专利名称：高压水除鳞系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用变频技术、宽窄除鳞控制、大流量SDS型双壳体叶轮对称布置除鳞泵、隔膜式蓄势罐缓冲减振、全自动除鳞操作控制的高压水除鳞系统。
背景技术：
名词解释L1、L2控制系统即基础自动化级(L1)和过程控制计算机级(L2)。其中基础自动化级包括电气自动化和仪表自动化，采用PLC系统完成顺序控制、相关仪表的采样、执行机构的控制。过程控制计算机级实现对机组设备的各种参数进行长时间的连续记忆功能，对动态过程的干扰量有快速反应的能力。一方面利用工艺规范和数学模型进行多参数的设定计算，向控制设备下达设定值；另一方面通过测量值收集和分析，执行控制参数的自适应和自学习功能，提高设定值的准确性，实现再控制过程，达到控制目标的最优化。
该自动化控制系统由上位监控计算机、PLC可编程控制器、交流变频调速装置、网络、现场检测设备、现场控制设备等组成。其中下位机系统使用TOSHIBAV-series PLC完成现场监测、数据处理；上位机系统采用工业PC机实现对现场数据可视化的监控。
高压水除鳞采用高压射流切割原理，通过喷嘴喷射出的高压水，打击在钢坯表面，通过除鳞箱去除炉生氧化铁皮，再通过四辊轧机上除鳞喷嘴去除再生氧化铁皮。
除鳞效果的好坏直接影响钢板产品的表面质量及轧辊寿命，除鳞不净将导致钢板表面麻坑，增加轧辊磨损。高压水除鳞系统一般由高压水泵站、高压管路、控制阀台、除鳞箱、机上除鳞器、电控系统等部分组成。
目前国内外常见中厚板(卷)轧机高压水除鳞系统的工艺流程见图1，其主要设备配置有自清洗过滤器1，交流电机及液力耦合器2，单壳体串联式离心泵3，机旁操作柜4，最小流量阀组5，电动控制阀及止回阀组6，除鳞箱喷射阀组7，低压预充阀组8，蓄势罐及水位控制装置9，蓄势罐及水位控制装置9一般为四组，机上除鳞喷射阀组10，除鳞箱高效喷嘴11，机上除鳞集器12，高效除鳞喷嘴13，电气控制柜14，浊循环水供水系统15。
现有高压水除鳞系统的工作过程是当系统不除鳞时，除鳞箱喷射阀组7及机上除鳞喷射阀组10均关闭，离心泵3先高压向蓄势罐9充水，当蓄势罐水位达到高水位时，高水位控制液位计9发讯到控制电气控制柜14，电气控制柜14发出指令使液力耦合器2脱开，最小流量阀组5打开，使离心泵3在低压小流量下运转。
当系统除鳞时，除鳞箱喷射阀组7或机上除鳞喷射阀组打开，电气控制柜14发出指令使使液力耦合器2合龙，最小流量阀组5关闭，离心泵3高压大流量向除鳞箱喷射阀组7或机上除鳞喷射阀组10供水，同时蓄势罐9控制阀打开向除鳞箱喷射阀组7或机上除鳞喷射阀组供水。当蓄势罐9水位达到低水位时，蓄势罐9控制阀关闭；当除鳞结束后，除鳞箱喷射阀组7或机上除鳞喷射阀组10关闭，蓄势罐9控制阀打开，离心泵3继续向蓄势罐9充水，当蓄势罐9水位达到高水位时，离心泵3又在低压小流量下运转。
现有的高压水除鳞系统虽然可以选择较小流量的高压泵，投资少；但是缺点更加明显，要求有较大的厂房，设备重量大，自动化程度低，要求有专人操作，蓄势罐9容易发生跑水跑气事故，系统压力波动较大，系统压力不能根据板坯材质、温度而自适应调节，系统升降压时间较长导致能耗浪费及影响轧制节奏，除鳞器设计不能根据轧件宽度来控制喷嘴的开闭数量，导致能源浪费。
发明内容为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种采用变频技术、宽窄除鳞控制、大流量SDS型双壳体叶轮对称布置除鳞泵、隔膜式蓄势罐缓冲减振、全自动除鳞操作控制的高压水除鳞系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是高压水除鳞系统，包括清洗过滤器和最小流量阀组，在清洗过滤器后依次设有隔膜式蓄水罐、除鳞泵组，在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，通过变频控制系统、L1、L2级控制操作系统实现高效节能自动除鳞。
