軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法，該方法通過變頻器為噴水泵供電，同時增加PLC控制裝置來調節(jié)所述變頻器的輸出頻率；在使用時PLC控制裝置讀取從原有的軋鋼除鱗系統(tǒng)的控制中心獲取的相關數(shù)據(jù)和信號，提前得到噴鱗閥開啟進行噴水除鱗的運行時序；根據(jù)噴水除鱗的運行時序，所述PLC控制裝置調節(jié)變頻器的運行頻率，使噴鱗閥開啟時PLC控制裝置調節(jié)變頻器的輸出頻率為除鱗頻率，而噴鱗閥關閉時的除鱗間隙則PLC控制裝置調節(jié)變頻器的輸出頻率小于除鱗頻率。該方法不但減小了軋鋼除鱗系統(tǒng)的耗電量，而且還節(jié)約了大量水資源。
【專利說明】軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法，屬于軋鋼【技術領域】。

【背景技術】
[0002]鋼坯從加熱爐中出爐后，其表面覆蓋的氧化鐵皮急速冷卻，爐內生成的氧化鐵皮呈現(xiàn)網狀裂紋。高壓水除鱗是現(xiàn)代熱軋鋼工藝中的一項關鍵技術，一般采用高壓射流切割原理，通過噴嘴噴射出高壓水，利用高壓水噴出時的強大沖刷力和冷卻力打擊鋼坯表面，在高壓水的噴射之下，氧化鐵皮表面局部急冷，產生很大收縮，從而使氧化鐵皮裂紋擴大，并有部分翹曲。經高壓水流的沖擊，在裂紋中高壓水的動壓力變成流體的靜壓力而打入氧化鐵皮底部，使氧化鐵皮破碎成小碎片并與基體表面迅速脫離，同時高壓水按設定方向沖刷掉氧化鐵皮，從而去除鋼坯在加熱過程中產生的爐生氧化鐵皮和軋制過程中產生的再生氧化鐵皮，以確保鋼材的表面質量。
[0003]現(xiàn)有的軋鋼除鱗系統(tǒng)通常采用定速除鱗噴水泵，因為除鱗需要的高壓水的壓力很大，所以常規(guī)的定速除鱗噴水泵能耗大。但一般噴磷閥關閉時間高達總的設備運行時間的80%以上，這樣會有大量電能被浪費掉。因此為了避免電能的浪費，達到節(jié)電的目的，需對該除磷噴水泵系統(tǒng)進行改造。
[0004]一般的改造都是使用變頻器對除鱗噴水泵進行調速，但噴水泵除鱗的工作時序變化較快且復雜多變，而大功率變頻器的反應速度較慢，例如從OHz變頻到50Hz大約需要90秒的時間。因此要想取得最大的節(jié)能效果，單純地使用變頻器對除鱗噴水泵進行調速不可能實現(xiàn)的，按照常規(guī)的PLC實時的反饋信號的通過變頻器對除鱗噴水泵進行調速的控制方式也不可能實現(xiàn)。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決技術問題是:克服上述技術的缺點，提供一種可以降低軋鋼除鱗系統(tǒng)耗電量和耗水量的控制除鱗噴水泵的方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案是:一種軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法，包括以下步驟:
1)在軋鋼除鱗系統(tǒng)為噴水泵供電的輸出線路上設置變頻器和用于調節(jié)變頻器輸出頻率的PLC控制裝置；
2)所述PLC控制裝置從軋鋼除鱗系統(tǒng)的控制中心獲取原始信息，所述原始信息包括鋼料出爐時間、輥道的長度、鋼料在輥道上的傳輸速度、鋼料在軋機下的移動速度、鋼料經過軋機前的長度、鋼料經過軋機前的厚度和鋼料經過軋機后的厚度，所述PLC控制裝置根據(jù)所述原始信息計算出噴鱗閥開啟前在輥道上傳輸?shù)膫鬏敃r間段和鋼料在軋機下的壓軋時間段，所述傳輸時間段和壓軋時間段以鋼料出爐時間為起點，按時間順序交替排列；
所述傳輸時間段=鋼料在輥道上傳輸?shù)木嚯x/鋼料在輥道上的傳輸速度；
所述壓軋時間段=鋼料經過軋機后的長度/鋼料在軋機下的移動速度，其中，鋼料經過軋機后的長度=(鋼料經過軋機前的長度X鋼料經過軋機前的厚度)/(鋼料經過軋機前的厚度-鋼料經過軋機后的厚度)；
