Рассмотренные технологические особенности разливки стали имеют большое значение для проектирования систем автоматизации МНЛЗ, в частности, системы автоматического регулирована уровня металла в кристаллизаторе. Одним из важных технологических требований является стабилизация уровня металла в кристаллизаторе, качество которой необходимо оценивать в первую очередь по амплитудному критерию.

Кроме того, с целью повышения надежности оборудовании необходимо обеспечить медленные (низкочастотные) колебаний уровня, чтобы повысить надежность оборудования. Поэтому лучшей является система, которая позволяет получить минимальные по амплитуде и частоте изменения уровня.

Величина уровня металла в кристаллизаторе связана с поступ­лением жидкой стали из промежуточного ковша (QП) и выходом слитка из кристаллизатора (QK). Уровень металла в кристаллизаторе будет неизменным, если в единицу времени будет поступать и вы­ходить одинаковое количество стали, т. е.

QП — QK = 0. (3)

Самые незначительные отклонения этой разности от нуля при­ведут к неограниченному повышению или понижению уровня ме­талла.

Величины QП и QK не зависят от уровня металла в кристалли­заторе, поэтому рассматриваемый объект регулирования не обла­дает самовыравниванием. На низких частотах он описывается дифференциальным уравнением первого порядка. Решение уравнения показывает, что реакция на выходе (уровень металла в кристалли­заторе) представляет собой интеграл от входной функции (соот­ношения расходов металла QП и QK). Таким образом, объект яв­ляется интегрирующим и, следовательно, создает сдвиг по фазе между уходом и выходом .

Для выполнения (3) необходимо воздействовать на QП или QK, т. е. изменить положение стопора или скорость вытягивания слит­ка. В небольших пределах изменение может быть достигнуто за счет повышения или понижения уровня металла в промежуточном ковше.

Анализ возмущающих воздействий показывает, что в стационарном режиме разливки нет интенсивных возмущений.

Незначительные изменения QK вызываются возмущениями по нагрузке на тянущую клеть, при которых скорость вытягивания слитка может изменяться не более чем на 5%.

Изменения QK могут быть вызваны колебаниями уровня метал­ла в промежуточном ковше, а также размывом стопора. Оба воз­мущения являются низкочастотными, т. е. медленно изменяют зна­чение QK, при этом величина влияния на условия разливки пер­вого незначительна.

Таким образом, основной задачей является обеспечение высо­кой устойчивости в системе автоматического регулирования уров­ня путем применения соответствующих регуляторов.

С этой точки зрения системы автоматического регулирования со стопором или тянущей клетью имеют несколько разные возмож­ности.

Выше отмечалось, что при размыве стопора расходная харак­теристика смещается. Изменения расхода, связанные с этим сме­щением, могут быть весьма большими.

При использовании пропорционального регулятора из-за суще­ственной нелинейности расходной характеристики, а также инте­грирующих свойств объекта для получения достаточного запаса устойчивости приходится снижать коэффициент усиления. Это в свою очередь приводит к значительному увеличению статиче­ской ошибки.

Для уменьшения статической ошибки необходимо ввести кор­рекцию по интегралу. Однако при этом снижается запас устойчивости и в системе возникают колебания. Таким образом, значи­тельное смещение расходной характеристики — явление весьма нежелательное, однако избежать его в системе со стопором прак­тически невозможно.