CN104741395B - 一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法，用于轧机抛钢至钢板完全到达冷床的过程段中，向冷却装置供水，由上位工控机及下位主控系统构成，所述的下位主控系统包括供水单元、缓存蓄水单元及冷却用水单元；当需要冷却用水时，由供水单元及缓存蓄水单元向冷却用水单元供水，当不需要冷却用水时，由供水单元向缓存蓄水单元供水。本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法，节约能耗、降低投资成本、精细控制水的循环利用，占地小、充分利用原产线供水系统。节约使用冷却水。
Description
技术领域
本发明属于热轧板冷却技术领域，具体涉及一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法。
背景技术
快速冷却是热轧产品生产中的一道重要工序，目的是在相同合金含量的前提下，通过对轧后高温钢板喷水冷却得到较高强度的产品，或者在降低合金含量的前提下，通过快速冷却使得产品性能不下降，达到节约合金元素，降低成本的作用，即所谓的“以水代金”。因此，快速冷却技术近些年得到了飞速发展。快速冷却设备用水量较大，在新产线筹建过程中都会配置新的供水系统。通常采用的供水方式有两种：
1、水泵直接供水：由于冷却装置根据钢板品种、规格的不同用水量波动很大，单一的水泵直接供水方式会导致泵的频繁启停、水量及控制精度很难满足要求；有的产线为了保证水量、水压的稳定，在两块带钢冷却间隙使水泵常开，将供水切换到地沟，冷却下一块钢板时再将供水切回，造成能源极大浪费，水资源不能得到循环利用；
2、水泵+高位水箱供水：水泵向高位水箱供水，然后由高位水箱依靠重力向冷却装置供水。此种方式常用于层流冷却装置，供给的水压不高。这种方式由于冷却设备瞬间用水量变化很大，与供水泵之间的流量匹配困难，易造成水箱液位的波动，直接造成层流冷却出水集管前压力的波动。
专利CN202411122U中介绍了一种轧后冷却系统的供水装置，主要通过在供水系统中增加高位水塔实现整个供水系统压力的恒定，该专利仅介绍了供水过程，未涉及补水、回水设计；
专利CN2785741Y介绍了一种热轧带钢控制冷却联合供配水装置，是对供水方式2的改进，主要通过设立机旁稳压水箱，达到稳定喷水集管出水流量的目的，同时节约能耗，但由于水箱提供的压力较低，因此主要适用于低压力的层流冷却。
从专利检索结果分析，关于热轧冷却装置的供水系统优化的专利较少，且以往冷却装置的供水系统设计，基本以大水量需求完成供水系统设计，不考虑水资源的科学合理利用，无法完成精细控制水的循环利用。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法，其技术方案具体如下：
一种热轧板冷却装置用供水系统，用于轧机抛钢至钢板完全到达冷床的过程段中，向冷却装置供水，由上位工控机及下位主控系统构成，其特征在于：
所述的下位主控系统包括供水单元、缓存蓄水单元及冷却用水单元；
所述的供水单元包括低压水泵组及中压水泵组，
所述的冷却用水单元包括低压用水段及中压用水段，
所述的低压水泵组由第一供水管路连接缓存蓄水单元；
在所述的中压水泵组由第二供水管路连接缓存蓄水单元，
所述的缓存蓄水单元由第一用水管路连接低压用水段，
在所述的中压水泵组由第二用水管路连接中压用水段；
在所述的缓存蓄水单元设置有液位计(9)及液位开关(10)；
在所述的第一用水管路上设置变频泵(4)及电动蝶阀(5)，
在所述的第二用水管路上设置气动球阀(6)。
根据本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：
在所述的第一供水管路上设置电动蝶阀(2)及减压阀(3)；
在所述的第二供水管路上设置气动球阀(7)及减压阀(8)。
根据本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：所述的液位计(9)与电动蝶阀(2)及变频泵(4)连接。
根据本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：在所述的缓存蓄水单元和低压用水段之间还设置有与第一用水管路并联的保护管路，在所述的保护管路上设置开关阀(11)。
根据本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：在所述的缓存蓄水单元还设置有溢流管路，所述的溢流管路用于缓存蓄水单元液位高于高液位时的溢流，在所述的溢流管路上设置有溢流阀(12)。
根据本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：在所述的缓存蓄水单元还设置有排空管路，在排空管路上设置有开关阀(13)。
一种热轧板冷却装置用供水控制方法，用于所述的热轧板冷却装置中供水系统的控制，其特征在于包括如下步骤：