3)根據(jù)步驟2)計算出的所述傳輸時間段和壓軋時間段提前確定噴鱗閥開啟和關閉的時間序列，
所述PLC控制裝置根據(jù)該時間序列控制所述噴鱗閥分別在所述傳輸時間段開啟和在所述壓軋時間段關閉；
所述PLC控制裝置控制變頻器在噴鱗閥開啟時給所述噴水泵的供電的輸出頻率為除鱗頻率，而在噴鱗閥關閉的除鱗間隙時給所述噴水泵的供電的輸出頻率小于除鱗頻率；所述除鱗頻率是使噴水泵的出水壓力達到除磷所需的水壓時變頻器的輸出頻率；
循環(huán)執(zhí)行步驟2)和步驟3)，即完成對噴水泵的節(jié)能控制。
[0007]本發(fā)明對于原軋鋼除鱗系統(tǒng)的硬件線路和軟件系統(tǒng)，沒有做任何改動，因此本發(fā)明的除鱗時序與原有的軋鋼除鱗系統(tǒng)的除鱗時序也是完全一致的。本發(fā)明創(chuàng)造性地通過增設變頻器為噴水泵供電，并通過PLC控制裝置根據(jù)除鱗時序控制變頻器的輸出頻率來調整噴水泵的出水壓力。PLC控制裝置在鋼料出爐時，便可預知鋼料在軋鋼除鱗系統(tǒng)中的噴水閥開啟時的除鱗時間以及噴鱗閥關閉時的除鱗間隙，這樣，PLC控制裝置就可以預先調節(jié)變頻器，能夠適應大功率變頻器變頻速度慢的特點，從而實現(xiàn)可以提前變頻，使噴鱗閥開啟時變頻器的輸出頻率為除鱗頻率，而噴鱗閥關閉時變頻器的輸出頻率小于除鱗頻率，因此本發(fā)明可以節(jié)約大量的電量，相應地可以大幅度的降低除鱗的成本，根據(jù)理論計算、以前的經驗數(shù)據(jù)和 申請人:實施的現(xiàn)場情況，節(jié)電率大約在25%左右。同時，由于噴水泵在噴鱗閥關閉時低于除鱗頻率，運行，因此也減少了水資源的消耗，進一步降低了生產成本。
[0008]作為優(yōu)選方案，步驟3)中噴水閥關閉時的除鱗間隙，所述PLC控制裝置控制變頻器的輸出頻率先從所述除鱗頻率線性下降，再線性上升至所述除鱗頻率。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述軋鋼除鱗系統(tǒng)包括兩臺噴水泵和三組噴磷閥，此時噴水泵供電的輸出線路上設置兩臺變頻器，其中每臺變頻器分別驅動一臺噴水泵；當兩組或三組噴鱗閥同時開啟除鱗時，則所述PLC控制裝置控制兩臺變頻器的輸出頻率均為除鱗頻率；當只有一組噴鱗閥開啟除鱗時，則所述PLC控制裝置控制一臺變頻器的輸出頻率為除鱗頻率，而另一臺變頻器的輸出頻率小于除鱗頻率；當三組噴鱗閥均關閉不噴水時，則所述PLC控制裝置控制兩臺變頻器的輸出頻率均小于除鱗頻率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明實施例一中的除鱗時序及變頻器的頻率變化時序示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明實施例二中的除鱗時序及變頻器的頻率變化時序示意圖。

【具體實施方式】
[0013]實施例一
本實施例的軋鋼除鱗系統(tǒng)包括一臺380V，160KW的噴水泵和一個噴鱗閥。本實施例的軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵的節(jié)能控制方法包括以下步驟:1)在原有的軋鋼除鱗系統(tǒng)上為噴水泵供電的輸出線路上設置一個變頻器，該變頻器是額定電壓為380V、額定功率為200KW的nowforeuer變頻器，同時增加PLC控制裝置，所述PLC控制裝置用于調節(jié)所述變頻器的輸出頻率。
[0014]2)所述PLC控制裝置從軋鋼除鱗系統(tǒng)的控制中心獲取原始信息，所述原始信息包括鋼料出爐時間、輥道的長度、鋼料在輥道上的傳輸速度、鋼料在軋機下的移動速度、鋼料經過軋機前的長度、鋼料經過軋機前的厚度和鋼料經過軋機后的厚度，所述PLC控制裝置根據(jù)所述原始信息計算出噴鱗閥開啟前在輥道上傳輸?shù)膫鬏敃r間段和鋼料在軋機下的壓軋時間段，所述傳輸時間段和壓軋時間段以鋼料出爐時間為起點，按時間順序交替排列；
