体磁芯，高密度的磁力线从A、B的一极通向另一极。当铸坯表面的缺陷出现时，检测出的信号将发生变化，经信号处理后即可输出检测结果。图9-37为在裂纹宽度为lmm，信号频率为8kHz，铸坯表面到检测线圈的距离为8mm情况下的测试曲线。
图9-36铸坯表面缺陷检测探头结构
图9-37不同深度缺陷输出曲线
76.用热电偶怎样实现结晶器漏钢预报检测?
在连铸生产过程正常运行情况下，结晶器内铸坯将形成一定的凝固壳。当结晶器内凝固壳被拉断时，如不及时处理，将会造成漏钢。
为了及时预报可能发生的漏钢事故，在结晶器壁上装热电偶，其原理如图9-38所示。
图9-38结晶器内凝固壳断裂时两支热电偶检测出的温度变化
在正常情况下，结晶器内钢水凝固，发生收缩，凝固壳与结晶器之间有微小空隙，结晶器液面以下铜板温度并不高，热电偶①、②测得的温度变化曲线比较平稳。
当结晶器内凝固壳断裂时，钢水流出凝固壳，直接与铜板接触，这时上部热电偶①首先测得温度升高，如图中曲线①A处。此时，如果拉速不变，当断裂处拉至下部热电偶②处时，它所测得的温度也上升，如图中曲线②B处。根据两热电偶所测得的温度变化，应该降低拉速、或暂停拉，以使凝固壳重新焊合。
此种漏钢预报方法，适用于板坯连铸机或较大截面的方坯连铸机。
77.钢流夹渣检测的意义及怎样进行检测?
为了避免钢渣进入结晶器，需要检测钢包到中间包的长水口和中间包到结晶器的浸入式水口钢流中是否夹带渣子，如有，则表示钢水即将用尽，应尽快关闭水口，否则将会影响铸坯质量。
钢流夹渣的检测装置如图9-39所示。光导棒装在钢包与中间包之间的钢流保护装置上，由光导棒并经光纤引至光强度检测器，钢流中有无渣光的强度不同，如发现光强度有明显的变化，经信号处理后，即可发出报警信号，立即关闭钢包的水口。
图9-39钢流夹渣检测装置
78.保护渣自动加入系统的作用是什么?怎样构成?
在结晶器钢液面上放置保护渣是防止钢液表面氧化，吸收上浮非金属夹杂物以及保持铸坯和结晶器间良好润滑所必不可少的。为使加入保护渣均匀，采用保护渣加入自动控制系统，其装置如图9-40所示。
图9-40保护渣自动加入装置
1一存放漏斗；2—档板；3一透气筛；4一气体分配室；
5一热敏元件;6一控制设备；7—中间包;8一结晶器；
9一气体输送管；10一钢渣面；11,12一测温元件
该系统由加料系统和控制系统组成。加料系统是由斜槽加料器、料仓和料仓下面的透气网筛组成。控制系统由辐射接收器和气动控制回路组成。辐射接收爷为一个热敏元件(铜片)，接收结晶器液面的热辐射。
由于渣层厚度不同，辐射热也不同，热敏元件所感受的温度也随之变化，由测温元件11所测出。另一个测温元件12则测量环境温度。当11与12所测温度比较，其偏差大于某规定值时，此时就改变渣粉加入量，直到温度偏差正常为止。
为了实现加入保护渣的均匀，用具有一定压力的氮气输送保护渣到结晶器上方的投入装置，可保证保护渣在结晶器短边方向均匀。设置振动给料器和横向移动电机，以保证沿结晶器宽度方向投入均匀。
这种系统与铸造速度无关，同时也与结晶器和中间包间的浇注状态无关，因而使用方便灵活。
79.结晶器在线调宽度自动控制系统的作用是什么，怎样构成?
在连铸生产过程中，浇注不同断面尺寸的铸坯，需要不同尺寸的结晶器。为了提高铸机生产率和节能，特别是实现热送或连铸连轧时，需要不停机而改变铸坯断面，因此而开发结晶器调宽技术。
结晶器调宽系统如图9-41所示。图中M为直流电动机、IM为倾斜计、PG为脉冲发生器。系统采用分级计算机控制。
图9-41结晶器调宽系统
过程CPU确定：
(1)钢种、结晶器尺寸、锥度的移动量及宽度的变化速度；
(2)宽度变更的时刻；
(3)宽度改变时拉速的控制。
基础自动化(可编程控制器等)执行：
(1)决定和控制宽度和锥度的移动量；
(2)计算和控制锥度量；
(3)校核锥度计(倾斜计)示数与计算锥度之间的差，并监视调宽时的锥度值；
(4)利用倾斜计监视调宽之外的结晶器锥度变化。
宽度和锥度的调整是通过控制电动机M调整支承辊位置来实现的。为了使调宽时，结晶器短边和铸坯短边接触良好，结晶器短边驱动可采用上下分别独立控制；为了防止在高浇注速度下调宽时结晶器下方铸坯鼓凸，可增设支承辊，并实现在调宽时这一支承辊同时作位置跟踪控制。
80.结晶器钢水液面控制系统的作用及常用的控制方式是什么?
结晶器钢水液面控制系统的作用有以下几方面：
(1)可靠的结晶器液面控制系统能使结晶器内保持稳定的、比较高的熔钢液位，这样能比较有效地发挥一次冷却的作用，从而能够增加连铸机的产量；
(2)结晶器液面的控制可以改进铸坯表面的质量。有了稳定、良好的铸坯表面质量从而产生了铸坯无须冷却、无须检测、无须处理的工艺，由此产生了直送铸坯到下道工序创造了直接轧制的可能性，可以节省能源；
(3)结晶器钢水液面自动控制可以减轻操作者的紧张劳动强度。
结晶器钢水液控制，常采用的方式是：对于小截面的方坯连铸机用改变拉速来保持液面高度恒定；对于大截面的板坯连铸机和质量要求较高的钢种采用控制钢水注入量，来控制钢水液面高度，常用的办法用塞棒或滑动水口的位置调节来控制钢水注入量。
81.怎样组成结晶器钢水液面控制系统?为了克服干扰因素的影响，可采取什么措施?
