CN104668296A - 一种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法,步骤一、当型钢万能粗轧机组进入最后一道次轧制状态时，穿水冷却控制系统将立即启动待启动的高压变频水泵；步骤二、穿水冷却高压变频水泵启动监控单元分别判定待启动的高压变频水泵在启动5秒后是否达到5％额定速度；步骤三、穿水冷却高压变频水泵启动监控单元分别判定待启动的高压变频水泵在启动35秒后是否达到90％额定速度；步骤四、发出“泵运行超时”信息。采用这种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法后，不仅可以避免穿水系统因某台泵故障而导致轧件未穿水或穿水不足，而且还可避免高压水泵因持续运行而造成穿水冷却水大量外溢。

Description

一种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法

技术领域

本发明属于高炉炼铁的主要炉料的生产工艺，具体涉及一种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法。

背景技术

马钢三钢轧总厂大H型钢精轧机(UF)后穿水冷却系统于2010年投入运行，该系统主要由三台高压水泵(560KW/台)、反冲洗过滤器、穿水旁通阀、Ⅰ段和Ⅱ段轧件穿水冷却装置(包括冷却水喷嘴、喷水控制阀、手动闸阀、冷却水嘴移动框架以及冷却水收集盘等)、轧件冷却水回水槽、回水池、提升泵、高速过滤器以及吸水井等所组成。考虑到单位时间内该系统高压水泵给水量远大于轧件冷却水回水槽的回水量，为了防止型钢冷却水从冷却水收集盘中外溢以及避免高压水泵长期处于憋压和过载状态，该型钢穿水冷却系统必须仅在穿水冷却装置过钢时喷水，而无钢时停止喷水并打开穿水旁通阀，使高压水泵输出的冷却水直接回到系统回水池。基于此，该系统的冷却水控制方式为：当穿水冷却装置过钢时，穿水旁通阀关闭，喷水控制阀打开，型钢穿水冷却；当型钢尾部脱离穿水冷却装置后，系统打开穿水旁通阀，并在2秒钟(即穿水旁通阀的响应时间)后关闭喷水控制阀，穿水冷却装置停止喷水；当型钢头部接近穿水冷却装置时，系统打开喷水控制阀，并在2秒钟(即喷水控制阀的响应时间)后关闭穿水旁通阀，穿水冷却装置处于喷水状态。鉴于该穿水系统的上述冷却水控制方式使其存在多方面的缺陷，如喷水控制阀和穿水旁通阀的频繁切换导致穿水系统高压供水管线出现严重的水锤现象、高压水泵因出口压力受限于喷水阀打开的数目而时常处于憋压运行状态等等。

马钢大H型钢生产线采用由1架二辊可逆式开坯机(BD)、3架U1-E-U2布置的可逆式万能粗轧机组和1架万能精轧机(UF)构成的串列式轧机布置方式，H型钢从进入可逆式万能粗轧机组最后一道次轧制状态到咬入精轧机(UF)所需的时间大约为45秒，穿水冷却系统高压变频水泵的启动时间约为35秒，这样，穿水冷却控制系统将型钢进入万能粗轧机组最后一道次轧制的状态信息作为穿水高压变频水泵的自动启动信号。由此可知，穿水高压变频水泵的自动启动信号在型钢穿水的前45秒发出，在高压变频水泵启动信号发出后，若所选择的高压变频水泵启动条件均满足，则所选择的高压变频水泵将立即启动；若某台选择的高压变频水泵启动条件未满足，则该台高压变频水泵将不能被启动。针对上述的第二种情况，若穿水控制系统能够及时诊断出高压变频水泵未及时启动的状态并给出报警，则轧钢操作人员仍然有一定的时间启动备用的高压变频水泵，以确保型钢的穿水冷却。另外，通过对马钢大H型钢精轧后需要穿水冷却的各种品种规格型钢的统计可知，大H型钢精轧后穿水冷却装置的工作节奏通常在4～6分钟之间，其中型钢通过穿水冷却装置的平均时间为28秒，穿水冷却装置待钢停喷时间为3.5～5.5分钟左右。由此可知，当某台选择的高压变频水泵运行时间过长时，若穿水控制系统能及时诊断出并给出报警，轧钢操作人员可及时进行高压变频水泵的切换。

