专利名称：去氧化皮设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种去氧化皮设备，用于在热轧机中去氧化皮，包括至少一个液压泵，所述液压泵利用泵电机驱动。本发明还涉及一种用于运行去氧化皮设备的方法。
背景技术：
液压的去氧化皮设备(去鳞机)是热轧机的几乎不可舍弃的组成部分。通过将处于高压下的水利用专用喷嘴喷射到材料表面上，实现了对轧制物表面去氧化皮。随着薄板坯浇铸和轧制设备的发展需要越来越高的运行压力。去氧化皮设备目前以ISObar至400bar之间的运行压力工作。离心泵或活塞泵用于产生压力。活塞泵的缺陷是不均匀的输送，它引起泵出口上的压力波动或者压力脉动。在离心泵中运行特性直接与转速、叶轮形状和叶轮直径有关。离心泵的特征在于无脉动和相对微小的购置成本。去氧化皮设备的泵利用泵电机以2000kW至3000kW的功率范围驱动。通常泵电机设计为具有固定转速的电网驱动的高压电机。连接到50Hz的电网电源上产生例如3000转/分钟的转速。一般的电源电压在6kV至IOkV的范围内。在浇铸或轧制过程期间定期地出现中断，在所述中断期间不进行去氧化皮。因此规定方法用于控制或中断穿过喷嘴排出水。按照现有技术去氧化皮设备的泵在去氧化皮间歇期间在内部循环(旁路)中在部分负荷下以固定转速工作。水压和水流量根据工艺需要通过截止阀调整。通过节流阀和旁路改变泵的输送流是常用的且简单的方法，它只需微少的投资成本。在此缺陷是，在输送流在去氧化皮间歇期间减小时还总是需要高的泵电机功率。以固定转速运行的离心泵的特性曲线在这种方法中保持不变。仅仅设备特性曲线发生改变，它在与泵特性曲线的相交点中确定泵的运行点。尽管输送流降低，但是同时水压升高，由此仅很少地减小功率。即泵电机的能耗在去氧化皮间歇期间也保持较高。
发明内容
本发明的任务在于，对于开头提到的形式的去氧化皮设备给出与现有技术相比的改善。按照本发明该任务通过按照权利要求1的去氧化皮设备和按照权利要求12的方法解决。在从属权利要求中给出有利的方案。所述去氧化皮设备，用于在热轧机中去氧化皮，包括至少一个液压泵，所述液压泵利用泵电机驱动。这种泵电机设计为可变极的电机并且与控制器连接，所述控制器设置用于在去氧化皮工作时间与去氧化皮间歇之间变极。可变极的交流电机的定子因此具有至少两个绕组系统，它们引起动子的不同转速。通过这种方式在去氧化皮间歇期间，通过利用变极降低泵电机的转速实现显著的节能。通过在变化的泵特性曲线上的新运行点显著减小泵电机的负荷。与利用变频器调节频率相比投资费用有限，因为只需略微改变泵电机和匹配控制器。此外按照本发明的解决方案具有更好的效率。无需如在变频器运行情况下的电机的特殊绝缘。与已知的具有固定转速的解决方案相比，通过在起转期间变极改善在固定的电源电网上的电网特性。此外泵的快速起动在全部功率上都可行。除了维护过程或者其它符合计划的或者计划外的停机，热轧设备连续地运行。因此去氧化皮设备几乎整年运行。考虑到泵电机的高功率，通过在去氧化皮间歇中转速的减半已经实现可观的节能。此外在工作时间中降低设备部件的要求，由此提高去氧化皮设备的使用寿命。在按照本发明的去氧化皮设备中通常不再需要旁路。仍然设置的旁路会导致设备特性曲线的变化。伴随而来的运行点变化对于减小在去氧化皮间歇期间的能耗只有微小的作用。在本发明的有利的方案中规定，为了产生压力并联多个泵，其中每个泵利用可变极的泵电机驱动。尤其对于宽带钢热轧机机列或者厚板轧机机列有意义的是，使用2至3个泵。除了更少的投资成本以外，这还意味着简单的维修方案，因为在有缺陷时通常仅一个设备必须更换。此外在具有多个泵的大型设备中提高了可达到的节能的意义。有利的是，设有冗余的泵。泵在待命运行中与在正常运行中工作的泵并联。在故障或者计划的更换泵时使用附加的泵，由此避免中断浇铸或轧制过程。此外有利的是，利用一个公共的控制器控制每个泵电机。在热轧机中的去氧化皮设备通常具有功率增强的控制器(例如SIMATIC S7)。因此有意义的是，设置所述控制器用于所有泵电机的变极。然后控制器监控所有的转换或起动，从而使得例如在从高转速转换到低转速时不会出现不期望的超同步制动。在本发明的简单的方案中规定，每个泵电机具有两个绕组系统，它们交替地利用变极连接到电源电压上。在此有利的是，各个泵电机的第一绕组系统设计为四极，并且各个泵电机的第二绕组系统设计为两极。因此通过从第二绕组系统转换到第一绕组系统使泵电机的转速减半。这种减半足以实现在去氧化皮间歇期间可观的节能。有意义的是，各个泵电机包括具有用于变极的真空接触器的中压配电单元。所述真空接触器利用控制器控制并且作为常见的断路器还允许更多的切换循环。