所述傳輸時間段=鋼料在輥道上傳輸?shù)木嚯x/鋼料在輥道上的傳輸速度；
所述壓軋時間段=鋼料經過軋機后的長度/鋼料在軋機下的移動速度，其中，鋼料經過軋機后的長度=(鋼料經過軋機前的長度X鋼料經過軋機前的厚度)/ (鋼料經過軋機前的厚度-鋼料經過軋機后的厚度)。
[0015]本實施例中選擇和啟停噴水泵以及設置除磷頻率均是手動操作的，其中除磷水壓設為180公斤60bar，除磷頻率為50Hz。
[0016]本實施例中的鋼料呈板狀，輥道長度為49.5米，鋼板的初始長度為12米，厚度為
0.2米。本實施例的軋鋼除鱗系統(tǒng)鋼板需要壓軋一次，壓軋后鋼板的厚度為0.1米，鋼板在輥道上的移動速度都是1.5米/秒，在軋機下的移動速度都是2米/秒。
[0017]通過計算，如圖1所示，本實施例中傳輸時間段=49.5/1.5=33秒，壓軋后的鋼板長度為=12X0.2/ (0.2-0.1) =24米，噴鱗時間段=24/2=12秒，即本實施例中噴鱗閥在運行時，以鋼料出爐時間為起點，噴水12秒和不噴水33秒間隔運行。
[0018]3)根據(jù)步驟2)計算出的所述傳輸時間段和壓軋時間段提前確定噴鱗閥開啟和關閉的時間序列，所述PLC控制裝置根據(jù)該時間序列控制所述噴鱗閥分別在所述傳輸時間段開啟和在所述壓軋時間段關閉；
所述PLC控制裝置控制變頻器在噴鱗閥開啟時給所述噴水泵的供電的輸出頻率為除鱗頻率，而在噴鱗閥關閉的除鱗間隙時給所述噴水泵的供電的輸出頻率小于除鱗頻率；所述除鱗頻率是使噴水泵的出水壓力達到除磷所需的水壓時變頻器的輸出頻率；
本實施例中PLC控制裝置根據(jù)除磷時序和最大化節(jié)能要求來及時地調節(jié)變頻器的輸出頻率:當噴磷閥要噴水時，及時地調節(jié)變頻器的輸出頻率達到除磷頻率，當噴磷閥不噴水時(即除鱗間隙)，根據(jù)不噴水時間的長短來決定調低變頻器的輸出頻率到何程度。
[0019]如上所述，本實施例中噴磷閥間隔噴水12秒和不噴水33秒，如果無PLC控制裝置進行調節(jié)，則變頻器的運行頻率始終保持50Hz不變。而在PLC控制裝置的調節(jié)下，變頻器在除磷間隙可以在低于50Hz狀態(tài)下運行，從而節(jié)省了電能。在運行中的非除磷時段內，即噴水閥關閉時的除鱗間隙，所述PLC控制裝置調節(jié)變頻器的輸出頻率先從所述除鱗頻率線性下降，再線性上升至所述除鱗頻率，即先從50Hz線性下降至30Hz，再從30Hz線性上升至50Hz。
[0020]循環(huán)執(zhí)行步驟2)和步驟3)，即完成對噴水泵的節(jié)能控制。
[0021]由于本PLC控制裝置變動地調低了變頻器的頻率而產生的節(jié)能，節(jié)電率大約在25%左右。本實施例中噴水泵的功率是160KW，每年工作300天，每天工作20小時，工業(yè)電價按0.60元/度計算，則運行一年節(jié)約的電費為:160 X 300 X 20 X 25%X 0.60=14.4萬元。
[0022]實施例二本實施例的執(zhí)行步驟與實施例一基本相同，所不同的是:
本實施例中的軋鋼除鱗系統(tǒng)包括兩臺10KV，3200KW的噴水泵和三組噴鱗閥(三個噴鱗點)，增加兩臺額定電壓為10KV、額定功率為3500KW的HARVEST變頻器為噴水泵供電，本實施例中變頻器頻率變化速度為IHz/秒，每臺變頻器分別驅動一臺噴水泵；當需要兩組或三組噴鱗閥同時開啟除鱗時，則所述PLC控制裝置調節(jié)兩臺變頻器的輸出頻率為除鱗頻率；當只有一組噴鱗閥開啟除鱗時，則所述PLC控制裝置調節(jié)一臺變頻器的輸出頻率為除鱗頻率，而另一臺變頻器的輸出頻率小于除鱗頻率。本實施例中除鱗頻率為50Hz。