为了克服该穿水冷却系统所存在的缺陷，我们在2013年9月对该穿水冷却系统高压水泵的供电方式进行了改造，将高压水泵由高压直接供电的不间断运行方式改成高压变频器供电的间断运行方式，改造后的穿水冷却系统结构示意图如下图1所示。改造后的穿水冷却系统具有以下几个特点：高压变频水泵仅在穿水冷却系统过钢时运行无钢时停车；高压变频水泵的运行速度可根据喷水需求量进行调整；冷却系统需要打开的喷水控制阀在选定后将始终处于打开状态，系统无需设置穿水旁通阀。这种型钢精轧后穿水冷却高压变频水泵的启停控制方法至今在国内外还无先例，故此，这种型钢精轧后穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法至今在国内外也无先例。对于改造后的穿水冷却系统，为了在系统冷却水不发生外溢的情况下使型钢获得正常冷却，其高压变频水泵必须仅在型钢穿水冷却前完成启动，而在型钢穿水冷却后停车。

发明内容

针对马钢大H型钢生产线轧制节奏较快，穿水冷却高压变频水泵需要频繁启停操作，若穿水冷却控制系统没有高压变频水泵的状态监控功能，一旦发生高压变频水泵启停不及时，必然导致型钢性能不达标以及穿水系统冷却水大量外溢的疑问，为了在连续生产过程中及时发现和处理穿水高压变频水泵的异常状态，本发明提出了一种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法。

本发明的技术方案是：一种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法,该方法包括以下步骤:步骤一、当型钢万能粗轧机组进入最后一道次轧制状态时，穿水冷却控制系统将立即启动待启动的高压变频水泵；步骤二、穿水冷却高压变频水泵启动监控单元分别判定待启动的高压变频水泵在启动5秒后是否达到5％额定速度，若待启动的高压变频水泵中有任何一台在启动5秒后未能达到5％额定速度，则该穿水冷却高压变频水泵启动监控单元发出“自动方式下泵未及时启动”信息；步骤三、穿水冷却高压变频水泵启动监控单元分别判定待启动的高压变频水泵在启动35秒后是否达到90％额定速度，当待启动的高压变频水泵的速度均达到90％额定速度时，穿水冷却高压变频水泵启动监控单元将发出“泵启动完毕”信息；若待启动的高压变频水泵中有任何一台在启动35秒后未能达到90％额定速度，则该穿水冷却高压变频水泵启动监控单元发出“自动方式下泵启动过程超时”信息；步骤四、穿水冷却高压变频水泵运行超时监控单元中若3台高压变频水泵中有任何一台在90％额定速度以上且连续运行超过110秒，发出“泵运行超时”信息。当穿水冷却高压变频水泵启动监控单元发出“自动方式下泵未及时启动”信息时，手动切除未及时启动的高压变频水泵并手动启动备用高压变频水泵，待当前型钢穿水冷却完成后，将备用高压变频水泵切换至自动运行方式。当穿水冷却高压变频水泵启动监控单元将发出“泵启动完毕”信息时，表明穿水冷却高压变频水泵工作正常；当穿水冷却高压变频水泵运行超时监控单元发出“泵运行超时”信息时，操作人员需要在轧件穿水完毕后人工切除运行超时的高压变频水泵，并投入备用高压变频水泵。

本发明有如下积极效果：采用这种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法后，不仅可以避免穿水系统因某台泵故障而导致轧件未穿水或穿水不足，而且还可避免高压水泵因持续运行而造成穿水冷却水大量外溢。估计该项技术成果每年可创造几十万元的经济效益。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的改造后的型钢穿水冷却系统结构图；