所述除鳞泵组为双壳体叶轮对称布置。
所述机上除鳞喷射阀组分成两组控制宽除鳞与窄除鳞，该两组既能同时喷射，又能分组喷射。
所述机上除鳞集管、高效除鳞喷嘴的控制与除鳞喷射阀组的控制相适应。
所述除鳞泵组旁设置有机旁触摸屏；机旁触摸屏主要用于检修或调试时在机旁启停除鳞泵组，正常生产时不用。
除鳞泵组的起停正常时除鳞泵组的启停通过点击主机操作室L2级计算机的起停菜单来实现。除鳞泵起动后不除鳞时处于低压运转状态。
除鳞箱除鳞当除鳞箱前辊道旁的热金属检测器检测到从加热炉送过来的红坯时，向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令最小流量阀组关闭、除鳞泵组在变频控制系统作用下迅速将转速提升到工作所需转速，其升速时间为4-6秒，当工作压力与流量建立后，除鳞箱喷射阀组打开，其开启时间为1-3秒，此时钢坯正好到达除鳞箱除鳞集管位置，开始除鳞；当钢坯尾部通过除鳞箱除鳞集管时，除鳞箱后辊道旁的热金属检测器向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令除鳞箱喷射阀组关闭，其关闭时间2-4秒，停止除鳞，最小流量阀组打开，除鳞泵组在变频控制系统作用下迅速将转速降到20-30％的转速，其降速时间为4-6秒，除鳞泵组低速低压运转。
机上除鳞的工作过程是主机操作室L1、L2级控制操作系统根据轧制程序决定是否需要除鳞及除鳞道次分配情况，当选择奇道次除鳞时，如1、3、5、7道次；根据来料尺寸自动选择宽窄除鳞模式；根据轧制程序，如轧制程序中所包括的轧制温度、钢种、道次分配信息，选择不同钢种不同温度不同宽度条件下的除鳞压力与流量，然后发出指令控制变频器动作。当轧制道次需要除鳞时，轧机前或后辊道旁的热金属检测器向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令最小流量阀组关闭、除鳞泵组在变频控制系统作用下迅速将转速提升到工作所需转速，其升速时间为4-6秒，当工作压力与流量建立后，机上宽或窄除鳞喷射阀组打开，其开启时间为1-3秒，此时钢坯正好到达机上除鳞集管位置，开始除鳞；当钢坯尾部通过除鳞箱除鳞集管时，轧机后或前辊道旁的热金属检测器向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令机上宽或窄除鳞喷射阀组关闭，其关闭时间2-4秒，停止除鳞，最小流量阀组打开，除鳞泵组在变频控制系统作用下迅速将转速降到20-30％的转速，其降速时间为4-6秒，除鳞泵组低速低压运转。
本发明的积极效果是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；采用变频调速技术能根据钢种情况调整除鳞压力，将升降速时间缩短至5-8秒，延长了使用寿命，提高了系统的可靠性和稳定性，节能效果好。
高压水泵入口设置隔膜式蓄势罐，避免低压进水管路冲击振动。因高压水泵在低压低速运转与高压高速运转时流量变化很大，一般相差4至5倍，且这种变化必须在几秒钟内完成，这时对低压供水管路就会产生较大的流量冲击，严重时会导致泵吸水不够而产生气蚀，管路剧烈振动。