结晶器钢水液面控制系统由钢水液面高度检测器、控制器和调节中间包水口开度的执行器组成。
钢水液面高度检测器是系统的关键。要求它运行可靠，性能优良：能耐高温，抗干扰能力强，动态响应快(滞后时间<0.5s)，检测精度高(<士lmm)，测量范围大(100～150mm)。
控制器是根据不同的要求可选用工业微机、可编程控制器或自制设备。它根据检测出钢水液面高、拉速等参数按一定的控制规律控制中间包水口开度，液面控制精度为<±10mm。
执行器一般选用液压伺服系统，它具有性能稳定、反应快、抗干扰能力强的特点。它根据控制器的输出去调整中间包水口开度。
该系统可以设置成自动、半自动和手动三种控制方式。自动方式是由钢水液面闭环控制系统，通过油压伺服阀自动控制中间包水口开度；半自动方式是由开口度设定器，通过油压伺服阀手动设定中间包水口开度；手动方式是由开、闭按钮直接控制中间包水口开度。
系统的功能还应有：钢水液面高度、水口开度、拉速的显示和记录；钢水液面高度、水口开度的设定；钢水液面高度的限位报警等。
一个性能完善的控制系统，除了要检测钢水液面高度作为控制系统的主反馈信号外，还必须考虑对液面控制有影响的各种干扰因素，这些干扰因素有：
(1)结晶器振动频率和振幅变化对检测器的影响；
(2)结晶器宽度变化(结晶器宽度可调)对控制系统的影响；
(3)中间包内钢水重量变化对控制系统的影响；
(4)连铸机拉坯速度变化对控制系统的影响。
对于第一种干扰，可以在钢水液面检测器信号处理时，加入适当的滤波环节来克服。
对于第二至第四种干扰因素，要通过将干扰信号进行适当的计算处理后输入控制系统作为其前馈信号，从而有效地保持结晶器钢水液面稳定。控制器功能框图如图9-42所示。信号处理方法是：首先将中间包钢水重量信号Wm开方处理，因为滑动水口的钢水注入流量大小与中间包的钢水液面的高度的开方成正比。而后把拉坯速度的信号与中间包钢水重量的开方信号相加再乘以系数K输入到控制系统的前馈通道。结晶器宽度信号反映了结晶器容积的变化，于是影响控制系数的放大倍数，因此用结晶器宽度信号调整控制系统的比例带参数P。控制系统通过上述方法克服以上3种干扰因素。
图9-42控制器功能图
为了减少滑动水口的频繁动作，可采用设置一个钝化带，即在结晶器液面高度波动较小时，控制器不输出控制信号；也可以采用改变控制器的积分时间，在钢水液面高度波动小时自动选用较长的积分时间，当液面高度波动大时，自动选用较小的积分时间，从而抑制滑动水口的频繁动作的控制系统的动特性。
82.结晶器液面控制的难点是什么?
结晶器液面自动控制分为自动开浇和自动浇注。难点在自动开浇。其原因是：刚开始时，结晶器内无钢水，要使钢水在短时间内达到给定高度，塞棒按预置的程序软件进行调节，如果塞棒调节幅度不够或过大，就会造成漏钢或者溢钢事故。
83.二次冷却控制的意义和控制方案是什么?
二次冷却区铸坯所散失的热量占铸坯在凝固过程中散失总热量的60％，它直接影响铸坯的质量和产量，是连铸生产的一个重要环节。二次冷却是把二次冷却区分为若干段分别进行控制，按照一定的工艺要求来达到总体冷却效果的。
目前，我国连铸机二次冷却区的控制有以下几种方式：
(1)通过常规仪表对冷却水流量进行调节，水流量的设定值由操作人员按经验确定。
(2)根据工艺要求，按不同的钢种，不同的断面尺寸和不同的拉速计算出所需的冷却水量及二次冷却区各段水量的分布，编制成计算机软件，存于单回路或多回路调节器(智能仪表)中，作为给水调节的设定值。在浇注时，由人工选定，调节器即可按规定的规律进行自动调节。
(3)在设有计算机控制的连铸机上，一般由上位机按照二次冷却的数学模型或冷却水预定曲线给出有关的设定流量值计算参数A、B、C，在有雾化空气时，还给出气水比δ等，经DCS进行流量设定计算，并按给定值进行水量和压缩空气量稳定的自动控制；也可以通过控制键盘输入流量设定值，由DCS进行流量的定值控制；系统还可以进行手动远距离操作调节阀进行流量控制。
84.二次冷却水控制回路怎样组成，怎样实现水量控制?
二次冷却水量控制回路可以是纯水量回路，也可以是气水配比回路。对于气水冷却需要确定合适的气水比δ。
二次冷却水量控制回路由流量计(一般选用电磁流量计)、控制器(可选PLC)、电动调节阀等组成。在回路还可设水压力检测与显示，回路的构成如图9-43所示。
图9-43二次冷却水径制回路
二次冷却水各回路水量公式为：
Qi=AiV2+BiV+Ci
式中Ai、Bi、Ci为各回路的参数，它由钢种、铸坯断尺寸等工艺参数确定；V为拉速。
根据生产任务书，通过模型计算或人工给定参数Ai、Bi、Ci，再根据拉速确定出给定流量值作为控制器的设定。由流量计检测出的流量值送入控制器，经控制器判断，发出控制信号到电磁调节阀，改变阀门的开度，使水流量逼近设定值，直至实际水流量达到设计的误差要求范围内为止。
85.在非正常拉速下，回路水量如何控制?