图2为本发明具体实施方式的型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控系统框图；

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

在上图2中，NCM为“数值比较”功能块，当X1＞X2时，QU为‘1’，当X1＝X2时，QE为‘1’，当X1＜X2时，QL为‘1’；RSR为“复位端R优先的RS触发器”功能块，当S为‘1’，R为‘0’时，Q为‘1’，QN为‘0’，当S为‘1’，R为‘1’时，Q为‘0’，QN为‘1’，当S为‘0’，R为‘0’时，Q和QN保持原态，当S为‘0’，R为‘1’时，Q为‘0’QN为‘1’；ETE为“脉冲前后沿设别”功能块，当输入端I由‘0’变‘1’时，QP端仅输出长度为1个循环周期的正向脉冲，在其余状态下QP端保持为‘0’态。当输入端I由‘1’变‘0’时，QN端仅输出长度为1个循环周期的正向脉冲，在其余状态下QN端保持为‘0’态；PDE为“脉冲前沿延时”功能块；OR为“或门”；AND为“与门”；NOT为“非门”。这种型钢穿水冷却高压变频水泵状态监控程序的设计及控制思想如下：

(1)该控制程序主要由3个控制单元所组成，即功能块XCGSZJ01～XCGSZJ05构成脉冲延时单元；功能块XCGSZJ06～XCGSZJ28构成穿水冷却高压变频水泵启动监控单元；功能块XCGSZJ29～XCGSZJ31构成穿水冷却高压变频水泵运行超时监控单元。

(2)对于该控制程序中的脉冲延时单元，当型钢万能粗轧机组进入最后一道次轧制状态时，该单元中的“脉冲前后沿设别”功能块XCGSZJ01的QP端将输出一个循环周期(即穿水控制系统的循环响应周期)宽度的‘1’脉冲，在5秒后该单元“脉冲前沿延时”功能块XCGSZJ03的输出端Q将发出一个循环周期宽度的‘1’脉冲，在35秒后该单元“脉冲前沿延时”功能块XCGSZJ05的输出端Q将发出一个循环周期宽度的‘1’脉冲。

(3)由上述分析可知，在马钢大H型钢生产线的正常生产过程中，当型钢万能粗轧机组进入最后一道次轧制状态时，穿水冷却控制系统将立即启动待启动的高压变频水泵，这样，在正常情况下，高压变频水泵在5秒内将升速至5％额定速度以上，而在35秒内将升速至90％额定速度以上。基于此，在该控制程序的穿水冷却高压变频水泵启动监控单元中，使用3个“数值比较”功能块(即XCGSZJ06、XCGSZJ07以及XCGSZJ08)的QL端分别判定1#～3#高压变频水泵实际速度是否小于5％额定速度，而使用3个“与门”功能块(即XCGSZJ09、XCGSZJ10以及XCGSZJ11)分别判定1#～3#高压变频水泵在启动5秒后是否达到5％额定速度，若待启动的(即投入选择的)高压变频水泵中有任何一台在启动5秒后未能达到5％额定速度，则该穿水冷却高压变频水泵启动监控单元通过“RS触发器”功能块XCGSZJ13的Q端发出“自动方式下泵未及时启动”信息。在这种情况下，操作人员应及时切除未及时启动的高压变频水泵并手动启动备用高压变频水泵，待当前型钢穿水冷却完成后再将此备用高压变频水泵切换至自动运行方式；在该控制程序的穿水冷却高压变频水泵启动监控单元中，使用3个“数值比较”功能块(即XCGSZJ14、XCGSZJ15以及XCGSZJ16)的QU端分别判定1#～3#高压变频水泵实际速度是否大于90％额定速度，而使用3个“与门”功能块(即XCGSZJ17、XCGSZJ18以及XCGSZJ19)分别判定1#～3#高压变频水泵在启动35秒后是否达到90％额定速度，若待启动的(即投入选择的)高压变频水泵中有任何一台在启动35秒后未能达到90％额定速度，则该穿水冷却高压变频水泵启动监控单元通过“RS触发器”功能块XCGSZJ21的Q端发出“自动方式下泵启动过程超时”信息。在这种情况下，操作人员应及时通知后区质检人员对当前穿水冷却型钢进行检查和标定，在当前型钢穿水冷却完成后，切除启动超时的高压变频水泵，并立即将备用高压变频水泵投入自动运行方式；当各待启动的高压变频水泵的实际速度均达到90％额定速度时，该穿水冷却高压变频水泵启动监控单元将发出“泵启动完毕”信息，由此表示在型钢穿水冷却前待启动的高压变频水泵已启动完毕。