如按每小时轧制为11块坯料(单重约20t)，轧制道次为11道，每块坯除鳞次数为5次(其中粗除鳞1次)，这样采用两种不同的控制方式每轧1块坯可节约用电10s×5×(200N/m2×429m3/h-30N/m2×100m3/h)×105÷3600＝1.15×108W＝32KWh年节约电为32KWh×12×24×365×95％＝3195648KWh≈3.2×106KWh本发明采用宽、窄除鳞独立和联用控制，满足不同宽度坯料对除鳞水流量的要求，达到节能降耗目标。如宽喷时喷嘴总数为92个、单个喷嘴流量为60.37l/min，窄喷时喷嘴总数为76个，根据轧机实际除鳞次数与时间，约有30％的轧制时间使用机上除鳞，则采用宽窄喷单独控制后每年可以节电(92-76)×60.37l/min×10-3×60×24×365×30％×200N/m2×105＝3×1012W＝0.83×106KWh本发明高压水泵入口设置隔膜式蓄势罐，避免低压进水管路冲击振动，因高压水泵在低压低速运转与高压高速运转时流量变化很大(一般相差4-5倍)，且这种变化必须在几秒钟内完成，这种对低压供水管路就会产生较大的流量冲击，严重时会导致泵吸水不够而产生气蚀，管路剧烈振动。
本发明采用触摸屏与远程计算机控制，通过L1、L2级计算机系统实现自动除鳞操作，泵站及除鳞操作不需人工操作。
本发明采用SDS型双壳体叶轮对称布置除鳞泵，实现设备的稳定可靠可控免维护使用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明现有技术的工艺流程方框图；图2是本发明的工艺流程方框图。
具体实施方式
参见图1，一种高压水除鳞系统，设备配置主要包括自清洗过滤器1、隔膜式蓄势罐2、双壳体叶轮对称布置离心泵组3、机旁触摸屏4、最小流量阀组5、电动控制阀及止回阀组6、除鳞箱喷射阀组7、低压预充阀组8、窄除鳞喷射阀组9、宽除鳞喷射阀组10、变频控制系统11、L1、L2级控制操作系统12、宽除鳞集管13、窄除鳞集管14、高效除鳞喷嘴15、除鳞箱除鳞集管16、浊循环水供水系统17。
当系统不除鳞时，除鳞箱喷射阀组7及机上除鳞喷射阀组10均关闭，最小流量阀组5打开，双壳体叶轮对称布置离心泵组3在变频控制器11及L1、L2级控制操作系统12的控制下以20-30％的转速低速低压运转。
当系统除鳞时，除鳞箱或机前辊道旁的热金属检测器检测到需要来料的钢坯，向L1、L2级控制操作系统12发出位置信号，最小流量阀组5关闭，L1、L2级控制操作系统12控制双壳体叶轮对称布置离心泵组3及变频控制器11迅速将转速提升到工作所需转速，满足除鳞要求的压力，升速时间约为5秒，当工作压力建立后，除鳞箱气动喷射阀组7或窄除鳞喷射阀组9或宽除鳞喷射阀组10打开，开启时间约2秒，此时钢坯正好到达除鳞箱集管16或宽除鳞集管13或窄除鳞集管14位置。
当钢坯尾部通过除鳞箱集管16或宽除鳞集管13或窄除鳞集管14后，热金属检测器检测向L1、L2级控制操作系统12发出位置信号除鳞箱气动喷射阀组7或窄除鳞喷射阀组9或宽除鳞喷射阀组10关闭，关闭时间约3秒，最小流量阀组5打开，同时L1、L2级控制操作系统12控制双壳体叶轮对称布置离心泵组3及变频控制器11迅速将转速降到20-30％的转速，降速时间约为5秒，双壳体叶轮对称布置离心泵组3低速低压运转。
本发明采用变频技术、宽窄除鳞控制、国内设计大流量SDS型双壳体叶轮对称布置除鳞泵、隔膜式蓄势罐缓冲减振，全自动除鳞操作控制等技术在中厚板(卷)轧机高压水除鳞系统中均为首次使用，能耗指标及维护费用、自动化程度均达到国际先进水平。
权利要求
1.高压水除鳞系统，包括清洗过滤器和最小流量阀组，其特征是在所述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，通过变频控制系统、L1、L2级控制操作系统实现高效节能自动除鳞。