S1.当钢板从加热炉抽钢后，抽钢信号送至上位工控机，控制系统发出指令通过上位工控机启动供水单元，由第一供水管路及第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
S2.如果中间缓存蓄水单元的水量低于冷却一块钢板所需最低水量，则供水单元经由第二供水管路和第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
S3.如果中间缓存蓄水单元的水量满足冷却一块钢板所需最低水量，当上位工控机发出轧机抛钢信号时，则缓存蓄水单元通过第一用水管路向冷却用水单元供水，供水单元通过第二用水管路向冷却用水单元供水，开始冷却钢板；
S4.当上位工控机发出钢板到达冷床的信号时，停止步骤S3的动作，由供水单元通过第一供水管路和第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
S5.当抽钢信号送至上位工控机时，返回步骤S1。
本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法，利用了原有供水系统，投资低，占地小；在原供水系统不扩容的前提下完成了快冷设备的用水需求，功能完备，供水系统科学合理；空过钢板时实现下喷头的溢流保护，可延长快速冷却设备的使用寿命；补水系统通过减压阀的设计降低了噪音，改善了现场工作环境；通过中间水箱后增加变频泵的方式，实现了高压供水，可实现快速冷却装置、淬火机等快冷设备的供水，且水压稳定。
附图说明
图1为本发明的水系统结构示意图；
图2为本发明的控制流程框图；
图3为本发明的快速冷却工艺路线；
图4为本发明的快速冷却装置供水示意图。
图中，1为中间水箱；2为电动蝶阀；3为减压阀；4为变频供水泵；5为电动蝶阀；6为气动球阀；7为气动球阀；8为减压阀；9为液位计；10为液位开关；11为保护电路开关阀；12为溢流管路；13为排空管路开关阀。
具体实施方式
下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法作进一步具体说明。
如图1所示的一种热轧板冷却装置用供水系统，其冷却装置分为中压段和低压段两部分，其中中压段的供水由原产线的轧机中压浊环水提供，低压段的供水由中间水箱提供。
低压变频泵(4)与水箱液位计(9)关联，当液位计(9)显示的液位满足钢板一次冷却用水量时，变频泵(4)启动，电动蝶阀(5)打开，从中间水箱(1)中抽取的冷却水送至低压段。在中间水箱出口使用供水泵(4)对低压段供水，既可以避免单独高位水箱供水时，由于水箱液位波动造成的的压力波动，同时又可以实现较高压力的快冷装置、淬火机等设备的供水。
由于冷却装置低压段的瞬时用水量大于中间水箱的瞬时供水量，为了满足冷却装置投用时的用水需求，在生产间隙需对中间水箱补水来解决供水矛盾。当冷却装置不投用时，由两个管路为中间水箱供水：轧机低压供水泵组和中压供水泵组。按照工艺需求和控制系统的设定要求，低压管路上，电动蝶阀(2)打开，管路中0.5MPa压力冷却水经减压阀(3)减压至0.1MPa后进入中间水箱(1)。减压阀(3)的作用主要为了降低高压水产生的冲击噪音。同样，中压管路上气动球阀(7)打开，气动球阀(6)关闭，1MPa中压冷却水通过减压阀(8)减压至0.1MPa后进入中间水箱(1)。
中间水箱(1)中安装有液位计(9)和液位开关(10)，液位计(9)与水箱进水管上的电动蝶阀(2)、低压段供水泵(4)关联。水箱内设置两个报警液位：1.溢流报警液位，当水箱中液位高于溢流报警液位时，水箱进水管上的电动蝶阀(2)自动关闭，停止向水箱中补水，避免更多的冷却水溢流流失，保证水资源的有效利用；2.低位报警液位，即水箱内水量能满足冷却一块钢板所需水量时的液位，当水箱中液位低于低位报警液位时，用于向低压段供水的变频泵(4)停止工作，气动球阀(7)打开，中压水和低压水对水箱进行补水操作。
设置快开气动球阀(6)和(7)的目的用于工艺用水和水箱补水的快速切换：
工艺需要用水时，按照工艺需求和控制系统的设定要求，气动阀(6)(即中压开关阀)打开，气动阀(7)(即中压侧开阀)关闭，满足工艺用水；
每次工艺用水结束后，气动阀(6)关闭，气动阀(7)打开，中压管路快速向中间水箱(1)中补水。
当工艺在下一个时间间隔到来时，气动阀(7)关闭，气动阀(6)开启，继续满足工艺用水，如此循环。
为避免快冷装置下喷头在空过钢板时被高温炙烤，损坏喷嘴等部件。在中间水箱(1)底部设置一条旁通管与快冷装置低压段连通，在钢板空过快冷装置时，打开开关阀(11)，由该旁通管向低压段供水，保持下集管内充满水以达到保护喷头的效果。
中间水箱(1)中安装液位计(9)和液位开关(10)，液位计(9)与电动蝶阀(2)、低压段供水泵(4)连接，用于监控水箱水位。
溢流管路(12)用于中间水箱水位超限后冷却水自动溢流至铁皮沟。
水箱检修或长期不用时，打开开关阀(13)，水箱中冷却水通过排空管路排空。
如图2所示的控制方法具体如下：
