多参数控制的水冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多参数控制的水冷却系统。它具有对冷却水温度、压力和流量分别进行调节的三个控制单元，温度检测开关检测的水温信号传输给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器通过控制蒸汽电动阀的开关调节保温水箱内冷却水的温度；压力检测器检测的信号传输给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器通过调节变频电机频率控制泵的转速进而调节冷却水压力；电磁流量计检测各冷却管路的流量并将信号传输给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器通过控制各调节阀调节各冷却管路的流量。它提高了冷却水的温度、压力、流量的调节范围和精度，且三个参数可独立调节，相关性小；改善了材料性能，确保材料的组织细化，提高了材料的洁净度和均匀度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对金属材料进行水冷却处理的水冷却系统，特别涉及一种可提高材料洁净度和均勻度的多参数控制的水冷却系统。
技术介绍
目前，国家产业政策积极鼓励新型金属材料产业向高新技术产品方向发展，从而推动国内新型金属材料产业的迅速发展，产品产出持续扩张。国内企业对新型金属材料产业的关注也越来越密切，新增投资呈上涨趋势，“十二五”期间新型金属材料产业的重点领域将成为热点问题。新型金属材料主要应用在包括石油化工、机械电力、医疗卫生、建筑建材、家电通讯、国防建设、能源开发、交通运输以及高科技产业等各个方面。其重点的发展方向为提高材料性能、延长使用寿命，在质量上向组织细化和精确控制，以及提高材料的洁净度和高均勻度方面发展。在整个材料的生产过程中，水冷却处理工艺对材料的组织细化和精确控制起到了决定性的作用。当前国产的水冷却系统中对冷却水的控制简单，多数不对温度作要求，有要求的也未对其调节精度和范围进行精确的控制，压力和流量控制的范围、精度及响应时间也不作严格要求，对材料的奥氏体相变及析出控制能力差、手段少，不能满足市场对新型材料的研发和生产日益提高的需求。而国际上先进的技术，例如比利时的CRM，德国SMS和LOI的工艺，日本Kawasaki 和NSC的工艺均对水冷却工艺中的温度、压力和流量进行了控制。但随着金属新材料的开发和研究进展，其各参数的调节能力和控制精度也接近极限，所以期待开发一种新的水冷却系统来适应材料研究和生产的应用。国内水冷却系统当前的压力调整范围一般为2 3 倍，流量为2 5倍，而且其参数的相关性较强，改变其中一个参数时，另一个参数也会发生变化。新型金属材料要求其冷却速度快，冷却效果均勻。以钢铁为例，新型材料要求对钢材实现每秒几百度的超快速冷却，可以使材料在极短的时间内，迅速通过奥氏体相区，将硬化奥氏体“冻结”到动态相变点，为保持奥氏体的硬化状态和进一步进行相变控制提供了重要基础条件。此外，还要精确控制快速冷却的终止点，即在到达动态相变点时及时终止超快速冷却，通过控制冷却装置的细分，可以保证终止温度的精确控制。而国内现有的设备能力不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是为了对传统的水冷却系统进行改善和提高，以满足新型金属材料研发和生产的要求，确保新型材料在组织细化、洁净度和均勻度方面的质量稳定，提供了一种多参数控制的水冷却系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种多参数控制的水冷却系统，具有一个对材料进行冷却的水系统循环回路，水系统循环回路中设有保温水箱，保温水箱上接有水系统进水管和水系统回水管，水系统循环回路中设有对冷却水的温度、压力、流量分别进行控制的三个控制单元，所述的三个控制单元分别是冷却水温度控制单元、冷却水压力控制单元和冷却水流量控制单元，所述的三个控制单元的控制器为PLC可编程控制器；冷却水温度控制单元具有温度检测开关和蒸汽电动阀，温度检测开关设置在保温水箱内部，蒸汽电动阀连接在保温水箱外部的蒸汽管上，温度检测开关检测的水温信号传输给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器通过控制蒸汽电动阀的开关进而调节保温水箱内冷却水的温度；冷却水压力控制单元具有由变频电机驱动的泵，泵设置在水系统循环回路中，泵的出口处设置有压力检测器，压力检测器检测的压力信号传输给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器通过调节变频电机的频率控制泵的转速进而调节冷却水的压力；冷却水流量控制单元具有调节阀和电磁流量计，各冷却管上均安装调节阀和电磁流量计，电磁流量计检测各冷却管路的流量并将信号传输给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器通过控制各调节阀调节各冷却管路的流量。保温水箱上连接有溢流管，溢流管上安装有流量调节阀，通过流量调节阀调节溢流管路的流量，配合泵的转速，可在水冷系统中调节出不同压力。本专利技术的有益效果是改善了材料的性能，延长了其使用寿命，确保了材料的组织细化，提高了材料的洁净度和均勻度；比传统水冷却系统，增加了温度控制单元，采用温度检测开关和PLC可编程控制器对水箱内的水温进行闭环控制，可使冷却水的温度在室温 95°C范围内可控，精度达到士3%，为金属材料的冷却速度控制创造了必要的条件；采用变频控制系统提高了冷却水的压力调整范围，增加了泵出口的压力检测器， 实现了冷却水压力的闭环控制，压力控制范围为2 20bar，是传统调整范围的3倍，调整精度达到？