二次冷却水量控制回路在拉速过低或铸坯过冷情况下，不能按正常规律控制冷却水量，针对不同的情况，采取不同的对策。
(1)当铸坯的拉速过低时，根据拉速，冷却水量应减到最小。由于二次冷却水喷嘴特性的限制，当冷却水流量低于流量临界(下限)值时，喷雾状态及冷却效果都恶化。为了保证在拉速低、冷却水流量小的条件下有良好的冷却效果，采用控制调节阀间歇开闭的方法，即在一定时间内提高冷却水流量，使喷嘴处在正常工作范围之内，然后停止供水一段时间，这样总的平均水量保持低于实际运算设定值。喷水时间间隔及阀门开度由试验确定。
(2)连铸生产过程中，因发生异常事故，导致紧急降速(拉速<0.3m/min)时，由于结晶器冷却水是定值控制，所以在结晶器内的这一段铸坯因停留时间过长而发生过冷却，针对这种情况，连铸过程控制系统对这一段铸坯在二次冷却区段进行过冷却补偿的跟踪，并对这段铸坯的二次冷却水量进行补偿调整。补偿运算公式为：
Qi=(AiV2+BiV+Ci)·α
式中α为过冷却补偿系数，它的值可以设定。
当结晶器内的这段铸坯进入二次冷却那一区，该区的水量就按上式计算水流量进行控制，从而使其冷却效果与正常铸坯相同。
86.为什么二次冷却水闭环控制系统中经常出现喘振现象，怎样消除这种现象?
造成喘振现象有以下几个方面的原因：
(1)共振引起管道喘振诱发喘流，使系统调节频繁，这一现象不多见，一旦出现，使系统转到手动，数分钟后再转回自动即可消除。
(2)比例调节时间、积分调节时间内设置偏小，应调到合适的值。
(3)气动执行器、气源管道、气动定位器漏气可导致喘振现象。若漏气可用肥皂水涂抹后发现。
(4)长期使用，气动定位器杠杆系统弹簧性能下降，致使系统调节性能下降。重新更换弹簧。
87.怎样构成气一水冷却控制系统?
在二次冷却区采用气水冷却，使冷却水在具有一定压力空气作用而雾化，均匀地喷洒在铸坯表面上，从而得到均匀缓冷的效果，有利于提高铸坯质量。
气水冷却系统由水流量控制回路和气流量控制回路两支路合成。水是控制回路由电磁流量计、控制器、电动调节阀组成，气量控制回路由孔板、差压变送器、控制器和电动调节阀组成。
水流量的设定方法同前述，气体流量的设定，由下述方法计算：
Q气=(Q水/K)·δ
式中δ为气水比，它可以通过键盘设定。K为常数。
88.二次冷却水流量控制系统需要设置哪些功能?
为了保证铸坯以一定的规律缓慢凝固降温，二次冷却系统一般都采用划分若干个区，每个区又包括若干个回路，对每个回路的水流量进行控制，这样就构成了二次冷却水流量控制系统。为了适应工艺要求和生产过程的顺利进行，整个系统应考虑具有如下功能：
(1)给水的跟踪功能在拉坯前，I、Ⅱ区截止阀可靠截止。开浇时立刻打开截止阀，并跟踪铸坯的前端，依次打开二次冷却各区的调节阀。浇铸结束时，则跟踪铸坯的尾端，依次关闭二次冷却区各阀。
(2)各区各回路水流量的控制各回路水流量的控制，一般都采用设定值控制方式，其控制模式有两种：
①将二次冷却各回路给水模型按
Qi=AiV2+BiV+Ci
存放在计算机内，连铸运行过程中，计算机在线收集过程数据对Ai、Bi、Ci进行修正，随拉速的变化同时改变对各回路给水量的设定。这种控制方式称为静态控制。
②将对应于不同钢种、断面的铸坯最佳温度曲线存放在计算机内，当拉速变化时，按计算出的铸坯速度与最佳温度的差值及实际铸坯表面温度进行回路水流量控制。这种控制方式称为动态控制。
(3)多炉连浇时接缝处的跟踪控制当进行不同钢种钢水的连浇时，对接缝前后的铸坯应采用不同的冷却水设定值。
(4)间歇控制在低拉速情况，当水流量小到喷嘴特性所需的最低压力时，则应考虑采用间歇控制。
(5)过冷却补偿控制对于在结晶器内停留时间过长的铸坯或要求冷却强度降低的坯段(如铸坯头、尾及接缝处)，需考虑补偿控制，即先按系数Ai、Bi、Ci计算出流量设定值，然后乘以补偿系数口，以乘积值作为流量设定值。
(6)结晶器调宽补偿控制当结晶器需要进行在线调宽时，为保证调宽前后铸坯的冷却强度不变，需要对回路流量进行修正，即对计算回路水流量值乘以调宽系数，以此乘积作为回路水流量设定值。
(7)模拟注水控制为便于系统的调试，应考虑模拟注水控制这一功能。
89.中间包钢水液面控制的意义及控制系统如何组成?
中间包钢水液面控制是提高铸坯质量，保证浇注顺利的重要手段，把中间包的钢水液面控制在一定高度，使钢水在中间包内有足够的停留时间，让夹渣物上浮，提高铸坯质量。
中间包的液面控制系统如图9-44所示。中间包的液面测量是通过称重实现的，称重设备为电子称。电子秤的传感器安装在中间包小车的四个支撑装置上，传感器为拉伸荷重传感器。重量信号(即液面信号)送至DCS系统，系统将根据测量值和设定值的偏差以及测量值的大小来控制大包滑动水口是否动作和动作量的大小，从而改变大包流入中间包的钢水量，达到控制中间包钢水液面的目的。改变大包滑动水口的机构为一套液压系统。
图9-44中间包钢水液面控制系统
系统的控制方式，可设计成自动、手动两种。在浇注初期为手动操作，待满足连锁条件后切换到自动控制状态。在浇注末期，由大包滑动水口关闭准备指令起，由自动控制状态切换到手动。
90.连铸机设备故障诊断与报警系统的作用及系统怎样构成?