2.根据权利要求1所述的高压水除鳞系统，其特征是所述除鳞泵组为双壳体叶轮对称布置。
3.根据权利要求1所述的高压水除鳞系统，其特征是所述机上除鳞喷射阀组分成两组控制宽除鳞与窄除鳞，该两组既能同时喷射，又能分组喷射。
4.根据权利要求1或3所述的高压水除鳞系统，其特征是所述机上除鳞集管、高效除鳞喷嘴的控制与除鳞喷射阀组的控制相适应。
5.根据权利要求1或2所述的高压水除鳞系统，其特征是所述除鳞泵组旁设置有机旁触摸屏。
6.根据权利要求1或2所述的高压水除鳞系统，其特征是除鳞泵组的起停正常时除鳞泵组的启停通过点击主机操作室L2级计算机的起停菜单来实现。除鳞泵起动后不除鳞时处于低压运转状态。
7.根据权利要求1所述的高压水除鳞系统，其特征是所述除鳞箱除鳞的工作过程是当除鳞箱前辊道旁的热金属检测器检测到从加热炉送过来的红坯时，向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令最小流量阀组关闭、除鳞泵组在变频控制系统作用下迅速将转速提升到工作所需转速，升速时间为4-6秒，当工作压力与流量建立后，除鳞箱喷射阀组打开，开启时间为1-3秒，此时钢坯正好到达除鳞箱除鳞集管位置，开始除鳞；当钢坯尾部通过除鳞箱除鳞集管时，除鳞箱后辊道旁的热金属检测器向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令除鳞箱喷射阀组关闭，关闭时间2-4秒，停止除鳞，最小流量阀组打开，除鳞泵组在变频控制系统作用下迅速将转速降到20-30％的转速，降速时间为4-6秒，除鳞泵组低速低压运转。
8.根据权利要求1所述的高压水除鳞系统，其特征是所述机上除鳞的工作过程是主机操作室L1、L2级控制操作系统根据轧制程序决定需要除鳞及除鳞道次分配情况，如选择奇道次除鳞，根据来料尺寸自动选择宽窄除鳞模式；根据轧制程序，在轧制程序中包括轧制温度、钢种和道次分配的信息，选择不同钢种不同温度不同宽度条件下的除鳞压力与流量，然后发出指令控制变频器动作；当轧制道次需要除鳞时，轧机前或后辊道旁的热金属检测器向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令最小流量阀组关闭、除鳞泵组在变频控制系统作用下迅速将转速提升到工作所需转速，升速时间为4-6秒，当工作压力与流量建立后，机上宽或窄除鳞喷射阀组打开，开启时间为1-3秒，此时钢坯正好到达机上除鳞集管位置，开始除鳞；当钢坯尾部通过除鳞箱除鳞集管时，轧机后或前辊道旁的热金属检测器向主机操作室L1、L2级控制操作系统发出位置检测信号，L1、L2级控制操作系统发出控制指令机上宽或窄除鳞喷射阀组关闭，其关闭时间2-4秒，停止除鳞，最小流量阀组打开，除鳞泵组在变频控制系统作用下将转速降到20-30％的转速，降速时间为4-6秒，除鳞泵组低速低压运转。
全文摘要
本发明涉及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。本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；采用变频调速技术能根据钢种情况调整除鳞压力，将升降速时间缩短至5－8秒，延长了使用寿命，提高了系统的可靠性和稳定性，节能效果好。
文档编号B21B45/04GK1775399SQ200510032519
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月9日 优先权日2005年12月9日
发明者江业泰, 郑龙弟, 高青, 罗祯伟 申请人:广东韶钢松山股份有限公司