蒸汽喷射冷却装置及系统的制作方法

1.本发明实施例涉及炼钢冷却系统技术领域，尤其涉及一种蒸汽喷射冷却装置及系统。


背景技术：

2.在钢厂的炼钢过程中，蒸汽喷射系统是一种常用的抽真空系统，主要用于钢水的脱气，并通过钢水循环使得非金属夹杂物上浮、均匀钢水成分和温度，同时通过物料添加系统使其具有脱氧、脱碳、脱硫、脱磷、成分微调等多项冶金功能。在这个过程中，冷却抽出的高温气体及蒸汽是非常重要的一环。
3.而目前的冷却系统，并不支持频繁启停，同时需要通过手动开关来控制系统启停，导致正常使用过程中，冷却系统需要不间断的持续运作，不能在需要时进行对应启停。通常情况下，钢厂每天使用的炉数为20炉，每炉使用30分钟，这就导致在不需要冷却时，冷却系统也一直维持开机状态，持续的耗电，从而使得能源浪费极大。


技术实现要素：

4.本发明提供一种蒸汽喷射冷却装置及系统，用以解决现有冷却系统不能在需要时进行对应启停，导致的能源浪费极大的问题。
5.一方面，本发明提供一种蒸汽喷射冷却装置，包括：
6.变频装置及冷却水循环单元；
7.所述变频装置与所述冷却水循环单元通信连接；
8.所述变频装置，用于接收炼钢罐的罐盖状态信号，并根据所述罐盖状态信号控制所述冷却水循环单元的启动或停止；
9.所述冷却水循环单元，用于在所述变频装置的控制下对蒸汽喷射真空装置从炼钢罐中的钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。
10.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却装置，所述罐盖状态信号包括：揭盖信号和封盖信号；
11.所述变频装置，具体用于在接收所述封盖信号时，根据所述封盖信号控制所述冷却水循环单元的启动，在接收到所述揭盖信号时，根据所述揭盖信号控制所述冷却水循环单元停止。
12.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却装置，所述变频装置包括：热水泵变频器控制柜及冷水泵变频器控制柜，所述冷却水循环单元包括：热水泵及冷水泵；
13.所述热水泵变频器控制柜与所述热水泵通信连接，所述冷水泵变频器控制柜与所述冷水泵通信连接；
14.所述热水泵变频器控制柜，用于根据所述罐盖控制信号控制所述热水泵启动或停止；
15.所述冷水泵变频器控制柜，用于根据所述罐盖控制信号控制所述冷水泵启动或停
止。
16.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却装置，所述冷却水循环单元还包括：冷凝器，热水池及热水池自吸箱；
17.所述热水池和所述热水池自吸箱自下而上设置，所述热水泵设于所述热水池上方；所述热水池与所述热水池自吸箱的输入端管道连接，所述热水池自吸箱的输出端与所述热水泵的输入端管道连接；
18.所述热水池自吸箱，用于从热水池中吸入热水，并储存预设体积容量的热水；
19.所述热水泵，用于将所述热水池自吸箱中的热水泵出到所述冷凝器进行冷凝。
20.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却装置，所述预设体积容量大于或等于所述热水泵输入管道的储水体积的预设倍数。
21.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却装置，所述热水池中设置有液位传感器；
22.所述液位传感器与所述热水泵变频器控制柜通信连接；
23.所述液位传感器，用于测量所述热水池中的热水的液位信息，并将所述液位信息发送给所述热水泵变频器控制柜；
24.所述热水泵变频器控制柜，用于根据所述液位信息采用pid算法控制所述热水泵的吸水功率。
25.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却装置，所述冷水泵变频器控制柜与所述蒸汽喷射真空装置通信连接；
26.所述冷水泵变频器控制柜，用于获取所述蒸汽喷射真空装置中蒸汽喷射泵的型号信息，并根据所述型号信息控制所述冷水泵的吸水功率。
