CN103978051B - 一种中厚板超快冷设备的供水系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中厚板超快冷设备的供水系统，包括上分流集水管和下分流集水管，上分流集水管通过多根分流进水管与下分流集水管连通；上分流集水管连接有多根上供水管路和多根下供水管路，并且在每根上供水管路和下供水管路上分别设置有上流量调节阀和下流量调节阀；在上供水管路中设置一段金属软管，并且在每根上供水管路和下供水管路中采用变径结构。本发明的控制方法根据预定顺序和间隔时间T1依次关闭多个所述上流量调节阀和下流量调节阀，并且每个上流量调节阀和下流量调节阀的关闭过程分为多个阶段，每个阶段阀门保持一定的开口度P，每个阶段保持预定的间隔时间T2。本发明可有效降低水锤效应。

Description

一种中厚板超快冷设备的供水系统及控制方法
技术领域
本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种中厚板超快冷防水锤震动供水系统及控制方法。
背景技术
随着控制轧制控制冷却工艺的发展，高品质产品的研究开发对冷却过程的要求更为严格，冷却速率不断提高，终冷温度向低温区发展。在此背景下，冷却强度高、冷却均匀性好的超快冷技术正逐步取代传统层流冷却技术
超快速冷却技术采用射流冲击冷却方式。该冷却方式需要具有0.3-0.8MPa压力的供水水源为射流水提供初始流速，以保障射流冲击效果。现有的超快速冷却系统运行过程中，中压水流的惯性将带来明显的“水锤效应”，对冷却设备造成破坏的效果。
水锤效应是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。当打开的阀门突然关闭时，水流对阀门及管壁造成明显的冲击压力。由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。在超快冷设备中，各种管路和阀门占整个设备的80%以上，所以有效减少或防止水锤现象，对超快冷设备的使用寿命和各种阀门的维修更换次数起到很大的作用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术提供一种有效减少和防止超快冷设备中水锤现象的供水系统和控制方法。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种中厚板超快冷设备的供水系统，其特征在于，所述供水系统包括上分流集水管和下分流集水管，所述上分流集水管通过多根分流进水管与所述下分流集水管连通；所述上分流集水管连接有多根上供水管路和多根下供水管路，并且在每根所述上供水管路和下供水管路上分别设置有上流量调节阀和下流量调节阀；在所述上供水管路中设置一段金属软管，并且在每根所述上供水管路和下供水管路中采用变径结构，在管路折弯以后管路的内径变小。
一种如上述的供水系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括根据预定顺序和时间间隔T1依次关闭多个所述上流量调节阀和下流量调节阀，并且每个上流量调节阀和下流量调节阀的关闭过程分为多个阶段，每个阶段阀门保持一定的开口度P，每个阶段保持预定的间隔时间T2。
根据上述的控制方法，其特征在于，所述间隔时间T1根据超快冷集管流量调节阀的分布和数量确定；所述开口度P和间隔时间T2与设备所选的阀门类型有关。
根据上述的控制方法，其特征在于，所述间隔时间T1随着调节阀数量增多而增加；气动调节阀选择的开口度P比电动调节阀的开口度小，而气动调节阀选择的间隔时间T2比电动调节阀选择的间隔间隔T2大。
本发明的有益效果：本发明从集水管路的设计方式和控制角度进行调整，有效的解决了水锤震动问题。此外，本发明可有效的减小超快冷周围环境的噪音，对保护集管及相应的阀门仪表和设备等有明显效果。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是直径相同管路流体分析速度图；
图4变直径管路流体分析速度图；
图5阀门动作示意图。
具体实施方式
本发明在超快冷设备的供水系统各部分管路设计上采用双分流集水管方式、采用金属软管连接方式和变径处理方式。具体参见图1和图2，图1所示为本超快冷装备中采用双分流集管侧视图，其主要包括上分流集水管1、多根分流进水管2、下分流集水管3、多根下供水管路4、多根上供水管路5、多个上流量调节阀6、多个下流量调节阀7和多根金属软管8。
下分流集水管3通过多根分流进水管2供水给上分流集水管1，形成进水分流的形式。上分流集管1通过多根上供水管路5和多根下供水管路4供水给各个喷嘴，形成出水分流形式。这种方式为双分流集水管方式。采用这种方式可避免供水管和出水管路的直进直出方式，让水在循环中变的更加稳定，避免了局部压强和流速过大造成水锤现象。
在供水管路系统中，若各泵阀提供的压能之和小于管路在规定的输量Q下所需消耗压能，那么，为保持管路能量的供应与消耗之间的平衡，管路系统势必要在规定的输量Q小的输量下运行。若要使管路系统保持规定的输量Q不变，就需要采取某种措施以增加泵阀所供给的压能或减少管道上所消耗的压能。本发明在上供水管路5和下供水管路4中采用变径处理，即在管路折弯以后管路的内径变小，使供给到喷嘴的水的流速增加。为了证明变径处理的可行性，特使用fulent软件进行管路变径处理的模拟。图3和图4分别为相同进口流速为30m/s出口压力为0MP的情况下，不变径与变径情况下，管路里面流速的矢量图。通过比较可看出，变径后的流速会稳定增加很多。
同时上供水管路5和下供水管路4变径处理后，根据供水管路的现场布置特征可连接金属软管，本方案中根据现场的管路布置只在上供水管路5中连接金属软管8。金属软管的管壁的弹性变形可延缓水锤的冲力，也可以起到减小水锤的冲击效应。
对于上流量调节阀6和下流量调节阀7（从图1上看，这样的阀门有多个，每根上供水管路和下供水管路上均安装有流量调节阀门）的开关控制加入了基础自动化系统中加入集管流量调节阀的逐次、分阶段关闭技术。由于超快冷设备供水的流量非常大，如果采用逐次、分阶段开启会浪费很多的水，所以只能在关闭时采用逐次、分阶段关闭技术。
图5为基础自动化系统中加入集管流量调节阀的逐次、分阶段关闭技术的阀门动作示意图。
按照本发明中涉及的基础自动化系统控制方法，由下列特征组成：
超快冷的所有集管流量调节阀以基础自动化系统中的设定顺序逐次关闭，在逐次关闭的过程中每关闭两个集管流量调节阀之间的间隔时间为T1。
每组集管流量调节阀的关闭采用分阶段关闭的方式进行，阶段关闭过程中包括每阶段性关闭阀门开口度的大小P和关闭阶段间隙的间隔时间T2。
按照本发明中提及的基础自动化系统控制方式，每关闭两组集管流量调节阀之间的间隔时间T1与超快冷集管流量调节阀的分布和数量有关。如分布过密或集管流量调节阀数量多，则应该将间隔时间T1适当增加。
由图5中可看出阀门压力p值随间隔时间T2时间的变大而下降。
每阶段关闭阀门的开口度P和阶段的间隔时间T2与设备所选的阀门类型有关。如选用气动调节阀，根据其动作较快的特性可以相应的将P适当减小，间隔时间T2增大。如选择电动调节阀，则根据其调整精度高的特性可相应的将P增大，间隔时间T2减小的方式来达到减小水锤震动的效果。
在一个具体实施例中，某2800mm中板生产线使用0.5mp水压生产Q550钢板，其超快冷设备选用电气调节阀控制流量值。当钢板尾部离开超快冷时，所使用的10组集管以T1=1s的间隔时间逐次的关闭。在每个集管关闭的过程中，气动调节阀以基础自动化系统中设定的每T2=3s动作一次的频率阶段性关闭整组集管，其中每阶段性动作一次所关闭的开口度大小为P=实际开口度大小的四分之一，当阀门关闭到足够小的开口度时，自动化系统将关闭所选集管。

