一种金属板带材热处理变频供水控制方法技术

本发明专利技术属于金属板带材热处理领域，涉及一种金属板带材热处理变频供水控制方法。该方法分为4种不同的情况，情况一，预先自动标定流量调节阀开口度与流量的对应关系曲线，情况二，采用压力双闭环控制方式，快速准确调节变频供水系统供水压力和流量，情况三，采用流量闭环控制方式，按金属板带材厚度精确调控冷却热处理系统各喷嘴水流量，情况四，自动控制变频供水系统降频时序与冷却热处理系统喷嘴关闭时序，实现恒压稳定供水。本发明专利技术满足了多品种、变规格金是板带材复杂热处理工艺对冷却水量、水压的精确、快速控制需求，节水节能、自动化程度高，实现了金属板带材高平直度、高均匀性、高效率热处理。

A variable frequency water supply control method for metal plate and strip heat treatment

【技术实现步骤摘要】
一种金属板带材热处理变频供水控制方法
本专利技术属于金属板带材热处理领域，涉及一种金属板带材热处理变频供水控制方法。
技术介绍
热处理是改善金属板带材综合性能的关键工艺，尤其在提升其强韧性、耐蚀性、高温性能、疲劳性能、加工性能等方面作用明显。采用热处理的金属板带材种类较多(如普碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金等)，规格跨度大(厚度2～300mm，宽度800～5000mm)，热处理工艺复杂(如正火、回火、固溶、淬火、控制冷却、弱水冷等)。冷却是金属板带材重要热处理工艺环节，通过设计并控制不同的冷却路径，可显著改善金属板带材微观组织，获得更优异的性能。通常情况下，金属板带材冷却热处理以水或水溶液作为冷却介质，利用水易获取、易处理、性能稳定、性价比高的特点，实现不同的冷却制度，满足不同热处理工艺需求。目前，金属板带材热处理向精细化、复杂化、高效率、低能耗等方向发展，对供水系统的功能、供水参数的精确控制和快速响应、科学合理的供水策略、精确可靠的自动供水-调水系统等提出更高的要求。现有金属板带材热处理冷却供水系统精度低、调节时间长、高水耗/能耗、自动化程度低等现实问题亟待解决。现有专利中，中国专利申请(公开号CN208501798U)公开了一种多功能变频供水系统，包括储水塔、变频增压模块、变频器、控制器、稳压模块、第一单向阀、水压传感器和流量传感器，可实现根据需求自动调节水量，减小“水锤效应”。该专利侧重变频系统设备优化和控制系统硬件升级，与本专利技术控制方法创新无关。中国专利申请(公开号CN104928463A)公开了一种用于控制热轧钢板热处理线淬火机供水系统的方法，该方法通过人工设定变频供水参数，满足较简单钢板淬火工艺流程。由于人工操作步骤多，流量、压力等自动变频控制功能缺失，与本专利技术精确、快速、稳定变频供水控制和节水节能控制方法差别较大。中国专利申请(公开号CN202030792U)公开了一种中厚板淬火线水处理装置，采用全变频供水的方式来调节系统的供水压力，节省了工程投资和工期。该专利技术侧重水处理设备、设施布置和结构的创新，与本专利技术变频供水控制方法的创新无关。
技术实现思路
针对现有金属板带材冷却热处理供水系统调节精度差、自动化程度低、调节时间长、耗水耗电问题突出的问题，本专利技术的目的是提供一种金属板带材热处理变频供水控制方法，该方法能有效提高金属板带材冷却热处理过程冷却工艺参数控制精度和调节速度，实现高效、节水节能、自动化热处理生产。