27.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却装置，所述冷却水循环单元还包括冷水池，所述冷水泵的输入端与所述冷水池管道连接，所述冷水泵的输出端与所述蒸汽喷射真空装置管道连接。
28.另一方面，本发明提供一种蒸汽喷射冷却系统，包括：蒸汽喷射真空装置、炼钢罐及如上述任一项所述的蒸汽喷射冷却装置；
29.所述蒸汽喷射冷却装置与蒸汽喷射真空装置管道连接，所述蒸汽喷射冷却装置与所述炼钢罐通信连接；
30.所述蒸汽喷射真空装置，用于对所述炼钢罐抽真空，并输出钢水产生的气体和蒸汽；
31.所述蒸汽喷射冷却装置，用于接收炼钢罐发出的罐盖状态信号，并根据所述罐盖状态信号控制其对所述钢水产生的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。
32.进一步地，如上所述的蒸汽喷射冷却系统，所述炼钢罐包括：罐盖，所述罐盖上设置罐盖状态传感器；
33.所述罐盖状态传感器与所述蒸汽喷射冷却装置通信连接；
34.所述罐盖状态传感器，用于检测所述罐盖的状态，并生成罐盖状态信号，将所述罐盖状态信号发送给所述蒸汽喷射冷却装置；
35.所述蒸汽喷射冷却装置，具体用于接收罐盖状态传感器发出的罐盖状态信号，并根据所述罐盖状态信号控制其对所述钢水产生的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。
36.本发明实施例提供的一种蒸汽喷射冷却装置及系统，该蒸汽喷射冷却装置包括：
变频装置及冷却水循环单元；所述变频装置与所述冷却水循环单元通信连接；所述变频装置，用于接收炼钢罐的罐盖状态信号，并根据所述罐盖状态信号控制所述冷却水循环单元的启动或停止；所述冷却水循环单元，用于在所述变频装置的控制下对蒸汽喷射真空装置从炼钢罐中的钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。通过设置互相通信连接的变频装置及冷却水循环单元，冷却水循环单元主要用于对蒸汽喷射真空装置从炼钢罐中的钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却。当变频装置接收到炼钢罐的罐盖状态信号时，可以根据罐盖状态信号控制冷却水循环单元的启动或停止；从而在需要进行冷却处理时，启动冷却水循环单元，在不需要进行冷却处理时，停止冷却水循环单元，进而可以实现启停冷却水循环单元的自动化，可有效节约能源，降低成本。
附图说明
37.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
38.图1为本发明一实施例提供的蒸汽喷射冷却装置的结构示意图；
39.图2为本发明另一实施例提供的蒸汽喷射冷却装置的结构示意图；
40.图3为本发明一实施例提供的蒸汽喷射冷却系统的结构示意图；
41.图4为本发明另一实施例提供的蒸汽喷射冷却系统的结构示意图。
42.符号说明：
43.10、变频装置；12、冷水泵变频器控制柜；14、热水泵变频器控制柜；20、冷却水循环单元；21、冷水泵；22、冷水池；23、热水泵；24、热水池自吸箱；25、液位传感器；26、冷凝器；27、热水池；30、蒸汽喷射真空装置；40、炼钢罐；42、罐盖状态传感器；50、蒸汽喷射冷却装置。
44.本发明实施例附图中，图1、图2为了清楚展示本发明实施例的蒸汽喷射冷却装置外部连接关系，在附图中加入了实施例的蒸汽喷射冷却装置与蒸汽喷射真空装置30的连接关系，而本发明实施例的蒸汽喷射冷却装置并不包括蒸汽喷射真空装置30，特此说明。
45.通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
46.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
47.下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
48.图1为本发明一实施例提供的蒸汽喷射冷却装置的结构示意图，如图1所示，本实施例中，蒸汽喷射冷却装置，可以包括：变频装置10及冷却水循环单元20；
49.其中，变频装置10与冷却水循环单元20通信连接。