^^士2.5%，是传统调整精度的1/2，压力调整的响应时间(从启动到稳定)彡2. 5s，是传统时间的1/2;采用电磁流量计检测，调节阀控制各冷却点的流量，相同级的管路的流量比可达到1 2. 5，比传统的方法提高了 50%，单级管路流量调节范围达到1 10，是传统方法的 3倍，动态响应速度为2s，比传统方法的时间少了 50% ；三种参数均可独立调节，其相关性很小。附图说明图1是本专利技术中水冷却的温度控制原理图；图2是本专利技术中水冷却的压力控制原理图；图3是本专利技术中水冷却的流量控制原理图；图4是本专利技术的水冷却处理技术流程图。具体实施例方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1 4所示，一种多参数控制的水冷却系统，具有一个对材料进行冷却的水系统循环回路，水系统循环回路中设有保温水箱1，保温水箱1上接有水系统进水管2和水系统回水管3，水系统循环回路中设有对冷却水的温度、压力、流量分别进行控制的三个控制单元，所述的三个控制单元分别是冷却水温度控制单元、冷却水压力控制单元和冷却水流量控制单元，所述的三个控制单元的控制器为PLC可编程控制器4。如图1、4所示，冷却水温度控制单元具有温度检测开关5和蒸汽电动阀6，温度检测开关5设置在保温水箱1内部，蒸汽电动阀6连接在保温水箱1外部的蒸汽管9上，温度检测开关5检测的水温信号传输给PLC可编程控制器4，PLC可编程控制器4通过控制蒸汽电动阀6的开关进而调节保温水箱1内冷却水的温度；具体调整过程由水位检测开关检测保温水箱1中的水位，在指定的工况下，PLC可编程控制器4打开电动阀进水，当水位检测开关检测到水位到达指定位置后，停止进水；由温度检测开关5检测水温与设定值的偏差， 若温度低，则PLC可编程控制器4通过开启蒸汽电动阀6给水加温，当保温水箱中水温达到设定值后，关闭蒸汽电动阀6，停止加温。如图2、4所示，冷却水压力控制单元具有由变频电机驱动的泵7，泵7设置在水系统循环回路中，泵7的出口处设置有压力检测器8，压力检测器8检测的压力信号传输给 PLC可编程控制器4，PLC可编程控制器4通过调节变频电机的频率控制泵7的转速进而调节冷却水的压力；保温水箱1上连接有溢流管11，溢流管11上安装有流量调节阀12，流量调节阀12用于调节溢流管11路中的流量，配合泵7的转速，可在提高冷却水的压力调节范围；具体的调整过程在工作前的准备时间内，变频电机以接近工作的频率工作，气动阀门 10关闭，气动阀门14打开，此时，整个水系统进行内部循环；当材料22需进行水冷时，PLC 可编程控制器4打开气动阀门10，关闭气动阀门14，同时将变频电机调到工作频率带动泵旋转，使系统压力迅速达到工作压力。如图3、4所示，冷却水流量控制单元具有调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多参数控制的水冷却系统，具有一个对材料进行冷却的水系统循环回路，水系统循环回路中设有保温水箱（１），保温水箱（１）上接有水系统进水管（２）和水系统回水管（３），其特征在于：水系统循环回路中设有对冷却水的温度、压力、流量分别进行控制的三个控制单元，所述的三个控制单元分别是冷却水温度控制单元、冷却水压力控制单元和冷却水流量控制单元，所述的三个控制单元的控制器为ＰＬＣ可编程控制器（４）；所述的冷却水温度控制单元具有温度检测开关（５）和蒸汽电动阀（６），温度检测开关（５）设置计（１５、１７、１９）检测各冷却管路的流量并将信号传输给ＰＬＣ可编程控制器（４），ＰＬＣ可编程控制器（４）通过控制各调节阀（１３、１６、１８、２０）调节各冷却管路的流量。速进而调节冷却水的压力；所述的冷却水流量控制单元具有调节阀（１３、１６、１８、２０）和电磁流量计（１５、１７、１９），各调节阀（１３、１６、１８、２０）分别安装在各冷却管上，各电磁流量计（１５、１７、１９）也分别安装在各冷却管上，各电磁流量水压力控制单元具有由变频电机驱动的泵（７），泵（７）设置在水系统循环回路中，泵（７）的出口处设置有压力检测器（８），压力检测器（８）检测的压力信号传输给ＰＬＣ可编程控制器（４），ＰＬＣ可编程控制器（４）通过调节变频电机的频率控制泵（７）的转在保温水箱（１）内部，蒸汽电动阀（６）连接在保温水箱（１）外部的蒸汽管上，温度检测开关（５）检测的水温信号传输给ＰＬＣ可编程控制器（４），ＰＬＣ可编程控制器（４）通过控制蒸汽电动阀（６）的开关进而调节保温水箱（１）内冷却水的温度；所述的冷却...

【技术特征摘要】
1.一种多参数控制的水冷却系统，具有一个对材料进行冷却的水系统循环回路，水系统循环回路中设有保温水箱(1)，保温水箱(1)上接有水系统进水管( 和水系统回水管 (3)，其特征在于水系统循环回路中设有对冷却水的温度、压力、流量分别进行控制的三个控制单元，所述的三个控制单元分别是冷却水温度控制单元、冷却水压力控制单元和冷却水流量控制单元，所述的三个控制单元的控制器为PLC可编程控制器(4)；所述的冷却水温度控制单元具有温度检测开关(5)和蒸汽电动阀(6)，温度检测开关 (5)设置在保温水箱⑴内部，蒸汽电动阀(6)连接在保温水箱⑴外部的蒸汽管上，温度检测开关( 检测的水温信号传输给PLC可编程控制器(4)，PLC可编程控制器(4)通过控制蒸汽电动阀(6)的开关进而调节保温水箱(1)内冷却水的温度；所述的冷却水压力控制单元具有由变频电机驱动的泵(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀，何重谊，陈静，
申请(专利权)人：上海西重所重型机械成套有限公司，
类型：发明
国别省市：31