Claims (4)

1.一种中厚板超快冷设备的供水系统，其特征在于，所述供水系统包括上分流集水管（1）和下分流集水管（3），所述上分流集水管（1）通过多根分流进水管（2）与所述下分流集水管（3）连通；所述上分流集水管（1）连接有多根上供水管路（5）和多根下供水管路（4），并且在每根所述上供水管路（5）和下供水管路（4）上分别设置有上流量调节阀（6）和下流量调节阀（7）；在所述上供水管路（5）中设置一段金属软管（8），并且在每根所述上供水管路（5）和下供水管路（4）中采用变径结构，在管路折弯以后管路的内径变小。
2.一种如权利要求1所述的供水系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括根据预定顺序和间隔时间T1依次关闭多个所述上流量调节阀（6）和下流量调节阀（7），并且每个上流量调节阀和下流量调节阀的关闭过程分为多个阶段，每个阶段阀门保持一定的开口度P，每个阶段保持预定的间隔时间T2。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述间隔时间T1根据超快冷集管流量调节阀的分布和数量确定；所述开口度P和间隔时间T2与设备所选的阀门类型有关。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述间隔时间T1随着调节阀数量增多而增加；气动调节阀选择的开口度P比电动调节阀的开口度小，而气动调节阀选择的间隔时间T2比电动调节阀选择的间隔时间T2大。
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