(4)由上述分析可知，在马钢大H型钢生产线的正常生产过程中，大H型钢精轧后穿水冷却装置的工作节奏通常在4～6分钟之间，而其中型钢通过穿水冷却装置的平均时间仅为28秒。故此，在该控制程序的穿水冷却高压变频水泵运行超时监控单元中，利用“或门”功能块XCGSZJ29以及“脉冲前沿延时”功能块XCGSZJ30来判定1#～3#高压变频水泵是否存在运行时间过长的现象，若3台高压变频水泵中有任何一台在90％额定速度以上且连续运行超过110秒，则该单元通过“RS触发器”功能块XCGSZJ31的Q端发出“泵运行超时”信息。在这种情况下，操作人员应及时切除运行超时的高压变频水泵，并投入备用高压变频水泵。这种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法(或监控程序)目前已在马钢大H型钢精轧后穿水控制系统中编制完毕，待今年6月底水泵高压变频器安装后即可投入运行。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法,其特征在于，该方法包括以下步骤:

步骤一、当型钢万能粗轧机组进入最后一道次轧制状态时，穿水冷却控制系统启动待启动的高压变频水泵；

步骤二、穿水冷却高压变频水泵启动监控单元分别判定待启动的高压变频水泵在启动5秒后是否达到5％额定速度，若待启动的高压变频水泵中有任何一台在启动5秒后未能达到5％额定速度，则该穿水冷却高压变频水泵启动监控单元发出“自动方式下泵未及时启动”信息；

步骤三、穿水冷却高压变频水泵启动监控单元分别判定待启动的高压变频水泵在启动35秒后是否达到90％额定速度，当待启动的高压变频水泵的速度均达到90％额定速度时，穿水冷却高压变频水泵启动监控单元将发出“泵启动完毕”信息；若待启动的高压变频水泵中有任何一台在启动35秒后未能达到90％额定速度，则该穿水冷却高压变频水泵启动监控单元发出“自动方式下泵启动过程超时”信息；

步骤四、穿水冷却高压变频水泵运行超时监控单元中若3台高压变频水泵中有任何一台在90％额定速度以上且连续运行超过110秒，发出“泵运行超时”信息。

2.根据权利要求1所述的型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法,其特征在于，当穿水冷却高压变频水泵启动监控单元发出“自动方式下泵未及时启动”信息时，手动切除未及时启动的高压变频水泵并手动启动备用高压变频水泵，待当前型钢穿水冷却完成后，将备用高压变频水泵切换至自动运行方式。

3.根据权利要求1所述的型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法,其特征在于，当穿水冷却高压变频水泵启动监控单元仅发出“泵启动完毕”信息时，表明穿水冷却高压变频水泵处在正常喷水工作状态。

4.根据权利要求1所述的型钢穿水冷却高压变频水泵的状态监控方法,其特征在于，当穿水冷却高压变频水泵运行超时监控单元发出“泵运行超时”信息时，操作人员在轧件穿水完毕后切除运行超时的高压变频水泵，并投入备用高压变频水泵。