CN103302117A - 一种单泵除鳞的变频控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单泵除鳞的变频控制系统及其控制方法。本发明的单泵除鳞的变频控制系统，包括高压供水子系统、喷射子系统、蓄能子系统、自动控制装置、操作显示装置、变频控制装置和信号采集装置，高压供水子系统分别与变频控制装置、喷射子系统、信号采集装置和蓄能子系统连接，信号采集装置分别与蓄能子系统、变频控制装置、自动控制装置连接，自动控制装置分别与变频控制装置和操作显示装置连接。与现有技术相比，本发明可通过预判及时提升高压离心泵的转速，使喷射时达到除鳞压力要求，并在气水罐的水量不足时及时提升高压离心泵的运行频率以补充高压水，使设备能安全可靠运行，还解决了高压离心泵长期高速运行导致的能耗较高和水源浪费问题。
Description
技术领域
本发明涉及水力除鳞的技术领域，特别涉及一种单泵除鳞的变频控制系统及其控制方法。
背景技术
目前，我国冶金热轧生产过程中普遍基于流体力学原理的高压水除去一、二次氧化铁皮，较为常见的是多台工频泵连续生产运转来保持系统总管压力。近十年来，高压水除鳞的趋势向着节约能源及装备低故障率、高寿命的方向发展，越来越多地采用工频加变频的方式运行。
在多泵除鳞控制系统中，由于多台泵同时运行，通过对其中的一到二台除鳞泵实施变频控制，根据工艺需求进行调速能做到节能。由于多台泵同时运行，工频运行泵的存在可保证除鳞系统的压力，蓄能装置能正常运行。
但在单泵除鳞控制系统中，由于只有一台泵运行，系统的压力不能维持，而且由于喷头预充压耗费大量的高压水，致使蓄能装置中的水压力和液位也不能维持，除鳞泵长期降频运行时，蓄能装置将产生关阀保护，致使生产不能正常进行。为使单泵除鳞系统也能在满足除鳞需求和设备安全可靠运行条件下节能运行，提出了一种单泵除鳞控制系统和方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种单泵除鳞的变频控制系统，以解决现有技术中的单泵除鳞系统在变频工作时无法既节能又能满足除鳞需求和使设备安全可靠运行的技术性问题。
本发明的另一目的在于提供一种上述的单泵除鳞的变频控制系统的控制方法，以解决现有技术中的单泵除鳞系统在变频工作时无法既节能又能满足除鳞需求和使设备安全可靠运行的技术性问题。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种单泵除鳞的变频控制系统，包括高压供水子系统、喷射子系统、蓄能子系统、自动控制装置、操作显示装置、变频控制装置和信号采集装置，其中，
高压供水子系统，用于向喷射子系统提供高压水和向蓄能子系统提供补充水；
喷射子系统，用于喷射高压水除鳞；
蓄能子系统，用于辅助供水；
自动控制装置，用于分析判断信号采集装置发来的信号并输出控制信号；
操作显示装置，用于输入控制信号和显示运行信息；
变频控制装置，用于接收自动控制装置发出的控制信号并调节高压供水子系统中高压离心泵的工作频率；
信号采集装置，用于采集运行信息并将运行信息发送至自动控制装置；
所述高压供水子系统分别与所述变频控制装置、所述喷射子系统、所述信号采集装置和所述蓄能子系统连接，所述信号采集装置分别与所述蓄能子系统、所述变频控制装置、所述自动控制装置连接，所述自动控制装置分别与所述变频控制装置和操作显示装置连接。
优选地，所述高压供水子系统包括一高压离心泵、止回阀和第一电动阀，所述信号采集装置分别与所述高压离心泵和所述第一电动阀连接，所述变频控制装置与所述高压离心泵连接，所述第一电动阀与所述自动控制装置连接，所述高压离心泵、所述止回阀和所述第一电动阀依次连接。
优选地，所述高压供水子系统还包括最小流量阀，所述最小流量阀与所述高压离心泵连接。
优选地，所述高压供水子系统还包括过滤器，所述过滤器与所述高压离心泵连接。
优选地，所述喷射子系统包括至少一喷射阀和至少一喷头，所述喷射阀分别与所述第一电动阀、所述喷头和所述自动控制装置连接。
优选地，所述喷射子系统还包括旁路阀，所述旁路阀分别与所述第一电动阀和所述喷头连接。
优选地，所述蓄能子系统包括空压机、最小流量阀、第二电动阀和至少一气水罐，所述气水罐中设有高压液位传感装置，所述高压液位传感装置与所述信号采集装置连接，所述气水罐分别与所述第二电动阀、所述最小流量阀和所述空压机连接，所述第二电动阀分别与所述第一电动阀和所述喷射子系统连接。