为了利用控制器监控转换过程，有利的是，使各个泵电机与转速探测器耦合。在从更高的转速转换到更低的转速时将获得的电机转速与同步转速比较并且以这种方式避免超同步制动。例如各个泵电机在转换期间短时间地离开电网。电机自主地向下制动。在这个阶段中实现变极。一旦电机转速达到更低的同步转速，控制器就将电机重新连接到电源电网上。对每个泵电机只具有两个中压接触器的简单的连接结构规定，各个泵电机的绕组系统设计为两个分开布置的绕组系统。替代于此有意义的是，各个泵电机的两个绕组系统以星形/双星形连接或以三角形/双星形连接布置。通过这种方式实现各个定子的紧凑的结构。按照本发明的方法规定，各个泵电机的两个绕组系统利用控制器交替地连接到电源电压上。在此各个泵电机有利地在去氧化皮间歇期间通过第一绕组系统运行并且在去氧化皮工作时间期间通过第二绕组系统运行。
有意义的是，所述控制器设置用于在从一个绕组系统转换到另一绕组系统期间监控是否出现超同步的制动。此外有利的是，在各个泵电机起动过程期间利用控制器从一个绕组系统转换到另
一绕组系统。
下面以示例的方式借助于
本发明。附图以示意图示出
图1定子的星形/双星形连接
图2用于通过星形/双星形连接或三角形/双星形连接变极的连接结构图3定子的两个分开的绕组系统图4用于通过两个分开的绕组系统变极的连接结构图5特性曲线。
具体实施例方式在图1中示出泵电机M的两个绕组系统，其中它们以所谓的星形/双星形连接布置。在图1的左侧，四极的第一绕组系统以星形连接示出。在星形结构的每个分支中分别串联地布置两个绕组。在分支的端部上存在第一定子接头1U、1V、1W。在一个分支的每两个绕组之间存在第二定子接头2U、2V、2W。在通过第一绕组系统运行期间仅第一定子接头1U、
IV、IW连接到电源电压上。通过使第一定子接头1U、IV、Iff与电源电压分开并且相互连接，产生双极的第二绕组系统。此外将第二定子接头2U、2V、2W连接到电源电压上。由此得到双星形连接。在具有第一绕组系统的星形连接期间电机以低转速运转。转换到具有第二绕组系统的双星形连接上会引起更高的电机转速。在此功率比约为O. 3:1。类似的变体是三角形/双星形连接。它与上述的连接不同在于，第一绕组系统以三角形连接布置。三角形连接的每个分支仍然分别具有两个串联布置的绕组。在三角形的角点上存在第一定子接头1U、1V、1W。在一个分支的每两个绕组之间存在第二定子接头2U、2V、2W。用于在第一与第二绕组系统之间转换的外部连接保持不变。所述通过在星形或三角形连接与双星形连接之间转换的变极又称为达兰得(Dahlanderschaltung)连接。在图2中示出达兰得连接的示例的外部连接。第二定子接头2U、2V、2W能够通过第一接触器Ql连接到电源电压的相L1、L2、L3上。第一定子接头1U、1V、1W能够通过第二接触器Q2连接到电源电压的相L1、L2、L3上并且能够通过第三接触器Q3相互连接。在第一和第二接触器Q1、Q2前面分别布置电机保护开关QS1、QS2。代替两个保护开关QS1、QS2也可以在公共的连接导线中布置仅一个保护开关。其它公知的保护装置也可以保证适当地保护泵电机M。优选构造为真空接触器的接触器Q1、Q2、Q3和保护开关与控制器STR连接。转速探测器D的信号也输送给这个控制器。利用控制器STR实现变极。此外控制器STR监控起动和转换过程，从而在从高转速转换到低转速时不会导致超同步的制动。此外泵电机M利用变极起转，由此与具有固定转速的系统相比显著降低在固定电网上的起动电流。控制器还设置用于执行保护功能。属于所述保护功能例如有保护免受过电流(i2t-监控)并且限制切换循环到对于接触器允许的值。根据对去氧化皮设备的要求将附加的泵P2、P3、PS连接到控制器STR上。在此例如几个泵P1、P2、Pn在正常运行中工作并且泵PS在待命运行中工作。所有泵P1、P2、Pn、PS利用公共的控制器STR的控制简化了协调的起转和单个泵P1、P2、Pn、PS的转换。所有处于使用中的泵Pl、P2、Pn的变极可以同步或者先后地实现。在先后变极的情况下布置多个泵P1、P2、Pn有助于，不冲击地降低或提高压力。因此保持系统低负荷。在图3和4中示出本发明的替代方案。图3示出定子的两个相互分开的绕组系统。左侧示出的四极的第一绕组系统是具有第一定子接头1U、1V、1W的星形连接。右侧示出的两极的绕组系统是具有第二定子接头2U、2V、2W的星形连接。图4示出用于在两个分开的绕组系统之间转换的示例的连接结构。在此布置两个接触器Q1、Q2，利用它们可以将绕组系统分别连接到电源电压的相L1、L2、L3上。此外设有保护装置F1、F2、F3用于过电流保护。这些保护装置F1、F2、F3同样与接触器Ql、Q2—样与控制器STR连接。