本专利技术的技术方案是：一种金属板带材热处理变频供水控制方法，该方法是通过控制冷却热处理系统实现的，冷却热处理系统包括高压变频供水系统和低压变频供水系统；高压冷却区的高压变频泵和低压冷却区的低压变频泵分别通过相应的水泵电机变频器，控制整体供水管路中的压力；供水管路通过流量调节阀和流量计控制高压变频供水系统和低压变频供水系统中各冷却喷嘴的水流量；控制系统用于监控整个系统的压力变化；该方法包括情况如下：情况一，当冷却热处理系统处于非工作状态时，高压变频供水系统将高压冷却区工作压力调整至0.8～1.0MPa、低压变频供水系统将低压冷却区工作压力调整至0.4～0.5MPa；冷却热处理系统各冷却喷嘴供水管路流量调节阀开口度以3.3％～5％增幅由0％分20～30次递增至100％，由控制系统控制流量调节阀开口度自动递增，流量调节阀开口度每递增至新的开口度值时，控制系统判断压力偏差在±0.01MPa、流量偏差在±3～5m3/h范围内时，自动记录此时流量值，控制系统利用曲线拟合方法绘制流量曲线，相邻开口度测试值范围内开口度对应的流量值采用插值法计算。情况二，当冷却热处理系统处于工作状态时，控制系统在金属板带材开始冷却前80～100s依据冷却规程确定高压变频泵、低压变频泵升频台数并发出升频信号，高压变频供水系统、低压变频供水系统分别在10～20s内将供水压力升至0.8～1.0MPa高压冷却区工作压力和0.4～0.5MPa低压冷却区工作压力；若控制系统判断高压变频泵或低压变频泵升频台数≥2台，确定升频的高压供水泵或低压供水泵交替升频，升频幅度1Hz，利用高压变频泵或低压变频泵出口压力传感器与水泵电机变频器形成压力闭环控制，目标控制压力＝计算供水管路压损+冷却热处理系统高压冷却区工作压力或低压冷却区工作压力；情况三，当冷却热处理系统处于工作状态时，高压变频供水系统、低压变频供水系统提供恒定工作压力后，冷却热处理系统的控制系统依据冷却规程和流量曲线开启供水管路流量调节阀并控制流量调节阀开口度，粗调供水管路水流量，利用冷却热处理系统高压冷却区或低压冷却区压力传感器与水泵电机变频器形成压力闭环控制，维持工作压力，流量调节阀开启5～10s后，利用供水管路流量调节阀与供水管路流量计形成流量闭环控制，精调供水管路水流量；情况四，当金属板带材尾部离开冷却热处理系统高压冷却区时，控制系统发出高压变频供水系统降频信号，利用高压变频泵出口压力传感器与水泵电机变频器形成压力闭环控制，目标控制压力＝计算供水管路压损+冷却热处理系统高压冷却区非工作压力，高压变频供水系统控制水压降至高压冷却区非工作压力后，冷却热处理系统依次关闭开启的高压冷却区冷却喷嘴；金属板带材尾部离开冷却热处理系统低压冷却区开启的一组冷却喷嘴后，该组冷却喷嘴关闭，直至最后一组开启的低压冷却区冷却喷嘴关闭，在此过程中，利用冷却热处理系统低压冷却区压力传感器与水泵电机变频器形成压力闭环控制，维持低压冷却区工作压力，当金属板带材尾部离开开启的最后一组低压冷却区冷却喷嘴后，利用低压变频泵出口压力传感器与水泵电机变频器形成压力闭环控制，目标控制压力＝计算供水管路压损+冷却热处理系统低压冷却区非工作压力。进一步地，上述情况三，精调供水管路水流量操作如下：各冷却喷嘴对应供水管路水流量调节精度按金属板带材厚度划分：金属板带材厚度≤8mm，水流量调节精度±3～4m3/h，8mm＜金属板带材厚度≤15mm，水流量调节精度±4～6m3/h，15mm＜金属板带材厚度≤30mm，水流量调节精度±6～8m3/h，金属板带材厚度＞30mm，水流量调节精度±8～10m3/h。本专利技术的优点及有益效果是：1、冷却热处理系统未投入使用前，预先标定流量曲线，实现变频供水系统快速水量粗调，水量调节时间缩短近30％。2、冷却热处理系统未投入使用时，变频供水系统处于低频运行状态，节水节电。3、冷却热处理系统投入使用时，变频供水系统先升频、预调节供水压力，之后流量调节阀按流量曲线开启喷嘴，流量调节采用粗调+精调两步，既提高了水量、水压调节精度，又缩短了调节时间。