优选地，所述蓄能子系统还包括安全阀，所述安全阀与所述气水罐连接。
上述的单泵除鳞的变频控制系统的控制方法，包括以下步骤：
a、自动控制装置根据接收到的信息进行预判，设定当前频率为喷射频率，并将控制信号发送至变频控制装置，通过变频控制装置控制高压离心泵的工作频率为喷射频率，从高压离心泵输出的高压水经喷头喷出以进行除鳞工作，同时，气水罐也对喷头进行供水；
b、当自动控制装置接收到除鳞结束的信号后，自动控制装置给喷射阀发出控制信号使喷射阀关闭，使得从高压离心泵输出的高压水流入气水罐中进行补水，补水完毕后，自动控制装置向变频控制装置发出控制信号使高压离心泵的工作频率为低频频率，同时，气水罐通过最小流量阀向外排水；
c、当气水罐中的液位达到最低设定值时，气水罐中的高压液位传感装置传输信号给自动控制装置，自动控制装置设定当前频率为补水频率，并将控制信号发送至变频控制装置，通过变频控制装置控制高压离心泵的工作频率为补水频率，从高压离心泵输出的高压水流入气水罐进行补水，补水完毕后，自动控制装置向变频控制装置发出控制信号使高压离心泵的工作频率为低频频率。
优选地，所述喷射频率为48-50Hz，所述低频频率为40-43Hz，所述补水频率大于所述低频频率且小于所述喷射频率。
优选地，在步骤b中，当喷射阀关闭时，从高压离心泵输出的高压水从旁路阀进入喷头，可以对喷头进行预充压。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
1、本发明的单泵除鳞的变频控制系统可通过预判及时提升高压离心泵的转速，使喷射时达到除鳞压力要求，并在气水罐的水量不足时及时提升高压离心泵的运行频率以补充高压水，使设备能安全可靠运行，还解决了高压离心泵长期高速运行导致的能耗较高和水源浪费问题；
2、本发明的单泵除鳞的变频控制系统可以在出现产线上堆钢、停轧、甩钢时自动控制装置通过模糊判断能做出相应处理，同时也解决在不停机换辊、检修及设备保养期间节能控制的技术问题；
3、本发明的单泵除鳞的变频控制系统可以在变压力和变液位情况下仍能保证蓄能子系统的正常运行。
附图说明
图1为本发明的单泵除鳞的变频控制系统的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图，详细说明本发明。
本发明的单泵除鳞的变频控制系统，包括高压供水子系统、喷射子系统、蓄能子系统、自动控制装置、操作显示装置、变频控制装置和信号采集装置，高压供水子系统分别与变频控制装置、喷射子系统、信号采集装置和蓄能子系统连接，信号采集装置分别与蓄能子系统、变频控制装置、自动控制装置连接，自动控制装置分别与变频控制装置和操作显示装置连接。本发明的自动控制装置可对信号采集装置、操作显示装置发来的信号进行预判，还可检测和判断轧线上的除鳞需求并进行预判，之后及时通过变频控制装置提升高压离心泵的转速，使喷射时达到除鳞压力要求，并在气水罐的水量不足时及时提升高压离心泵的运行频率以补充高压水，使设备能安全可靠运行，还解决了高压离心泵长期高速运行导致的能耗较高和水源浪费问题。
高压供水子系统，用于向喷射子系统提供高压水和向蓄能子系统提供补充水。请参阅图1，在本实例中，高压供水子系统包括一高压离心泵2、高压止回阀4和第一电动阀5。信号采集装置7分别与高压离心泵2和第一电动阀5连接，信号采集装置7可采集高压离心泵2和第一电动阀5的运行信息并发送至自动控制装置14。变频控制装置3与高压离心泵2连接，变频控制装置3可调节高压离心泵的工作频率。第一电动阀5与自动控制装置14连接，自动控制装置14可控制第一电动阀5的开关。高压离心泵2、高压止回阀4和第一电动阀5依次连接，从高压离心泵2输出的高压水流经止回阀4和第一电动阀5后进入喷射子系统中。高压供水子系统还可包括最小流量阀6，最小流量阀6与高压离心泵2连接，在系统压力超压或高压离心泵壳体温度过高时打开最小流量阀6，排放掉一定流量的水，被排放掉的水就带走了一定的热量，从而达到降低高压离心泵壳体温度的目的，可防止高压离心泵跳机。高压供水子系统还可包括过滤器1，过滤器1与高压离心泵2连接。过滤器1可采用自清洗过滤器，过滤器1可在水源进入高压离心泵之前对水源进行过滤，以保证后续的设备能正常运行。