[0023]本實施例中的鋼料呈板狀，鋼板的初始長度為9米，厚度為0.2米。本實施例的軋鋼除鱗系統(tǒng)鋼板需要壓軋五次，分別為爐后軋、三次粗軋和精軋，三次粗軋均使用同一粗軋機，第二次和第三次粗軋為鋼板回退后再進行壓軋。五次壓軋后鋼板的厚度為0.009米，粗軋出口厚度是0.038米；在爐后軋和三次粗軋中，每道次軋薄的厚度都是0.0405米；精軋道次壓薄的厚度是0.029米；
鋼板在輥道上的移動速度都是1.5米/秒，在軋機下的移動速度都是2米/秒，#1加熱爐出料口熱檢測器到爐后軋機的噴鱗點的輥道長度是13米，爐后軋機噴鱗點和粗軋機噴鱗點的輥道長度為65米，粗軋機噴鱗點和精軋機噴鱗點的輥道長度為63.5米。
[0024]如圖2所示，圖中的數(shù)字1-3代表噴鱗點的序號，I為爐后軋機噴鱗點，2為粗軋機噴鱗點，3為精軋機噴鱗點。
[0025]本實施例中噴鱗時序的計算過程如下:
第一塊鋼板的后端從加熱爐熱檢測器移動到爐后軋機噴鱗點的時間(即傳輸時間段)為:13-9/1.5 ^ 8.67 (秒)；
在爐后軋機下，經過壓軋后，鋼板的長度變成了 9X0.2/(0.2-0.0405)^ 11.285 (米)，所需的時間(即壓軋時間段)為11.285/2=5.643 (秒)；
鋼板的后端從爐后軋機噴鱗點移動到粗軋機噴鱗點所需的時間(即傳輸時間段)為:(65-11.285) /1.5 ^ 35.81 (秒);
在粗軋機下，經過第一次壓軋，鋼板的長度變成了 9X0.2/(0.2-0.0405X2)^ 15.126(米)，所需的時間(即壓軋時間段)為15.126/2=7.563 (秒);第一次回退所需的時間(即傳輸時間段)為7.563秒；
第二次壓軋后，鋼板的長度變成了 9X0.2/ (0.2-0.0405X3) ^ 22.93 (米)，所需的時間(即壓軋時間段)為22.93/2=11.465 (秒)；第二次回退所需的時間(即傳輸時間段)為
11.465 秒；
第三次壓軋后，鋼板的長度變成了 9X0.2/ (0.2-0.0405X4) ^ 47.368 (米)，所需的時間(即壓軋時間段)為47.368/2=23.684 (秒)；
鋼板的前端從粗軋機噴鱗點移動到精軋機噴鱗點所需的時間為23.684+(63.5-47.368)/1.5 乂 34.438 (秒);在精軋機下，經過壓軋后，鋼板的長度變成了 9X0.2/(0.2-0.0405X4-0.029) ^ 200 (米)，所需的時間(即壓軋時間段)為200/2=100 (秒)。
[0026]根據(jù)以上傳輸時間段和壓軋時間段的時序就可以得出本實施例所需的噴鱗時序，在傳輸時間段的前一半時間內變頻器的輸出頻率從50Hz以IHz/秒的速度調低頻率到某一頻率，在后一半時間內，再從這個頻率以IHz/秒的速度調回到50Hz ;在壓軋時間段變頻器的輸出頻率穩(wěn)定在50Hz。
[0027]當?shù)谝粔K鋼板在粗軋機完成第三次除鱗時，第二塊鋼板開始出爐(如出爐過早，兩塊鋼板在粗軋機附近移動會出問題，軋鋼除鱗系統(tǒng)原有的控制中心會正確算出精確的合理的鋼板出爐時間)，以后的噴鱗時序同第一塊鋼板的噴鱗時序，后面的鋼板的噴鱗時序也是一樣，只是起始時間向后推移而已。
[0028]本實施例的三組噴鱗閥中，如只有一組噴鱗閥噴水，一臺噴水泵工作在50Hz是可以滿足除鱗水壓要求的，但如有兩組或三組噴鱗閥同時噴水，則必須同時有兩臺泵工作在50Hz，才能滿足除鱗水壓的要求。
[0029]當只有一組噴鱗閥噴水時，根據(jù)噴鱗時序和最大化節(jié)能的要求調節(jié)#1變頻器的輸出頻率為除鱗頻率(即50Hz)使除鱗水壓滿足要求，同時調低另一臺變頻器的輸出頻率到一合適的數(shù)值。當有兩組或三組噴鱗閥同時噴水時，根據(jù)噴鱗時序和最大化節(jié)能的要求來同時調節(jié)兩臺變頻器(即#1變頻器和#2變頻器)的輸出頻率為除鱗頻率(即50Hz)以滿足除鱗水壓的要求。當沒有噴鱗閥噴水時，根據(jù)噴鱗時序和最大化節(jié)能的要求來同時調低兩臺變頻器的輸出頻率到一合適的數(shù)值。