为了获得高的生产率和高质量的产品，降低成本以及满足严格的交货日期，近年来世界各国都加强了设备管理和发展设备诊断技术，使设备处于良好状态，在发生故障前就已排除故障源；保证设备不停歇运行，从而能获得很高的经济效益。
目前世界上设备诊断技术已发展到应用计算机、用DCS系统组成诊断系统的中心，使用数学模型并加入人工智能构成混合模型。不仅观察设备状况，而且要在概念上向过程状态和质量状态等诊断技术扩展。
连铸设备诊断分为：
(1)故障预测，包括润滑系统、液压系统、干油系统等诊断，监视其故障情况、记录其变化趋势；
(2)性能保证，包括拉漏预报、辊缝、辊准线、拉辊负荷、P/R压力系统、喷水系统、顺控系统、打印机、传感器振动系统等监视诊断，分析原因、找出对策。
由于采用了诊断预报技术，能及时预报和发现故障，使故障得以及时排除，保证铸机的连续高效运行。
根据不同的要求，配以动态性能优越、可靠性高的检测器，应用DCS系统和完善的数学模型并加以人工智能判断，就能构成实用的连铸设备故障诊断与报警系统。
91.引锭及浇注跟踪控制系统有何作用，怎样构成?
引锭及浇注跟踪控制是保证连铸机正常、可靠地自动运转的核心技术之一。它主要解决连铸生产中对引锭头部、铸坯头部及铸坯尾部进行位置跟踪，并对所采集的数据进行运算、判断后，以确定的操作程序去控制执行器的动作，如夹送辊传动电机的起动与停止、夹送辊的抬起与压下、二次冷却区各段水阀的开启与切断、设备运转状态的显示及铸坯总长度的显示等等。对于大型板坯连铸上，由于设备庞大、工艺复杂、控制对象多且要求位置控制有较高的精度，因此，引锭及浇铸跟踪控制系统性能的好坏，将直接影响整机的性能指标。
引锭及浇注跟踪控制系统一般由检测装置、控制装置和输出装置三大部分组成。
(1)检测装置：检测引锭头部、铸坯头部及尾部所处的位置。通常由装在夹送辊或专门的测量辊的传动轴上的脉冲发生器进行测量，测量引锭或铸坯移动距离的脉冲当量，一般取为1mm/一个脉冲。
(2)控制装置：控制装置应具有以下功能，即对输入脉冲进行计数、判断处理；对输入状态信号进行采集；输出对各执行器的控制信号；直接驱动各类显示器。
根据连铸的生产工艺，控制系统应考虑有送引锭、拉坯及尾坯输出三种工作程序并分别跟踪处理。但在特殊情况下，要做特殊处理。如采用上送锭方式且为短引锭时，对引锭头部和铸坯头部的跟踪需要交叉并行处理；又如当进行单炉浇注，铸坯长度较短或浇注初期因故障停浇时，对铸坯头部和尾部的跟踪也可能是交叉并行的。
(3)输出装置：输出装置应根据所采用的控制装置的种类和外部执行器的负载性质予以综合考虑，通常对于参数及状态显示可以直接由控制装置的I/O口驱动；对于外部执行器如电机、电磁阀等，需要经过驱动放大或中间断电器进行控制。
由微机构成的自动跟踪系统原理图如图9-45所示。
图9-45引锭及浇铸跟踪控制系统原理图
92.送引锭杆是怎样实现自动跟踪的?
当送引锭杆的条件具备后，操作人员按下送引锭杆按钮，引锭杆从存放架上自动放到辊道上，然后由限位开关发出信号，辊道自动运转将引锭杆向拉矫机方向送去。当引锭杆到达拉矫机下方时，由PLC的延时控制使辊道停止运转。这时，拉矫机自动压下压住引锭杆，之后拉矫机起动，将引锭杆以恒速向结晶器上输送，引锭杆被送到结晶器下方时，拉矫机停止运转。然后由人操作按钮将引锭杆以较低速度送到结晶器中，便于工人引锭。这个过程全部由PLC通过计数长度进行跟踪控制的。
93.拉坯时引锭杆是怎样与钢坯分离并存放起来的?
当钢坯离开最后一架拉矫机时，到达脱头装置处时，引锭杆的末端撞上限位，这时，脱头装置自动上升，将引锭杆分离。脱头装置到达最高位时，输送辊自动启动，将引锭杆及时送走，同时脱头装置自动降下，当引锭杆被送到第一个档板处时，辊道停止运转，引锭杆自动翻起并存放好。
94.切割机自动定尺控制系统有何作用，如何组成?
