國產(chǎn)激光用于控制熔融鋁液液位

馬良學 屈元旺

煙臺南山鋁業(yè)新材料有限公司 山東煙臺 265713

隨著社會不斷進步，車間設備使用年限增加，原裝進口備件達到使用壽命后，需要進行定期維護保養(yǎng)或者更換，在采購備件問題上，備件價格以及采購周期，以及備件本身的技術(shù)資料方面都嚴重制約著設備的維修成本以及使用壽命，加快備件國產(chǎn)化進度，積極尋找國產(chǎn)化廠家是社會進步的必然[1]。

1 國產(chǎn)耐溫性能確認

保溫爐出鋁口激光傳感器長期處于高溫環(huán)境中運行，靠壓縮空氣冷卻控制信號線以及激光頭，激光頭和控制電纜有被高溫烤化的風險，原因為溫度過高或者壓縮空氣量過小時，不能及時提供冷卻效果，激光會被烤化，影響自動化生產(chǎn)過程。

進口激光傳感器的耐高溫性比國產(chǎn)性能好，但是通過壓縮空氣以及冷凝管的制冷可以克服這個難題，在壓縮空氣入口增加冷凝管，可以降低吹入壓縮空氣的溫度，在壓縮空氣風量不足或者溫度過高時增加冷卻效果，保護激光，避免因高溫而導致?lián)p壞。最終國產(chǎn)產(chǎn)品可以完全替換原進口與產(chǎn)品[2]。

2 安裝位置、安全改進

原設計安裝位置低，距離流槽位置近，有高溫烤壞風險大，且位置不可調(diào)整。

鑄造過程中因激光原因?qū)е乱何徊环€(wěn)定而產(chǎn)生漏鋁跑鋁，造成安全事故，則損失會無限放大；如因液位不準而造成鑄造失敗，每失敗一爐造成經(jīng)濟損失也是非常大的。

為了提高鑄造過程中液位的穩(wěn)定性，對激光進行分析研究，確認國產(chǎn)激光可以完全代替原有進口備件，且可以通過自帶程序軟件自動設置安裝位置，同時重新設計支架，對其高度適當增高，有利于避免降低環(huán)境高溫，以免造成烤壞激光的風險。具體安裝位置及改造前后對比效果見下圖：

3 調(diào)試過程、程序修改

激光液位計采用相位比較原理進行測量。激光傳感器發(fā)射不同頻率的可見激光束，接收從被測物返回的散射激光，將接收到的激光信號與參考信號進行比較，后用微處理器計算出相應偏移所對應的物體間距離；最終將高度信號通過RS232數(shù)據(jù)接口變換為4-20mA信號傳送到PLC控制系統(tǒng)，形成最終在人機界面上顯示，并參與控制液壓系統(tǒng)工作，用以維持液位保持一定的高度，滿足工藝需求。該控制屬于閉環(huán)控制，通過液壓系統(tǒng)對保溫爐起升角度的控制實現(xiàn)自動控制液位高度。

國產(chǎn)激光精度都可以達到mm級，應用到高溫熔融鋁液液位檢測控制技術(shù)中后，國產(chǎn)激光根據(jù)調(diào)試軟件調(diào)試好零點，以及4-20mA信號對應的高度值，改制跟實際高度對比一致，但是傳到上位機時無法顯示零點，總是存在一定的偏差，現(xiàn)場技術(shù)人員進一步檢查原PLC程序中，發(fā)現(xiàn)原程序存在針對進口激光的零點進行了漂移設置，針對實際情況現(xiàn)場技術(shù)人員作了修改如下：

在自動控制程序中，將該漂移值修改后，實際測試數(shù)值，離線調(diào)試數(shù)值，與上位機電腦顯示數(shù)值一致且穩(wěn)定?？朔藷o法顯示零點帶來的困惑，使鑄造過程中能更直觀的顯示液位值，消除了生產(chǎn)操作人員的疑慮。避免了因為液位顯示值與實際值不一致帶來的對工藝要求，生產(chǎn)質(zhì)量的困擾[3]。國產(chǎn)激光成功運用到自動化控制系統(tǒng)中，用于實時測量高溫熔融鋁液液位，并保持穩(wěn)定運行狀態(tài)。