50.本实施例中，变频装置10，用于接收炼钢罐的罐盖状态信号，并根据罐盖状态信号控制冷却水循环单元20的启动或停止。冷却水循环单元20，用于在变频装置10的控制下对蒸汽喷射真空装置30从炼钢罐中的钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。
51.本实施例中，炼钢罐为进行炼钢的罐体，在炼钢罐中设置有钢水，并在炼钢过程中产生气体和蒸汽。
52.蒸汽喷射真空装置为对炼钢罐抽真空的装置，主要包括蒸汽喷射真空泵。利用蒸汽喷射真空泵将炼钢罐中钢水的氢与氮抽出，保证炼钢的纯度。
53.本实施例中，变频装置10可以包括变频器和可编程逻辑控制器(英文为：programmable logic controller，简称：plc)。冷却水循环单元20中可以包括至少一个水泵。通过plc来接收炼钢罐的罐盖状态信号，并通过变频器调整冷却水循环单元20的水泵功率。罐盖状态信号可以包括封盖信号和揭盖信号；封盖信号为罐盖在封盖时发送的信号，表示罐盖已完成封盖，可以进行抽真空，并对抽真空过程中产生的气体以及蒸汽进行冷却；此时，冷却水循环单元20开启。揭盖信号为罐盖在揭盖时发送的信号，表示罐盖已完成揭盖，钢水抽真空过程已结束。此时，冷却水循环单元20停止。
54.本实施例的蒸汽喷射冷却装置，该蒸汽喷射冷却装置包括：变频装置10及冷却水循环单元20；变频装置10与冷却水循环单元20通信连接；变频装置10，用于接收炼钢罐的罐盖状态信号，并根据罐盖状态信号控制冷却水循环单元20的启动或停止；冷却水循环单元20，用于在变频装置10的控制下对蒸汽喷射真空装置30从炼钢罐中的钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。通过设置互相通信连接的变频装置10及冷却水循环单元20，冷却水循环单元20主要用于对蒸汽喷射真空装置30从炼钢罐中钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却。当变频装置10接收到炼钢罐的罐盖状态信号时，可以根据罐盖状态信号控制冷却水循环单元20的启动或停止；从而在需要进行冷却处理时，启动冷却水循环单元20，在不需要进行冷却处理时，停止冷却水循环单元20，进而可以实现启停冷却水循环单元的自动化，可有效节约能源，降低成本。
55.图2为本发明另一实施例提供的蒸汽喷射冷却装置的结构示意图，如图2所示，本实施例提供的蒸汽喷射冷却装置，在上一实施例提供的蒸汽喷射冷却装置的基础上，对变频装置和冷却水循环单元进行了进一步地细化，则本实施例提供的蒸汽喷射冷却装置还包括以下技术方案。
56.可选地，本实施例中，罐盖状态信号包括：揭盖信号和封盖信号。
57.相应地，变频装置10，具体用于在接收封盖信号时，根据封盖信号控制冷却水循环单元20的启动，在接收到揭盖信号时，根据揭盖信号控制冷却水循环单元20停止。
58.具体地，封盖信号为罐盖在封盖时的状态信号，表示罐盖已完成封盖。若变频装置10接收到封盖信号，表示蒸汽喷射真空装置30可以对炼钢罐进行抽真空，此时需要蒸汽喷射冷却装置对抽真空过程中产生的气体以及蒸汽进行冷却。所以在变频装置10接收到封盖信号时，控制冷却水循环单元20的启动，以对抽真空过程中产生的气体以及蒸汽进行冷却。
59.而揭盖信号为罐盖在揭盖时的状态信号，表示罐盖已完成揭盖。若变频装置10接收到揭盖信号，表示蒸汽喷射真空装置30对炼钢罐的抽真空过程已结束。此时，并不需要蒸汽喷射冷却装置继续对抽真空过程中产生的气体以及蒸汽进行冷却，所以在变频装置10接
收到揭盖信号时，控制冷却水循环单元20停止。
60.可选地，本实施例中，变频装置10可以包括：热水泵变频器控制柜14及冷水泵变频器控制柜12，冷却水循环单元20包括：热水泵23及冷水泵21。
61.其中，热水泵变频器控制柜14与热水泵23通信连接，冷水泵变频器控制柜12与冷水泵21通信连接。
62.本实施例中，热水泵变频器控制柜14，用于根据罐盖控制信号控制热水泵23启动或停止。冷水泵变频器控制柜12，用于根据罐盖控制信号控制冷水泵21启动或停止。