自动定尺控制是火焰切割机应具备的主要功能之一，它对保证铸坯质量，提高切割机的劳动生产率，增加铸机的金属收得率等都有直接的作用。
自动定尺控制系统主要由检测装置、控制装置、参数输入装置及参数显示装置等几部分组成。
(1)检测装置：它的任务是检测切割机与铸坯的相对位置。
检测铸坯位置，通常是采用一个可以升降的测量轮，通过一套变速机构传动一台高精度的光电脉冲发生器实现的，脉冲数与铸坯移动的距离成比例，脉冲当量一般设计为lmm/一个脉冲。
切割车的位置检测，通常是通过与切割车行走机构相连的齿条齿轮机构传动的另一个脉冲发生器来实现的。同样，脉冲数与切割机行走的距离成比例，脉冲当量为1mm/一个脉冲。
当需要进行尾坯切割的自动定尺控制时，还需要在尾坯切割位置附近的辊道间，设置另一个由测量辊传动的第三个脉冲发生器，脉冲当量与前者相同。
(2)控制装置：它承担切割控制的逻辑判断、脉冲计数、信号输出。如发出切割车减速、预夹紧、切割指令等，以及数据管理等功能。按切割工艺的不同要求，应考虑设计以下工作程序：
①自动零位校正：自动修正从测量辊开始工作到坯头到达定位零点这一段距离，即自动找准坯头切割的零点。
②坯头切割：坯头切割时，切割机总是处于零点位置。因此，控制装置只需在坯头到达零点后，开始做减法计数，计数器减到零时，切头定尺控制完毕，并发出相应的输出信号，使设备自动转入定尺切割程序。
③定尺切割：由于切头切割的工艺要求，切割车和铸坯同步运行到切头输出装置附近时，才能完成切头切割，因此，进行定尺切割程序时，必须考虑自动零位切割，即切割机不返回原始零点。这时，控制装置应进行以下运算：
Lx=LS-Lpl-Lp2
式中LX-定尺长度计数器所对应的长度；
LS-定尺长度设定值；
LP1-铸坯前进的脉冲数所对应的长度；
LP2-切割车返回的脉冲数所对应的长度。
例如，当LX=500时，发出切割车返回减速指令；当LX=300时，发出预夹紧指令；当LX=0时，发出切割车停止返回、夹紧、切割开始指令，同时，将下一次的定尺长度值预置到定尺长度计数器，为下一次定尺长度控制做好准备。
④尾坯切割：当铸坯尾端出夹送辊后，将不能保证切割车和铸坯同步前进进行切割，这时，必须使切割车单独前进到尾坯切割位置，依靠切割机辊道将尾坯往前输送，通过第3个脉冲发生器进行定尺计数，在尾坯切割位置完成尾坯及最后一块坯尾的切割。
(3)参数输入装置：切割的主要输入参数是定尺长度，坯头、坯尾长度。输入方式可以采用以下两种方式：
①由上位计算机通过主控装置，以数据通信的方式将参数值输入切割机控制装置。
②人工设定，通过切割机操作台拨盘开关将参数输入切割机控制装置。
(4)参数显示装置：通常以数字显示方式，分别对铸坯长度、定尺长度、切割铸坯块数进行动态显示。
系统的构成框图如图9-46所示。
图9-46定尺装置的系统框图
95.在连铸生产过程中有哪些单体设备可选用电气传动控制?
确定连铸各单体设备传动控制方案，是连铸电控系统设计首先要解决的问题。大型板坯连铸机采用电气传动控制的主要单体设备有：
(1)钢包回转台：包括钢包回转和升降。
(2)中间包车：包括中间包车行走、中间包升降。
(3)引锭车：包括引锭车行走、链式输送机、引锭卷扬装置。
(4)结晶器振动装置。
(5)夹送辊(拉矫机)
(6)火焰切割机：包括切割机行走、割枪平移、割枪升降。
(7)切割区辊道。
(8)板坯移送台车：包括台车行走、台车上的运输机。
96.连铸设备的运行电机的调速方式有几种，各有什么特点?
连铸设备中，各单体设备的运行电机调速方式有直流调速和交流调速两种。
直流调速系统由直流电机和直流调速装置组成。它的控制装置造价低。国内配套容易，有使用维修经验。
交流调速系统由交流电机和变调控制装置组成。交流电机造价低、维护方便，动特性好。调速控制设备造价比直流调速的高。在交流调速方式中，采用变调调速具有调速精度高、调速范围大、可实现无级调速及调速效率高等优点。采用交流调速系统既可节能，又可提高调速系统的性能。是一种需要大力推广和发展的技术。
97.交流调速的发展方向是什么?
(1)交流调速的方式有：变频调速、串级调速、双馈电机、无换向电机、交流步进拖动系统、交流伺服系统等。
(2)交流调速控制技术有：相位控制、变压变频(VVVF)控制、滑差频率控制、脉宽调制(PWM)控制、矢量变换控制、磁场控制、直接转矩控制、多变量解耦控制及微机控制等。
变频调速是交流调速的基础和主干内容，是最有发展前途的一种交流调速方式。变频调速可分两大类，即交-直-交变频器，它正朝着脉宽调制(PWM)和多重化方向发展；交-交-变频方式在低速大容量电机调速上的应用趋势发展很快。
从控制技术上看，采用矢量变换控制和直接转矩控制是获得高性能交流调速系统的有效途径。
98.连铸设备传动控制用检测器的作用是什么?
连铸设备传动控制用检测器是传动控制系统的重要组成部分，检测器提供的信号是设备联锁及自动控制时实现传动装置起动、增速、减速、制动、停止等各种运行状态的基础。
检测器主要用于位置检测，如铸坯头部位置、尾部位置及引锭尾部位置的跟踪；板坯在生产线上所处位置的检测；各单体设备传动部位所处位置的检测；定尺长度的检测；结晶器短边位置及倾斜的检测等。
常用的检测器有：
(1)机械式限位开关一般用在精度要求不高、环境条件较差的场合，如中间包行走位置检测、火焰切割机行走及割嘴行走位置检测等。
(2)凸轮控制器在设备现场安装机械式限位开关比较困难或控制点数较多的场合，可采用凸轮控制器，将其安装在传动轴上来进行位置检测。如翻钢机位置检测、垛板机、卸垛机位置检测，移载机移动距离检测，板坯冷却用运输机移动距离检测等。
(3)激光式光电管在高温、蒸气和烟尘大的恶劣环境条件下，需采用这种检测器。如引锭位置检测，铸坯切割时切断与否的确认等。
(4)光电管检测器在环境条件较好的场合，可以采用这种检测器，如精整区辊道上板坯是否到位的检测。
(5)脉冲发生器当需要对行程位置进行较准确的检测与控制时，常采用这种检测器。它发出的脉冲数正比于行程，脉冲当量根据需要可设计成0.1～lmm/每个脉冲。在引锭及铸坯跟踪控制、火焰切割机的自动定尺切割系统中常采用脉冲发生器。
(6)自整角机当需要远距离对行程位置进行检测与调节时，可采用这种检测器。如扇形段厚度调整装置的行程检测，钢包回转台升降位置的检测等。
(7)接近开关它又称无触点开关，对环境条件要求及安装精度要求较高，应用场合的选择应予以注意。
(8)微波检测器当被测设备的运动超过一维空间时，需采用这种体测器。如连铸精整区中，与横向移载机、翻钢机交接的辊道上，板坯有三个坐标方向的运动，这时只能采用反射接收式微波检测器。
(9)无线感应式位置检测器它是一种专用位置检测器，用于板坯移送台车的行走控制。当板坯移送台车行走时，安装在它上的无线感应从动数据传送器将位簧信号通过天线发射，被安装在控制台内的无线感应主数据传送器接收，并将两车的位置信号传送至相应的控制器，实现对两车的速度进行控制，确保不发生碰车事故。
(10)旋转式分解器它是一种专用检测器，用于结晶器在线自动调宽时，对结晶器宽度及锥度进行的检测，可检测转速或转角位移量。
99.连铸设备电控系统设计时应考虑哪些原则?