[0030]本實施例調低任意一臺變頻器的輸出頻率到一合適的數(shù)值的方法是:所述PLC控制裝置調節(jié)變頻器的輸出頻率先從所述除鱗頻率(即50Hz)線性下降，再線性上升至所述除鱗頻率(即50Hz)。即將要調整的時段平分為二，在前一半時間內從50Hz以IHz/秒的速度調低頻率到某一頻率，在后一半時間內，再從這個頻率以IHz/秒的速度調回到50Hz。
[0031]本實施例中每臺噴水泵的功率是3200KW，兩臺水泵的總功率是6400KW，每年工作320天，每天工作24小時，平均節(jié)電率按25%計算，電價按0.60元/度計算，則運行一年節(jié)約的電費為:6400X320X24X25%X0.60=737.28(萬元)。
[0032]本發(fā)明不局限于上述實施例所述的具體技術方案，除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換形成的技術方案，均為本發(fā)明要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法，包括以下步驟: 1)在軋鋼除鱗系統(tǒng)為噴水泵供電的輸出線路上設置變頻器和用于調節(jié)變頻器輸出頻率的PLC控制裝置； 2)所述PLC控制裝置從軋鋼除鱗系統(tǒng)的控制中心獲取原始信息，所述原始信息包括鋼料出爐時間、輥道的長度、鋼料在輥道上的傳輸速度、鋼料在軋機下的移動速度、鋼料經過軋機前的長度、鋼料經過軋機前的厚度和鋼料經過軋機后的厚度，所述PLC控制裝置根據(jù)所述原始信息計算出噴鱗閥開啟前在輥道上傳輸?shù)膫鬏敃r間段和鋼料在軋機下的壓軋時間段，所述傳輸時間段和壓軋時間段以鋼料出爐時間為起點，按時間順序交替排列； 所述傳輸時間段=鋼料在輥道上傳輸?shù)木嚯x/鋼料在輥道上的傳輸速度； 所述壓軋時間段=鋼料經過軋機后的長度/鋼料在軋機下的移動速度，其中，鋼料經過軋機后的長度=(鋼料經過軋機前的長度X鋼料經過軋機前的厚度)/ (鋼料經過軋機前的厚度-鋼料經過軋機后的厚度)； 3)根據(jù)步驟2)計算出的所述傳輸時間段和壓軋時間段提前確定噴鱗閥開啟和關閉的時間序列， 所述PLC控制裝置根據(jù)該時間序列控制所述噴鱗閥分別在所述傳輸時間段開啟和在所述壓軋時間段關閉； 所述PLC控制裝置控制變頻器在噴鱗閥開啟時給所述噴水泵的供電的輸出頻率為除鱗頻率，而在噴鱗閥關閉的除鱗間隙時給所述噴水泵的供電的輸出頻率小于除鱗頻率；所述除鱗頻率是使噴水泵的出水壓力達到除磷所需的水壓時變頻器的輸出頻率； 循環(huán)執(zhí)行步驟2)和步驟3)，即完成對噴水泵的節(jié)能控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法，其特征在于:步驟3)中噴水閥關閉時的除鱗間隙，所述PLC控制裝置控制變頻器的輸出頻率先從所述除鱗頻率線性下降，再線性上升至所述除鱗頻率。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的軋鋼除鱗系統(tǒng)的噴水泵節(jié)能控制方法，其特征在于:所述軋鋼除鱗系統(tǒng)包括兩臺噴水泵和三組噴磷閥，此時噴水泵供電的輸出線路上設置兩臺變頻器，其中每臺變頻器分別驅動一臺噴水泵；當兩組或三組噴鱗閥同時開啟除鱗時，則所述PLC控制裝置控制兩臺變頻器的輸出頻率均為除鱗頻率；當只有一組噴鱗閥開啟除鱗時，則所述PLC控制裝置控制一臺變頻器的輸出頻率為除鱗頻率，而另一臺變頻器的輸出頻率小于除鱗頻率；當三組噴鱗閥均關閉不噴水時，則所述PLC控制裝置控制兩臺變頻器的輸出頻率均小于除鱗頻率。
【文檔編號】B21B45/08GK104209354SQ201410340811
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】章香傳 申請人:鎮(zhèn)江金昶坤能源設備有限公司