63.其中，热水泵变频器控制柜的尺寸、形状等参数不作限定，冷水泵变频器控制柜的尺寸、形状等参数也不作限定。
64.本实施例中，热水泵变频器14控制柜根据罐盖控制信号控制热水泵21启动或停止的方式可以为线路控制或通信控制。同理，冷水泵变频器控制柜12根据罐盖控制信号控制冷水泵21启动或停止的方式可以为线路控制或通信控制，本实施例中对此不作限定。
65.可以理解的是，热水泵变频器控制热水泵21启动时的吸水功率与冷水泵变频器控制冷水泵21启动时的吸水功率可以是一致的，以便由热水泵、冷水泵、及其他组件构成的蒸汽喷射冷却装置是一个循环装置，对抽出的气体及蒸汽进行冷却。
66.本实施例中，变频装置10包括：热水泵变频器控制柜14及冷水泵变频器控制柜12，冷却水循环单元20包括：热水泵23及冷水泵21。能够使热水泵变频器控制柜14根据罐盖控制信号控制热水泵23的启动或停止，冷水泵变频器控制柜12根据罐盖控制信号控制冷水泵21启动或停止。从而构成了两套蒸汽喷射冷却系统，使两套蒸汽喷射冷却系统独立作业，互不干扰。可选地，本实施例中，冷却水循环单元20还可以包括：冷凝器26，热水池27及热水池自吸箱24。
67.热水池27和热水池自吸箱24自下而上设置，热水泵23设于热水池27上方。热水池27与热水池自吸箱24的输入端管道连接，热水池自吸箱24的输出端与热水泵23的输入端管道连接。
68.其中，热水池自吸箱24，用于从热水池27中吸入热水，并储存预设体积容量的热水。热水泵23，用于将热水池自吸箱24中的热水泵出到冷凝器26进行冷凝。
69.本实施例中，热水池27、热水池自吸箱24及热水泵23的位置关系也可以是热水泵23和热水池自吸箱24位于热水池27的上方，同时，热水泵23与热水池自吸箱24可以位于同一个水平面，保证热水池自吸箱24里面储存的水平面高度大于热水泵23输入管道高度。对于本实施例的热水池自吸箱24及热水泵23的位置关系，只需要保证热水泵23能从热水池自吸箱24抽水，热水池自吸箱24也能从热水池27中吸水并保持预设体积容量热水即可。对于其他位置关系，本实施例不作具体限制。
70.本实施例中，由于现有的冷却水系统中的吸水阀，在频繁的启停中，会产生水泵吸水吸不上来的问题，所以本实施例增加了热水池自吸箱24。热水池自吸箱24是热水泵多次变频启动成功吸水的关键。
71.同时，本实施例中，预设体积容量大于或等于热水泵23输入管道的储水体积的预设倍数。
72.本实施例中，经过多次实验，热水池自吸箱24储存的预设体积容量以大于或等于热水泵23输入管道的储水体积的3倍为佳。
73.可选地，本实施例中，热水池27中设置有液位传感器25。
74.其中，液位传感器25与热水泵变频器控制柜14通信连接。
75.液位传感器25，用于测量热水池27中的热水的液位信息，并将液位信息发送给热水泵变频器控制柜14。热水泵变频器控制柜14，用于根据液位信息采用pid算法(英文为：proportion integral differential)控制热水泵23的吸水功率。
76.本实施例中，通过设置的液位传感器25实时传递热水池27中的热水的液位信息给热水泵变频器控制柜14，热水泵变频器控制柜14获取到液位信息后，采用pid算法实时控制热水泵的吸水功率。
77.本实施例中，通过液位传感器25测量热水池27中的热水的液位信息，并将液位信息发送给热水泵变频器控制柜14，热水泵变频器控制柜14根据液位信息采用pid算法控制热水泵23的吸水功率。热水泵变频器控制柜14能够根据液位信息判断此时热水池27中热水含量，液面变化程度，从而控制热水泵23的功率来达到调整热水池27热水液位的目的，保证热水泵23的抽水持续不断的同时，节约能源。
78.可选地，本实施例中，冷水泵变频器控制柜12与蒸汽喷射真空装置30通信连接。
79.其中，冷水泵变频器控制柜12，用于获取蒸汽喷射真空装置30中蒸汽喷射泵的型号信息，并根据型号信息控制冷水泵21的吸水功率。
80.具体地，本实施例中，蒸汽喷射泵可以多种型号，示例性的，如有5种型号，分别对应不同真空状态，最高可达到高真空0.5乇。每种型号在抽真空时，需要的冷却程度是不同的，通过冷水泵变频器控制柜12根据蒸汽喷射泵的型号信息针对性的调整冷水泵21的吸水功率，可以在提供所需冷却效率的同时节约能源。