随着微电子技术的发展，目前可编程控制器已成为电控系统的主干控制装置，结合连铸是工艺性很强的特点，设计电控系统时，为了合理地配置硬件，应考虑以下几条原则：
(1)连铸机一般都为一机多流，在考虑电控设备配置时，也应以流为单位，设置各自独立的主干控制装置，以防止其中某一流发生敬障时，影响其它流的设备正常工作。
(2)为适应连铸设备采用多级计算机控制的要求，主干控制装置应具备自己的数据总线及I/O远距离扩展总线，以实现由电控系统与上位计算机和仪表控制系统的数据通讯。同时，便于与分散在现场的各种I/O设备的连接并进行有效的时实时控制，即形成高级的PC网络。
(3)由于连铸机的各主要单体设备位置分散，为满足操作的要求，除在主控室设置操作监视盘外，在就地的各操作室也应有相应的操作监视装置，以便进行设备运转的监视、控制参数的手动调节、机旁操作及设备维修等。
(4)从提高可靠性的角度考虑，为保证在电控设备出现故障时，仍能继续维护设备的正常运转，对主干控制装置的余度应有要求，通常采用“双重化”的控制装置，一套运行，另一套在线热备用。
(5)主干控制装置的I/O点数，除应完全满足连铸工艺要求外，还需考虑一定的裕度，以备系统变更或扩充时用。
100.什么是模拟仪表控制系统?
模拟仪表控制系统的监控功能主要是由硬件设备来完成的。常用的硬件设备有检测仪表及单元组合仪表、显示仪表组成。
检测仪表包括：温度、压力、流量、液位、位移等检测仪表。
单元组合仪表包括：变送器、调节器、执行器及各种辅助单元。
目前，国内产品种类比较齐全，技术比较成熟，使用维护经验比较丰富，但系统比较庞大、系统间的数据通讯比较困难，装机水平不太高。
系统中的全部单元都由以运算放大器为核心的模拟电路构成，信号的传递以模拟量形式进行，信号的处理、控制规律的运算、控制信号的输出均以模拟量的形式。
101.模拟仪表按其装置位置分为哪几种方式?
模拟仪表按它的安装位置，可分为：
(1)现场安装：常用的设备是检测仪表或元件、变送器、执行器及少数就地指示仪表。
(2)机旁操作盘安装：主工艺流程以外设备的仪表，一般安装在机旁操作盘上，如火焰切割操作盘、中间包干燥与预热操作盘等。
(3)仪表室表盘安装：主工艺流程的仪表设备均集中安装在仪表室的仪表盘上，仪表室一般与平台主操作室合为一体，以便于操作工对流程参数的设定、指示和记录。
102.什么是数字仪表控制系统?
数字仪表控制系统是以微处理机为核心的、采用单元组合方式的控制系统，它将微型计算机、顺控装置、过程输入输出装置、CRT操作显示装置、数据通讯装置和常规模拟仪表等有机地融合为一个整体。同时，可通过上位监控计算机实现最优控制与管理。
103.数字式仪表控制系统有什么特点?
数字式仪表系统，从70年代开始，美国、日本及欧洲一些国家进行大量的研究开发，现已有一系列产品。尽管各公司厂家的产品各有不同，但从其系统组成、功能结构看，它们的共同特点是：
(1)采用以微处理机为核心的基本控制器，实现了控制功能的分散。基本控制器为一个小的控制单元，每个基本控制器只控制少量回路(如8个回路)。这样，既使基本控制器出现故障，也只影响少数回路。基本控制器可以分散设置在离现场较近的地方，用数据总线与中央控制室或其它控制器连接。
(2)采用CRT显示操作站，实现了系统监视与操作的高度集中。CRT操作站可以代替模拟显示仪表集中显示生产过程的全部信息，同时，操作人员通过键盘可实现变更系统结构、参数、诊断系统故障等多种功能。
(3)采用数据通讯总线，实现了系统的综合控制。数据总线可将各个基本控制器、CRT操作站及上位监控计算机等有机地连接起来，保证了系统的控制功能的分散和操作显示的高度集中。同时也为上位机实现综合控制了条件。
(4)采用上位监控机，实现了最优控制与管理，如进行长期趋势分析、模型控制、打印综合报表等。
104.连铸机的计算机控制系统怎样构成?
现代连铸机的计算机控制系统，一般是一个三级计算机控制系统。第一级是中央计算机或管理计算机，用于管理和生产调度；第二级是生产过程控制机，用于控制整个生产过程；第三级是电气控制系统或仪表控制系统，用于执行过程机送来的设定值或控制具体的生产设备。
105.连铸机采用计算机控制系统的目的是什么?
