國產激光用于控制熔融鋁液液位

馬良學 屈元旺

煙臺南山鋁業新材料有限公司 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，加快備件國產化進度，積極尋找國產化廠家是社會進步的必然[1]。

1 國產耐溫性能確認

保溫爐出鋁口激光傳感器長期處于高溫環境中運行，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，影響自動化生產過程。

進口激光傳感器的耐高溫性比國產性能好，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，避免因高溫而導致損壞。最終國產產品可以完全替換原進口與產品[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，且位置不可調整。

鑄造過程中因激光原因導致液位不穩定而產生漏鋁跑鋁，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，每失敗一爐造成經濟損失也是非常大的。

為了提高鑄造過程中液位的穩定性，對激光進行分析研究，確認國產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數據接口變換為4-20mA信號傳送到PLC控制系統，形成最終在人機界面上顯示，并參與控制液壓系統工作，用以維持液位保持一定的高度，滿足工藝需求。該控制屬于閉環控制，通過液壓系統對保溫爐起升角度的控制實現自動控制液位高度。

國產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中后，國產激光根據調試軟件調試好零點，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，現場技術人員進一步檢查原PLC程序中，發現原程序存在針對進口激光的零點進行了漂移設置，針對實際情況現場技術人員作了修改如下：

在自動控制程序中，將該漂移值修改后，實際測試數值，離線調試數值，與上位機電腦顯示數值一致且穩定。克服了無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，生產質量的困擾[3]。國產激光成功運用到自動化控制系統中，用于實時測量高溫熔融鋁液液位，并保持穩定運行狀態。