[发明专利]热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及专门配置于或安装于轧机内或专为与金属轧机连用的工件表面处理设备，尤其涉及一种用于热轧高压水除鳞系统的安全节能控制装置及其控制方法。

背景技术

热轧除鳞系统主要由高压电动机、泵体、平衡汽水罐、热保护阀及现场喷射阀等设备组成，其作用是通过高压水的强大冲击力，清除热轧钢坯在加热炉加热过程中产生的炉生氧化铁皮和轧制过程中再生的二次氧化铁皮,保证钢材成品表面质量。

高压除鳞泵通常为多级增压水泵，采用高压电机进行驱动，一般为2极高转速电机，电机的启动方式为带电抗器或串接电阻直接启动，电机的运行方式为长时间连续运行。整个高压除鳞系统通常由单台水泵供水或多台水泵并联供水，以满足除鳞时的最大用水量。

由于在轧制不同产品和不同的轧制节奏下，其除鳞点的数量、位置、除鳞的流量在随时变化。依据热轧生产工艺要求，高压除鳞系统在非除鳞时，各喷射阀处于关闭状态，除鳞电机为近于空载方式运行，水流通过热保护阀回流地沟；当系统在除鳞时，各除鳞喷射阀打开，系统压力急剧上升至额定压力，此时全部的水流经高压管道、除鳞泵、喷嘴射向待除鳞板坯以完成除鳞。除鳞系统水泵电机每次工频启动和喷水除鳞过程运行时，负载急剧变化产生冲击电流，对电机转子产生很大的冲击力，使电机内部受损，降低了电机的使用寿命，影响了轧线的正常运行。

中国发明专利“高压水除鳞系统”（发明专利号：ZL200510032519.9公开号：CN1775399）公开了一种高压水除鳞系统，包括清洗过滤器和最小流量阀组，在所述自清洗过滤器后依次设有隔膜式蓄水罐、除鳞泵组，在所述最小流量阀组后依次设有低压预充阀组、机上除鳞喷射阀组、机上除鳞集管、高效除鳞喷嘴、除鳞箱除鳞喷射阀组、除鳞箱除鳞集管和除鳞箱高效喷嘴。该发明采用高压变频调速技术，系统压力及流量可根据来料板坯的材质、温度自动调节，同时系统能在较短的时间内完成升降压过程，提高了轧制节奏并最大限度地降低能耗提高除鳞效率。但是，该系统采用变频调速技术根据钢种情况调整除鳞压力，仍然存在以下问题：

首先，热轧在轧制不同钢种的情况下，由于除鳞点的不同，所需流量差异很大，即使对于同一种钢坯，除鳞过程的每个周期内也有好几个不同用水状况，每个用水状况持续的时间短，只有几秒或者几十秒，有的可能达几分钟，而现有系统在设计中往往按照最大需求流量设计，低流量状态时大量的高压水被废弃，造成严重的电能浪费。同时，现有的变频运行控制方法并不能适应这种流量频繁波动的状态，常常导致高压水的压力波动，进而影响除鳞效果。

其次，热轧生产线每天有多次10分钟左右的换辊，换辊期间不需要除鳞（即不需要水流量），而在换辊期间除鳞泵通常是不停机的。此外，对于热轧生产线运行过程中的日常发生的随机故障和设备的日常维护，也存在一些时间不确定的短时段停机。现有的变频运行控制方法也没有考虑如何这种间歇运行状态的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种以恒压力控制为主，钢坯跟踪信号为辅的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置，解决在除鳞系统间歇运行、高压水流量波动状态下保持压力稳定，并且实现节能控制的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置，所述的高压除鳞系统包括变频电机驱动的变频泵，连接到高压水管路的储能罐，以及分布在热轧生产线上的若干个除鳞点，其中每个除鳞点由若干个喷射阀组控制的除鳞喷嘴所组成；所述的安全节能控制装置包括运算控制单元、变频泵运行状态信号单元、变频频率给定单元和变频电机驱动单元；所述的热轧生产线控制系统包括钢坯跟踪信号单元和现场总线单元；其特征在于：

所述的变频泵运行状态信号单元至少包含压力检测单元和液位检测单元；

所述的运算控制单元连接到所述的变频频率给定单元，通过变频频率给定单元输出变频电机频率信号，传送到变频电机驱动单元；所述的压力检测单元连接到所述的运算控制单元，将系统压力反馈给运算控制单元，通过变频频率给定单元和变频电机驱动单元，对变频泵的转速进行反馈控制，构成恒压力控制主控回路；

所述的安全节能控制装置通过现场总线单元连接到所述的钢坯跟踪信号单元，获取钢坯跟踪信号；所述的运算控制单元通过所述的液位检测单元，获取储能罐的液位信号并实时计算高压水的储水量；所述的运算控制单元根据钢坯跟踪信号确定喷射阀的开启数量，从而实时动态计算高压除磷的需水量；所述的运算控制单元根据所述的储水量和需水量，通过变频频率给定单元和变频电机驱动单元，对变频泵的转速进行前馈修正，构成变流量节能控制辅助回路。