连铸过程采用计算机控制系统的目的，归纳起来，可有以下几个方面：
(1)提高生产效率
为了提高生产效率，采用计算机过程控制系统进行自动设定、自动控制，保证铸造的连续生产、提高设备运转率，从而提高生产效率。另一方面，在多炉连浇的情况下，通过计算机系统交换炼钢与连铸的生产信息，保证连铸设备不间断地运行。
(2)提高钢水的收得率
连铸生产过程中，按中间包中钢水量向各个铸流分配钢水。通过计算机系统监视生产过程中的铸造长度，使它与切割尺寸相对应，以减少不合规定尺寸铸坯切头，从而提高钢水的收得率。
(3)提高产品质量
影响铸坯质量的因素很多，为提高产品质量，通常需采用新工艺和新技术。新技术的采用是与应用计算机控制系统相关的，根据工艺要求，用计算机系统实现生产过程的最佳控制，从而能提高铸坯质量。
(4)改善工作条件和节省人力
连铸生产一般采用多流并行作业，管理和控制的因素与铸流数量成正比，在多流并行作业中，每一流的作业较为固定和连续顺序的生产过程，其操作和管理基本是相同的，采用计算机系统很方便，且能节省人力。同时，操作人员也可从高温、粉尘等恶劣环境下解脱出来。
106.连铸机计算机控制系统的任务是什么?
连铸机计算机控制系统的任务有生产管理和过程控制两大方面。
(1)生产管理方面
生产管理是管理连铸生产过程中的全部生产信息。
按生产管理的内容可分为：数据的收集和录入、数据的存贮、信息的传输、信息的加工和信息的输出等。
按生产管理的功能可分为：操作管理(包括监视铸造过程中设备作业状态、掌握钢包回转台动作过程状态、掌握中间包车动作过程状态、对炉次进行跟踪、跟踪板坯并决定搬送路径、管理操作顺序、管理铸造长度及监控铸坯特殊位置等)；工程管理(包括接受铸造命令和铸造标准、生产铸造计划、热装热送信息管理、外供板坯信息管理、向工厂管理级计算机报告连铸计算机过程控制系统运行情况、向热轧计算机过程控制系统传送铸造实际值、故障报警和打印连铸、精整报表等)；质量管理(包括收集钢水处理后钢水成分分析值、收集铸造过程实际值、收集操作人员从操作盘上输入的质量判断情况、跟踪铸造异常时产生铸坯的位置及分析质量异常原因并向操作人员提供信息)。
(2)过程控制方面
连铸的计算机过程控制是用计算机自动地、有目的地控制连铸生产过程和设备状态。
过程控制方式可分为置定控制方式、模型控制方式。
过程控制按功能又可分为二次冷却水水量控制、结晶器。在线宽度调节控制、电磁搅拌控制、压缩铸造控制、定尺切割控制及铸坯喷印控制。
107.连铸机计算机选型的基本原则是什么?
为了设计一个功能强、运行可靠、整体性能优越的计算机控制系统，计算机的选型至关重要，一般要考虑下列原则：
(1)性能稳定、可靠性高。这是保证系统和生产安全运行的基础条件，同时也便于维护。
(2)满足连铸厂对计算机系统的技术要求，并留有余地。对主存容量、计算速度、输入/输出的控制方式、能连接I/O设备的种类和数量等提出明确要求。
(3)备有功能强与可靠性高的系统软件，面向过程的软件支持系统和丰富的实用程序。
(4)能为网络技术的应用提供支持，便于钢铁生产的网络化。
(5)要有汉字处理功能，为用户使用提供方便。
(6)实时响应好，为及时处理连铸机被控对象随时发生变化，并保证诸多数据的同时性，确保过程控制的实时性。
(7)优先选用国家优选系列机型。
108.连铸机计算机控制系统的基本结构形式是什么?
连铸计算机控制系统的基本结构形式有集中控制和分散控制两种类型。
(1)集中控制型。如图9-47所示。对于这样的控制系统，每个控制环节都需要计算机来设定数据，参与过程控制和设备控制的全过程，兼有生产管理、过程控制、设备控制功能。这样的系统不足之处是计算机的负担重，人一机接口性能低，难以实现高度自动化。
图9-47集中控制系统功能结构图
(2)分散型控制系统(DCS)，它又称集中分散控制(集散)系统，或分布式控制系统。一般结构如图9-48所示，它由四部分构成：
图9-48分散型系统构成图
①过程输入/输出接口单元，又称数据采集站、监视站等，是为生产过程中的非控制变量设置的数据采集装置，它不但能完成数据采集和预处理，还可以对实时数据作进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，实现开环监视。
②过程控制单元，又称控制器、控制站等，是DCS的核心部分，对生产过程进行闭环控制，可控制数个至数十个回路，还可进行顺序控制。
③CRT操作站，它是DCS的人一机接口装置，除监视操作、打印报表外，系统的组态、编程也在操作站上进行。
④高速数据通路，又称高速通信总线、大道、公路等，是一种具有高速通信能力的信息总线，一般采用双绞线、同轴电缆或光纤构成。
DCS还可以上挂在上位计算机上，实现集中管理和最佳控制等功能。
109.分散控制系统(DCS)有哪些优点?
(1)实现了集中监视、操作和管理，分散控制，提高了系统的可靠性，简化控制模型。
(2)功能丰富，可以完成从简单的单路控制到复杂的多变量模型优化控制，可以执行从常规运算到比较复杂的各种运算，可以进行反馈控制、顺序控制、逻辑控制，可以实现监控、显示、打印、报警、历史数据贮存等全部操作要求。
(3)关键设备采用双重或多重冗余，具有自诊断功能，可靠性很高，维护量小，平均无故障运行时间MTBF可达数十年或更长。
(4)采用专用多芯电缆、标准化接插件和规格化端子板，可节省大量的仪表连线和布线工作量，效率高，不易出差错。
(5)调试采用专用的调试软件，调试时间短。
(6)改变控制方案容易，只须改变软件组态即可实现，而不用改变硬件接线。
(7)采用模块式结构，可方便地扩大或缩小系统的规模。
(8)性能价格比高。
110.什么是可编程序控制器(PC)?