喷射子系统，用于喷射高压水除鳞。在本实例中，喷射子系统包括至少一喷射阀11和至少一喷头13，喷射阀11分别与第一电动阀5、喷头13和自动控制装置14连接。也可根据需要设置多个喷射阀11和多个喷头13。高压水经第一电动阀5和喷射阀11之后从喷头13喷出，可进行除鳞工作。自动控制装置14可控制喷射阀11的开闭。喷射子系统还可包括旁路阀12，旁路阀12分别与第一电动阀5和喷头13连接。旁路阀12的作用是在没有除鳞需求时，一部分高压水可经过旁路阀12进入到喷头13，对喷头13进行预充压，防止喷射阀11打开时高压水对喷头13的剧烈冲击，可对喷头13起到保护作用，同时，还可节约水资源。喷射阀11在不除鳞时保持关闭状态，只有当除鳞时，喷射阀打开。
蓄能子系统，用于辅助供水。在本实例中，蓄能子系统包括空压机、最小流量阀、第二电动阀8和气水罐9。气水罐9中设有高压液位传感装置，高压液位传感装置与信号采集装置7连接，信号采集装置7可采集高压液位传感装置的信息并发送给自动控制装置14，当气水罐9中得液位降至最低设定值时，高压液位传感装置发送信息给信号采集装置7，信号采集装置7再将信息发送至自动控制装置14，自动控制装置14可通过控制变频控制装置3使高压离心泵提高工作频率以对气水罐9进行补水。气水罐的液位到达最高设定值且压力值达到规定范围下限时，高压液位传感装置将信息传送至信号采集装置7，信号采集装置7再将信息发送至自动控制装置14，自动控制装置14控制空压机向气水罐补气。气水罐9分别与第二电动阀8、最小流量阀和空压机连接，第二电动阀8分别与第一电动阀5和喷射子系统连接。当有除鳞需求时，最小流量阀关闭，气水罐9中的水经第二电动阀8流向喷头13，与高压离心泵同时供水除鳞。蓄能子系统还可包括安全阀，安全阀与气水罐连接。安全阀可防止误操作而造成气水罐超压现象的发生，保障系统安全运行。
自动控制装置，用于接收和分析判断信号采集装置和操作显示装置发来的信号并输出控制信号。操作显示装置，用于输入控制信号和显示各设备的运行信息。变频控制装置，用于接收自动控制装置发出的控制信号并调节高压供水子系统中高压离心泵的工作频率。信号采集装置，用于采集各设备的运行信息并将该些运行信息发送至自动控制装置。
本发明还提供上述的单泵除鳞的变频控制系统的控制方法，包括以下步骤：
a、自动控制装置根据信号采集装置或操作显示装置发来的信息进行预判，设定当前频率为喷射频率，并将控制信号发送至变频控制装置，通过变频控制装置控制高压离心泵的工作频率为喷射频率，喷射频率为48-50Hz，从高压离心泵输出的高压水经喷头喷出以进行除鳞工作，同时，气水罐也对喷头进行供水；
b、当自动控制装置接收到除鳞结束的信号后，自动控制装置给喷射阀发出控制信号使喷射阀关闭，保持高压离心泵的工作频率为喷射频率，此时，从高压离心泵输出的高压水流入气水罐中进行补水，补水完毕后，自动控制装置向变频控制装置发出控制信号使高压离心泵的工作频率为低频频率，低频频率为40-43Hz，此时，气水罐通过最小流量阀向外排水，同时，从高压离心泵输出的高压水从旁路阀进入喷头，可以对喷头进行预充压；
c、当气水罐中的液位达到最低设定值时，气水罐中的高压液位传感装置传输信号给自动控制装置，自动控制装置设定当前频率为补水频率，补水频率可根据实际工况在喷射频率和低频频率之间动态变化，并将控制信号发送至变频控制装置，通过变频控制装置控制高压离心泵的工作频率为补水频率，从高压离心泵输出的高压水流入气水罐进行补水，若在此过程中，气水罐的液位到达最高设定值且压力值达到规定范围下限时，高压液位传感装置将信息传送至信号采集装置，信号采集装置再将信息发送至自动控制装置，自动控制装置控制空压机向气水罐补气，并打开最小流量阀，补水完毕后，自动控制装置向变频控制装置发出控制信号使高压离心泵的工作频率为低频频率。
本发明的单泵除鳞的变频控制系统可以在出现产线上堆钢、停轧、甩钢时通过模糊判断能做出相应处理，同时也解决在不停机换辊、检修及设备保养期间节能控制的技术问题。本发明的单泵除鳞的变频控制系统可以在变压力和变液位情况下仍能保证蓄能子系统的正常运行。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (11)
1.一种单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，包括高压供水子系统、喷射子系统、蓄能子系统、自动控制装置、操作显示装置、变频控制装置和信号采集装置，其中，
高压供水子系统，用于向喷射子系统提供高压水和向蓄能子系统提供补充水；