4、冷却热处理系统冷却喷嘴按金属板带材厚度划分水量调节精度，在保证热处理工艺顺利实施的前提下进一步缩短了水量调节时间。5、依据金属板带材尾部位置确定高压变频供水系统和低压变频供水系统控制方式和降频时刻，冷却喷水时间缩短近1/2，节水节能，同时有效改善管路“水锤”现象。附图说明图1是本专利技术中的金属板带材热处理变频供水控制方法示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属板带材热处理变频供水控制方法，该方法是通过控制冷却热处理系统(1)实现的，冷却热处理系统(1)包括高压变频供水系统(2)和低压变频供水系统(3)；高压冷却区(4)的高压变频泵(9)和低压冷却区(5)的低压变频泵(10)分别通过相应的水泵电机变频器，控制整体供水管路(13)中的压力；供水管路(13)通过流量调节阀和流量计控制高压变频供水系统(2)和低压变频供水系统(3)中各冷却喷嘴的水流量；控制系统(7)用于监控整个系统的压力变化；其特征在于，该方法包括情况如下：/n情况一，当冷却热处理系统处于非工作状态时，高压变频供水系统将高压冷却区工作压力调整至0.8～1.0MPa、低压变频供水系统将低压冷却区工作压力调整至0.4～0.5MPa；冷却热处理系统各冷却喷嘴供水管路流量调节阀开口度以3.3％～5％增幅由0％分20～30次递增至100％，由控制系统控制流量调节阀开口度自动递增，流量调节阀开口度每递增至新的开口度值时，控制系统判断压力偏差在±0.01MPa、流量偏差在±3～5m

【技术特征摘要】
1.一种金属板带材热处理变频供水控制方法，该方法是通过控制冷却热处理系统(1)实现的，冷却热处理系统(1)包括高压变频供水系统(2)和低压变频供水系统(3)；高压冷却区(4)的高压变频泵(9)和低压冷却区(5)的低压变频泵(10)分别通过相应的水泵电机变频器，控制整体供水管路(13)中的压力；供水管路(13)通过流量调节阀和流量计控制高压变频供水系统(2)和低压变频供水系统(3)中各冷却喷嘴的水流量；控制系统(7)用于监控整个系统的压力变化；其特征在于，该方法包括情况如下：
情况一，当冷却热处理系统处于非工作状态时，高压变频供水系统将高压冷却区工作压力调整至0.8～1.0MPa、低压变频供水系统将低压冷却区工作压力调整至0.4～0.5MPa；冷却热处理系统各冷却喷嘴供水管路流量调节阀开口度以3.3％～5％增幅由0％分20～30次递增至100％，由控制系统控制流量调节阀开口度自动递增，流量调节阀开口度每递增至新的开口度值时，控制系统判断压力偏差在±0.01MPa、流量偏差在±3～5m3/h范围内时，自动记录此时流量值，控制系统利用曲线拟合方法绘制流量曲线，相邻开口度测试值范围内开口度对应的流量值采用插值法计算；
情况二，当冷却热处理系统处于工作状态时，控制系统在金属板带材开始冷却前80～100s依据冷却规程确定高压变频泵、低压变频泵升频台数并发出升频信号，高压变频供水系统、低压变频供水系统分别在10～20s内将供水压力升至0.8～1.0MPa高压冷却区工作压力和0.4～0.5MPa低压冷却区工作压力；若控制系统判断高压变频泵或低压变频泵升频台数≥2台，确定升频的高压供水泵或低压供水泵交替升频，升频幅度1Hz，利用高压变频泵或低压变频泵出口压力传感器与水泵电机变频器形成压力闭环控制，目标控制压力＝计算供水管路压损+冷却热处理系统高压冷却区工作压力或低压冷却区工作压力；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：付天亮，王昭东，韩毅，邓想涛，李勇，李家栋，高俊国，刘光浩，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21