可编程序控制器是一种以微处理器为核心器件的顺序控制器。它最早出现于1969年，当时叫可编程序逻辑控制器，PLC(ProgrammableLogicController)。1976年美国电气制造商协会正式将其命名为可编程序控制器，简称PC(Program-mableController)。并定义为：“PC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存贮器贮存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工艺流程。”
需要注意的是，不要把PC与通常所说的个人计算机PC(PersonalComputer)相混淆，也不要把可编程序控制器与可编程序调节器(也叫单回路数字调节器)误认为是一体。
111.可编程序控制器有哪些特点?
可编程序控制器的主要特点是：
(1)构成控制系统简单。当需要组成控制系统时，用简单的编程方法将程序存入存贮器内，接上相应的输入、输出信号线，便可构成一个完整的控制系统。不需要继电器，转换开关等，它的输出可直接驱动执行结构，中间不需要设置转换单元。
(2)改变控制功能容易。可以用编程器在线修改程序，很容易实现控制功能的变更。
(3)编程方法简单。程序编制可用接点梯形图、逻辑功能图、语句表等简单的编程方法来实现。不需要涉及专门的计算机知识和语言。
(4)可靠性高。可编程序控制器采用了集成电路，可靠性要比有接点的继电器系统高得多。同时，在其本身的设计中，又采用了冗余措施和容错技术。因此，其平均无故障运行时间(MTBF)已超过两万h，而平均修复时间(MTTR)则少于10分钟。
(5)适应于工业环境使用。它可在0～60℃、相对湿度0～95％的环境中工作。电源波动影响小，直流24V供电的PC，电压允许波动土8V，交流220V供电的PC，电压允许波动±15V，频率允许波动范围47～63Hz，它能直接处理交流220V、直流24V的强信号，不需要附设滤波、转换设备。
112.PC由哪几部分构成?
PC由主机、输入组件、输出组件、电源和编程器等构成，其结构如图9-49所示。
图9-49PC结构图
主机是由微处理器CPU、可擦除可编程只读存贮器EPROM、随机存取存贮器RAM、总线系统(包括地址、数据、控制总线)等组成。
CPU执行运算、处理和控制功能，EPROM一般存放系统执行程序(扫描程序、I/0管理等)，RAM存放用户程序和I/O信息等。
输入组件将输入信号转换成逻辑电平信号，供主机处理。输出组件将经主机处理后的逻辑电平信号转换成高电平信号，去驱动各种输出设备。
电源负责将外部供电转换成主机所需的工作电压。一般在电源组件内还装有备用电池，以保证在断电时，存放在RAM中的信息仍能保持。
编程器用来给PC输入和修改程序，也可用来监控PC的运行状态。
113.怎样选用PC?
PC的选择应从多方面去考虑，一般应从以下几个方面去选择：
(1)系统规模和功能要求
PC有大、中、小型之分，其处理能力(包括能处理的I/O点数、处理速度、用户内存容量等)和功能(包括逻辑控制、算术运算、PID控制和联网通讯等)各不相同，应根据控制系统的规模和功能要求具体加以选择。
在计算I/O总点数时，一般要考虑10～20％的备用量，内存容量可根据经验估算或先编好用户程序再加以精确计算。
(2)I/O功能及驱动能力
I/O部分的价格占PC的一半以上，选择I/O组件时，要考虑控制系统中输入和输出信号的种类、参数要求和控制系统的技术要求。I/O的功能主要反映在电流电压规格、有无触点、响应速度、导通压降等方面。
输出电路有继电器输出、大功率三极管直流输出、双向司控硅交流输出等。继电器输出价格便宜，适用电压范围宽，导通压降小，但可靠性差，寿命短，响应速度慢。无触点的三极管和双向可控硅输出可靠性和速度大大提高，但价格较贵。
关于驱动能力，不但要看一个点的输出驱动能力，还要看整个输出模块的满负荷能力，一般实际整机负荷要比各点负荷之和要小，选型要给予注意。
(3)编程方法
PC的编程方法很多，常用的是梯形图法和语句表法。
梯形图法用继电器符号编程，只要有继电器控制图就可以用这些继电器符号编程，但要有一个编程器。
语句表法比梯形图法难于掌握，但软件和硬件相应简单，编程器价格比梯形图法的编程器低得多。
对于主机和编程器共用一个CPU的PC，只能进行离线编程；对于主机和编程器各用一个CPU的PC，可实现在线编程。
(4)环境适应能力
PC允许使用的环境条件，如环境温度、湿度、电源允许波动范围、抗干扰指标等。
(5)可靠性
对使用的PC可靠性的要求及PC本身能采取的措施，如冗余措施、故障诊断、系统安全措施及MTBF指标等。
114.使用PC时，应注意哪些问题?
在使用PC时，有些问题已在选型时给予考虑，但在具体使用中，还应注意以下几点：
(1)如果输出模块带有感性负载，而且其感抗大于1H时，在负载上应并联由阻容元件或非线性电阻组成的吸收电路，否则有可能因起动电流过大而损坏输出模块。
(2)双向可控硅很容易受到过压而损坏，因此，当选用双向可控硅作为开关量输出元件的输出模块时，要注意它允许的浪涌电流值。必要时，最好给双向可控硅设置浪涌抑制器。有的产品在电路设计时已经考虑了这个问题。
(3)PC使用的电源最好专门供给，与动力电源及其他设备分开。
115.连铸用PLC及仪表为什么要使用稳压装置?
因为PLC和仪表控制系统要求电压的波动范围在±10％，而钢铁企业由于使用电弧炉等用电设备，使电压波动范围超出要求的值，致使控制设备不能正常工作，严重时烧坏元器件或者使PLC自动关闭。因此，必须使用稳压电源装置。