喷射子系统，用于喷射高压水除鳞；
蓄能子系统，用于辅助供水；
自动控制装置，用于接收和分析判断信号采集装置发出的信号并输出控制信号；
操作显示装置，用于输入控制信号和显示运行信息；
变频控制装置，用于接收自动控制装置发出的控制信号并调节高压供水子系统中高压离心泵的工作频率；
信号采集装置，用于采集运行信息并将运行信息发送至自动控制装置；
所述高压供水子系统分别与所述变频控制装置、所述喷射子系统、所述信号采集装置和所述蓄能子系统连接，所述信号采集装置分别与所述蓄能子系统、所述变频控制装置、所述自动控制装置连接，所述自动控制装置分别与所述变频控制装置和操作显示装置连接。
2.如权利要求1所述的单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，所述高压供水子系统包括一高压离心泵、止回阀和第一电动阀，所述信号采集装置分别与所述高压离心泵和所述第一电动阀连接，所述变频控制装置与所述高压离心泵连接，所述第一电动阀与所述自动控制装置连接，所述高压离心泵、所述止回阀和所述第一电动阀依次连接。
3.如权利要求2所述的单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，所述高压供水子系统还包括最小流量阀，所述最小流量阀与所述高压离心泵连接。
4.如权利要求2或3所述的单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，所述高压供水子系统还包括过滤器，所述过滤器与所述高压离心泵连接。
5.如权利要求2所述的单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，所述喷射子系统包括至少一喷射阀和至少一喷头，所述喷射阀分别与所述第一电动阀、所述喷头和所述自动控制装置连接。
6.如权利要求5所述的单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，所述喷射子系统还包括旁路阀，所述旁路阀分别与所述第一电动阀和所述喷头连接。
7.如权利要求2所述的单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，所述蓄能子系统包括空压机、最小流量阀、第二电动阀和至少一气水罐，所述气水罐中设有高压液位传感装置，所述高压液位传感装置与所述信号采集装置连接，所述气水罐分别与所述第二电动阀、所述最小流量阀和所述空压机连接，所述第二电动阀分别与所述第一电动阀和所述喷射子系统连接。
8.如权利要求7所述的单泵除鳞的变频控制系统，其特征在于，所述蓄能子系统还包括安全阀，所述安全阀与所述气水罐连接。
9.如权利要求1所述的单泵除鳞的变频控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、自动控制装置根据接收到的信息进行预判，设定当前频率为喷射频率，并将控制信号发送至变频控制装置，通过变频控制装置控制高压离心泵的工作频率为喷射频率，从高压离心泵输出的高压水经喷头喷出以进行除鳞工作，同时，气水罐也对喷头进行供水；
b、当自动控制装置接收到除鳞结束的信号后，自动控制装置给喷射阀发出控制信号使喷射阀关闭，使得从高压离心泵输出的高压水流入气水罐中进行补水，补水完毕后，自动控制装置向变频控制装置发出控制信号使高压离心泵的工作频率为低频频率，同时，气水罐通过最小流量阀向外排水；
c、当气水罐中的液位达到最低设定值时，气水罐中的高压液位传感装置传输信号给自动控制装置，自动控制装置设定当前频率为补水频率，并将控制信号发送至变频控制装置，通过变频控制装置控制高压离心泵的工作频率为补水频率，从高压离心泵输出的高压水流入气水罐进行补水，补水完毕后，自动控制装置向变频控制装置发出控制信号使高压离心泵的工作频率为低频频率。
10.如权利要求9所述的单泵除鳞的变频控制系统的控制方法，其特征在于，所述喷射频率为48-50Hz，所述低频频率为40-43Hz，所述补水频率大于所述低频频率且小于所述喷射频率。
11.如权利要求9所述的单泵除鳞的变频控制系统的控制方法，其特征在于，在步骤b中，当喷射阀关闭时，从高压离心泵输出的高压水从旁路阀进入喷头，可以对喷头进行预充压。
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