热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置及其控制方法制造方法及图纸

一种热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置及其控制方法，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，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，压力检测单元连接到运算控制单元，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；通过钢坯跟踪信号单元获取钢坯跟踪信号，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；采用CPU和PLC组成运算控制单元编程控制，实现对高压除鳞系统除鳞水泵电机运行的精确控制，在保证系统出水量满足系统除鳞工艺要求的前提下，降低除鳞系统在运行中的耗电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。中国专利技术专利“高压水除鳞系统”(专利技术专利号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。该专利技术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，SP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，进而影响除鱗效果。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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的运算控制单元包括中央处理器(CPU)和可编程控制器(PLC)5CPU通过现场总线单元连接到所述的钢坯跟踪信号单元，根据钢坯品种和轧制工艺确定高压除磷的最大需水量和系统压力的上限和下限，计算得出除鳞水压力设定值；传送到PLC的设定值输入端；变频泵的系统压力反馈到PLC的反馈输入端，由PLC进行PID调节运算，输出变频泵的出水频率设定值，通过变频频率给定单元传送到变频电机驱动单元。本专利技术的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的钢坯跟踪信号单元包括钢坯位置信号单元、钢坯数量信号单元、除鳞点数量信号单元和除鳞点状态信号单元；所述各个信号单元连接在现场总线单元上，所述的运算控制单元通过现场总线单元轮询所述各个信号单元，实时获取热轧生产线上的钢坯位置、数量以及除鳞点数量和除鳞点的喷射阀组开关状态信号，并据此测算每块钢坯到达各个除鳞点的时间和喷射阀组的开启时序，推算各个除鳞点和除鳞点组合所需要的流量，通过变频频率给定单元对变频泵的转速进行前馈修正。本专利技术的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置的一种改进的技术方案，其特征在于所述的安全节能控制装置设有监控报警单元，所述的变频泵运行状态信号单元还包含温度检测单元；所述的监控报警单元包括报警控制单元和状态显示单元；所述的报警控制单元通过钢坯跟踪信号单元和变频泵运行状态信号单元获取系统运行状态，并将获取的系统运行状态显示在状态显示单元；在系统异常状态下，所述的报警控制单元通过状态显示单元显示报警信息。本专利技术的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置的一种进一步改进的技术方案，其特征在于所述的安全节能控制装置设有手动控制输入单元；在系统异常状态下，所述的安全节能控制装置可通过所述的手动控制输入单元接收除鳞预选信号，通过控制单元按照预选的工艺参数手动控制高压除鳞系统。本专利技术的另一个目的是提供一种用于上述热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置的控制方法，解决使用微处理器控制实现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，并且产生节能效果的技术问题。本专利技术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安全节能控制装置的控制方法，用于以上所述的热轧高压除鳞 系统的安全节能控制装置，其特征在于包括以下步骤S100)根据高压除鳞工艺要求确定系统的设定出水压力，根据最低工艺压力和最低储能罐液位要求，设定系统压力的上限和下限；S200)实时检测变频泵运行状态的步骤，其中，至少包括S220)通过所述的压力检测单元实时检测系统压力，S240)通过所述的液位检测单元实时检测储能罐的液位；S300)运算控制单元的可编程控制器读取系统压本文档来自技高网...

【技术保护点】
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不同区域的若干个除鳞点，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组的开启数量，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。...

【技术特征摘要】
1.一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不同区域的若干个除鳞点，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组的开启数量，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。2.根据权利要求I所述的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置，其特征在于所述的运算控制单元包括中央处理器(CPU)和可编程控制器(PLC)5CPU通过现场总线单元连接到所述的钢坯跟踪信号单元，根据钢坯品种和轧制工艺确定高压除磷的最大需水量和系统压力的上限和下限，计算得出除鳞水压力设定值；传送到PLC的设定值输入端；变频泵的系统压力反馈到PLC的反馈输入端，由PLC进行PID调节运算，输出变频泵的出水频率设定值，通过变频频率给定单元传送到变频电机驱动单元。3.根据权利要求I所述的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置，其特征在于所述的钢坯跟踪信号单元包括钢坯位置信号单元、钢坯数量信号单元、除鳞点数量信号单元和除鳞点状态信号单元；所述各个信号单元连接在现场总线单元上，所述的运算控制单元通过现场总线单元轮询所述各个信号单元，实时获取热轧生产线上的钢坯位置、数量以及除鳞点数量和除鳞点的喷射阀组开关状态信号，并据此测算每块钢坯到达各个除鳞点的时间和喷射阀组的开启时序，推算各个除鳞点和除鳞点组合所需要的流量，通过变频频率给定单元对变频泵的转速进行前馈修正。4.根据权利要求I所述的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置，其特征在于所述的安全节能控制装置设有监控报警单元，所述的变频泵运行状态信号单元还包含温度检测单元；所述的监控报警单元包括报警控制单元和状态显示单元；所述的报警控制单元通过钢坯跟踪信号单元和变频泵运行状态信号单元获取系统运行状态，并将获取的系统运行状态显示在状态显示单元；在系统异常状态下，所述的报警控制单元通过状态显示单元显示报m样自目 I R ο5.根据权利要求I所述的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置，其特征在于所述的安全节能控制装置设有手动控制输入单元；在系统异常状态下，所述的安全节能控制装置可通过所述的手动控制输入单元接收除鳞预选信号，通过控制单元按照预选的工艺参数手动控制高压除鳞系统。6.一种热轧高压除鳞安全节能控制装置的控制方法，用于权利要求1-5之任一项权利要求所述的热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，詹世明，
申请(专利权)人：宝钢不锈钢有限公司，
类型：发明
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