81.可选地，本实施例中，冷却水循环单元20还可以包括冷水池22，冷水泵21的输入端与冷水池22管道连接，冷水泵21的输出端与蒸汽喷射真空装置30管道连接。
82.本实施例中，冷水泵21通过抽取冷水池22中的冷却水，不断的给蒸汽喷射真空装置30抽出的气体和蒸汽进行冷却，其中，抽出的气体主要是氢与氮。
83.本实施例的蒸汽喷射冷却装置，通过设置互相通信连接的变频装置10及冷却水循环单元20，冷却水循环单元20主要用于对蒸汽喷射真空装置30从炼钢罐中的钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却。当变频装置10接收到炼钢罐的罐盖状态信号时，可以根据罐盖状态信号中的封盖信号或揭盖信号控制冷却水循环单元20进行对应启动或停止；从而在需要进行冷却处理时，启动冷却水循环单元20，在不需要进行冷却处理时，停止冷却水循环单元20，进而可以实现启停冷却水循环单元的自动化，达到节约能源，降低成本的效果。
84.同时，冷水泵变频器控制柜12，在接收到封盖信号时，对冷水泵21进行对应启动，冷水泵21从冷水池22抽出冷却水对蒸汽喷射真空装置30从炼钢罐中的钢水抽出的气体及蒸汽进行冷却。冷却水在冷却后变成热水，进入热水池27。
85.热水泵变频器控制柜14在接收到封盖信号时，也已启动了热水泵23；此时，流进热水池27的热水经热水泵23泵出到冷凝器26进行冷凝，得到冷凝后的冷却水，并输入到冷水池22中。此为一个冷却水循环。在这个过程中，冷水泵变频器控制柜12通过获取蒸汽喷射泵型号，可以根据不同的蒸汽喷射泵控制冷水泵21调整对应功率，保证冷却效果。热水泵变频器控制柜14通过获取设置在热水池27中的液位传感器25实时传递的热水池27中的热水的液位信息，根据热水的液位信息控制热水泵23调整对应功率，保证冷却水循环的持续性。
86.图3为本发明一实施例提供的蒸汽喷射冷却系统的结构示意图，如图3所示，本实施例中，蒸汽喷射冷却系统，包括：蒸汽喷射真空装置30、炼钢罐40及蒸汽喷射冷却装置50；蒸汽喷射冷却装置50包括变频装置10和冷却水循环单元20。
87.其中，蒸汽喷射冷却装置50与蒸汽喷射真空装置30管道连接，蒸汽喷射冷却装置50与炼钢罐40通信连接。
88.本实施例中，蒸汽喷射真空装置30，用于对炼钢罐40抽真空，并输出钢水产生的气体和蒸汽。蒸汽喷射冷却装置50，用于接收炼钢罐40发出的罐盖状态信号，并根据罐盖状态信号控制其对钢水产生的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。
89.本实施例提供的蒸汽喷射冷却系统中，蒸汽喷射真空装置30的结构与功能与本发明上述实施例一或实施例二提供的蒸汽喷射冷却装置的结构和功能类似，在此不再一一赘述。
90.图4为本发明另一实施例提供的蒸汽喷射冷却系统的结构示意图，如图4所示。
91.可选地，本实施例中，炼钢罐40可以包括：罐盖，罐盖上设置罐盖状态传感42。
92.其中，罐盖状态传感器42与蒸汽喷射冷却装置50通信连接。
93.本实施例中，罐盖状态传感器42，用于检测罐盖的状态，并生成罐盖状态信号，将罐盖状态信号发送给蒸汽喷射冷却装置50。蒸汽喷射冷却装置50，具体用于接收罐盖状态传感器发出的罐盖状态信号，并根据罐盖状态信号控制其对钢水产生的气体及蒸汽进行冷却或停止冷却。
94.本实施例中，罐盖状态传感器设置在罐盖上的位置不作限定，如设置在罐盖的上表面或下表面等。具体与罐盖的连接方式可以为可拆卸地连接或固定连接等。如螺接、卡接、焊接等，本实施例中对此不做限定。
95.本实施例的蒸汽喷射冷却系统，通过炼钢罐40的罐盖发送罐盖状态信号给蒸汽喷射冷却装置50，蒸汽喷射冷却装置50根据罐盖状态信号启动或停止对钢水产生的气体及蒸汽的冷却处理，从而可以实现启停冷却水循环的自动化，可有效节约能源，降低成本。
96.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
97.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。