在此控制器STR具有上面对于图2所述的功能。尤其通过两个分开的绕组系统可以实现不同的极数并进而实现转速比。本发明同样延伸到具有多于两个绕组系统的定子。尽管由此使连接结构复杂化，但是这例如对于具有特殊要求的去氧化皮设备是有意义的，例如在起动期间电流消耗方面。在图5中示出泵P1、P2、Pn、PS和去氧化皮设备的特性曲线。在上面的曲线图中示出输送高度H关于输送量Q的关系。下面的曲线图示出泵或电机功率L关于输送量Q的关系。对于没有旁路的使用情况而言设备特性曲线A不改变。但是由于从高转速到低转速的变极泵特性曲线W1、W2发生改变。在此总是得到设备特性曲线A与泵特性曲线Wl或W2之间的交点作为运行点B1、B2。如果在去氧化皮间歇期间输送量从100%降低到50%，则输送高度也从100%降低到例如25%。所述转换引起了，功率L从100%降低到例如12. 5%。转速的减半(例如在50Hz电网频率时从3000转/分钟到1500转/分钟)也产生显著的功率下降(约1/8)。因此通过变极降低泵电机转速对于去氧化皮设备是简单且有效的节能方案。此外本发明可以用于现有的设备，其中改装费用是清楚的。在许多情况下通过降低能源成本可以在2-3年内回收投资成本。
权利要求
1.一种去氧化皮设备，用于在热轧机中去氧化皮，包括至少一个液压泵(P1)，所述液压泵利用泵电机(M)驱动，其特征在于，所述泵电机(M)设计为可变极的电机并且所述泵电机(M)与控制器(STR)连接，所述控制器设置用于在去氧化皮工作时间与去氧化皮间歇之间变极。
2.如权利要求1所述的去氧化皮设备，其特征在于，并联多个泵(Pl、P2、Pn)，其中每个泵(P1、P2、Pn )利用可变极的泵电机(M)驱动。
3.如权利要求1或2所述的去氧化皮设备，其特征在于，设有附加的泵(PS)在待命运行中。
4.如权利要求2或3所述的去氧化皮设备，其特征在于，利用公共的控制器(STR)控制每个泵电机(M)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的去氧化皮设备,其特征在于,每个泵电机(M)具有两个绕组系统，它们能够交替地利用变极连接到电源电压上。
6.如权利要求5所述的去氧化皮设备，其特征在于，各个泵电机(M)的第一绕组系统设计为四极并且各个泵电机(M)的第二绕组系统设计为两极。
7.如权利要求1至6中任一项所述的去氧化皮设备，其特征在于，各个泵电机(M)包括具有用于变极的真空接触器(Ql、Q2、Q3)的中压配电单元并且所述真空接触器(Ql、Q2、Q3)利用所述控制器(STR)控制。
8.如权利要求1至7中任一项所述的去氧化皮设备，其特征在于，各个泵电机(M)与转速探测器(D)耦合。
9.如权利要求5至8中任一项所述的去氧化皮设备，其特征在于，各个泵电机(M)的绕组系统设计为两个分开布置的绕组系统。
10.如权利要求5至8中任一项所述的去氧化皮设备,其特征在于,各个泵电机(M)的两个绕组系统以星形/双星形连接布置。
11.如权利要求5至8中任一项所述的去氧化皮设备，其特征在于，各个泵电机(M)的两个绕组系统以三角形/双星形连接布置。
12.一种用于控制如权利要求1至11中任一项所述的去氧化皮设备的方法，其特征在于，各个泵电机(M)的两个绕组系统利用控制器(STR)交替地连接到电源电压上。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在去氧化皮间歇期间各个泵电机(M)通过第一绕组系统运行并且在去氧化皮工作时间期间各个泵电机(M)通过第二绕组系统运行。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在从一个绕组系统转换到另一绕组系统期间利用控制器(STR)监控是否出现超同步的制动。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在各个泵电机(M)起动过程期间利用控制器(STR)从一个绕组系统转换到另一绕组系统。
全文摘要
本发明涉及一种去氧化皮设备，用于在热轧机中去氧化皮，包括至少一个液压泵(P1)，所述液压泵利用泵电机(M)驱动。在此，所述泵电机(M)设计为可变极的电机并且与控制器(STR)连接，所述控制器设置用于在去氧化皮工作时间与去氧化皮间歇之间变极。通过这种方式在去氧化皮间歇期间，通过利用变极降低泵电机(M)的转速，实现显著的节能。
文档编号B21B45/08GK103052454SQ201180039901
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年8月18日
发明者J.格奥尔基 申请人:西门子公司