1.当钢板从加热炉抽钢后，抽钢信号送至上位工控机，控制系统发出指令通过上位工控机启动供水单元，由第一供水管路及第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
2.如果中间缓存蓄水单元的水量低于冷却一块钢板所需最低水量，则供水单元经由第二供水管路和第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
3.如果中间缓存蓄水单元的水量满足冷却一块钢板所需最低水量，当上位工控机发出轧机抛钢信号时，则缓存蓄水单元通过第一用水管路向冷却用水单元供水，供水单元通过第二用水管路向冷却用水单元供水，开始冷却钢板；
4.当上位工控机发出钢板到达冷床的信号时，停止步骤3的动作，由供水单元通过第一供水管路和第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
5.当抽钢信号送至上位工控机时，返回步骤1。
上图中所述的供水单元包括低压水泵组及中压水泵组，所述的缓存蓄水单元为中间水箱，所述的冷却用水单元为冷却装置，所述的冷却装置分为低压冷却段和中压冷却段，在所述的第二供水管路上设置有气动球阀(7)及减压阀(8)，在所述的第一供水管路上设置有电动蝶阀(2)及减压阀(3)；在所述的第二用水管路上设置有气动球阀(6)；在所述的第一用水管路上设置有变频泵(4)及电动蝶阀(5)。
本发明的一种热轧板冷却装置用供水系统及其控制方法，利用了原有供水系统，投资低，占地小；在原供水系统不扩容的前提下完成了快冷设备的用水需求，功能完备，供水系统科学合理；空过钢板时实现下喷头的溢流保护，可延长快速冷却设备的使用寿命；补水系统通过减压阀的设计降低了噪音，改善了现场工作环境；通过中间水箱后增加变频泵的方式，实现了高压供水，可实现快速冷却装置、淬火机等快冷设备的供水，且水压稳定。
Claims (7)
1.一种热轧板冷却装置用供水系统，用于轧机抛钢至钢板完全到达冷床的过程段中，向冷却装置供水，由上位工控机及下位主控系统构成，其特征在于：
所述的下位主控系统包括供水单元、缓存蓄水单元及冷却用水单元；
所述的供水单元包括低压水泵组及中压水泵组，
所述的冷却用水单元包括低压用水段及中压用水段，
所述的低压水泵组由第一供水管路连接缓存蓄水单元；
在所述的中压水泵组由第二供水管路连接缓存蓄水单元，
所述的缓存蓄水单元由第一用水管路连接低压用水段，
在所述的中压水泵组由第二用水管路连接中压用水段；
在所述的缓存蓄水单元设置有液位计(9)及液位开关(10)；
在所述的第一用水管路上设置变频泵(4)及电动蝶阀(5)，
在所述的第二用水管路上设置气动球阀(6)。
2.根据权利要求1所述的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：
在所述的第一供水管路上设置电动蝶阀(2)及减压阀(3)；
在所述的第二供水管路上设置气动球阀(7)及减压阀(8)。
3.根据权利要求2所述的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：所述的液位计(9)与电动蝶阀(2)及变频泵(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：在所述的缓存蓄水单元和低压用水段之间还设置有与第一用水管路并联的保护管路，在所述的保护管路上设置开关阀(11)。
5.根据权利要求1所述的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：在所述的缓存蓄水单元还设置有溢流管路，所述的溢流管路用于缓存蓄水单元液位高于高液位时的溢流，在所述的溢流管路上设置有溢流阀(12)。
6.根据权利要求1所述的一种热轧板冷却装置用供水系统，其特征在于：在所述的缓存蓄水单元还设置有排空管路，在排空管路上设置有开关阀(13)。
7.一种热轧板冷却装置用供水控制方法，用于权利要求1至6之任一权利要求所述的热轧板冷却装置中供水系统的控制，其特征在于包括如下步骤：
S1.当钢板从加热炉抽钢后，抽钢信号送至上位工控机，控制系统发出指令通过上位工控机启动供水单元，由第一供水管路及第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
S2.如果中间缓存蓄水单元的水量低于冷却一块钢板所需最低水量，则供水单元经由第二供水管路和第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
S3.如果中间缓存蓄水单元的水量满足冷却一块钢板所需最低水量，当上位工控机发出轧机抛钢信号时，则缓存蓄水单元通过第一用水管路向冷却用水单元供水，供水单元通过第二用水管路向冷却用水单元供水，开始冷却钢板；
S4.当上位工控机发出钢板到达冷床的信号时，停止步骤S3的动作，由供水单元通过第一供水管路和第二供水管路向缓存蓄水单元供水；
S5.当抽钢信号送至上位工控机时，返回步骤S1。
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