CN111504073B - 一种用于炉顶的水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于炉顶的水冷系统，包括进水管路和回水管路，进水管路依次设有：电动阀、过滤回路、进水测量部件，气密箱，进水管路的水流以电动阀为初始端输入到气密箱；回水管路为：通过气密箱输出端连接第二阀门，第二阀门和气水分离器连接，气水分离器和第一阀门连接，第一阀门为上升阀门，第一阀门和气密箱的输入端连接；气水分离器的输出端还设有电机泵，气水分离器内部设有第二温度计、液位计；电动阀、进水测量部件与控制系统连接，电机泵、气水分离器中的第二温度计、液位计也与控制系统连接。本发明可以提升冷却水的流量，增加冷却效果，可以更好的分离回水中的气体，提升回水的稳定性。

Description

一种用于炉顶的水冷系统

技术领域

本发明属于炉顶布料工作技术领域，具体涉及一种用于炉顶的水冷系统。

背景技术

炉顶布料过程为高温作业，炉顶水冷系统用于对炉顶布料气密箱进行冷却，通过冷却水带走大量热量，保证炉顶布料气密箱的平稳运行，开式水冷系统因其经济性比较突出，是目前应用比较广泛的炉顶水冷系统。现有炉顶水冷装置的水冷模块主要存在以下问题：1、冷却水量小，回水采用重力自流，流速慢，流量无法提高；冷却水不稳定，回水无压力自流容易受到气密箱气体压力波动干扰，进水调节困难，进水采用手动调节同时受回水影响调节难度大。2、冷却效果不好，回水波动大导致冷却效果不稳定；能源浪费，冷却效果不佳导致布料设备及水系统更换维修频繁，自动化程度低，调节均为手动调节增加了炉顶作业强度，故障率高，回水不畅导致的炉顶压力击穿及冷却水外溢故障较多。

发明内容

本发明水冷系统可以提升冷却水的流量，增加冷却效果，通过电机泵的增压，提高了回水的压力和流速，增加了回水流量从而提高了冷却能力，降低了因气密箱压力波动导致的回水波动，提高了回水稳定性；气水分离器具有储水功能，可以有效的分离回水中的气体，通过气水分离器缓冲和储水，在浮力的作用下气体将通过和气水分离器连接的阀门返回气密箱中，而不至于随着连续流动的回水排出。

本发明的技术方案是：一种用于炉顶的水冷系统，进水管路依次设有：电动阀、过滤回路、进水测量部件，气密箱，进水管路的水流以电动阀为初始端输入到气密箱；回水管路为：通过气密箱输出端连接第二阀门，第二阀门和气水分离器连接，气水分离器和第一阀门连接，第一阀门为上升阀门，第一阀门和气密箱的输入端连接；气水分离器的输出端还设有电机泵，气水分离器内部设有第二温度计、液位计；

所述电动阀、进水测量部件与控制系统连接，电机泵、气水分离器中的第二温度计、液位计也与控制系统连接。

通过上述方案，本发明提供的水冷系统通过控制系统来控制水流，使得水流始终保持稳定状态，分别控制进水管路和回水管路；而气水分离器为了更好的分离回水中的气体，并且气水分离器具有储水的功能，提升回水的稳定性，通过气水分离器缓冲和储水，在浮力的作用下气体将通过和气水分离器连接的阀门返回气密箱中，而不至于随着连续流动的回水排出。

作为方案的进一步优化，所述进水测量部件包括第一流量计、压力表、第一温度计，所述第二温度计、液位计及安装在回水管路尾部的第二流量计构成回水测量部件，第二流量计与控制系统连接。进水测量部件及回水测量部件便于对水流状态观察。

作为方案的进一步优化，控制系统采用自动闭环控制，根据冶炼时的炉顶温度及压力参数自动控制水冷系统的冷却流量。

炉顶温度及压力参数输入到控制系统，控制系统计算出输出参数，输入到电机泵及电动阀，同步调节进水及回水的流量压力增加或降低， 冷却水流量的增加或降低将改变炉顶设备温度，从而形成炉顶温度冷却的闭环控制，进水和回水的平衡根据气水分离器中的液位计数据来平衡。

作为方案的进一步优化，气水分离器中的第二温度计测量回水温度，降低温度时，控制系统控制电动阀开口度的增加和电机泵转速的增加，增加冷却水量来降低温度，增加温度与降低温度相反。

作为方案的进一步优化，气水分离器的液位计设置有高位和低位报警，降低液位时，控制系统控制电机泵转速增加，增加回水来降低液位，增加液位与降低液位相反。水位过低时控制器将降低电机泵的转速，减少回水流量来增加水位，水位过高时将增加电机泵的转速提高回水流量来降低水位，气水分离器的水位不允许过低或者过高，过低时容易产生回水击穿，过高则容易导致气密箱冷却水外溢。

作为方案的进一步优化，气水分离器下端包括两个管路：一个是电机泵高压回水管道，气水分离器与第三阀门连接，第三阀门与电机泵连接，电机泵与第四阀门连接；另外一条管路是：气水分离器下端直接连接第五阀门自流回水管道。电机泵故障或更换时，可关闭第三阀门、第四阀门，打开第五阀门通过旁路回水，不影响冷却系统继续工作。

作为方案的进一步优化，气水分离器下端的两个管道与排污阀连接，排水阀通过第二流量计与排水槽连接。排污阀排放锅炉内积存的水垢和泥渣，或者将剩余的水排到排水槽；第二流量计可以记录回水管路的水流量。

本发明和现有技术相比，有益效果是：

1、本发明经过控制系统分析计算自动控制电机泵的转速及电动阀开口度，从而调节水冷系统的流量和压力，控制系统为闭环自动控制系统，同时可根据冶炼时的炉顶温度及压力参数自动控制水系统的冷却流量。

2、本发明可以提升冷却水的流量，增加冷却效果，通过电机泵的增压，提高了回水的压力和流速，增加了回水流量从而提高了冷却能力，降低了因气密箱压力波动导致的回水波动，提高了回水稳定性。

3、可以更好的分离回水中的气体，提升回水的稳定性，气水分离器具有储水功能，可以有效的分回水中的气体，通过气水分离器缓冲和储水，在浮力的作用下气体将通过和气水分离器连接的阀门返回气密箱中，而不至于随着连续流动的回水排出。

4、本发明可以减少冷却管道的堵塞故障，通过提升回水的流速可以减少冷却水中水垢附着在冷却管道所形成堵塞，同时也可以减少杂质沉淀导致的管道堵塞。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图中：1-电动阀，2-过滤回路，3-第一流量计，4-压力表，5-第一温度计，6-气密箱，7-第一阀门，8-第二阀门，9-第二温度计，10-液位计，11-气水分离器，12-第三阀门，14-第四阀门，15-第五阀门，16-第二流量计，17-排污阀，18-排水槽，19-控制系统。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

如图1所示，一种用于炉顶的水冷系统，包括进水管路和回水管路，进水管路依次设有：电动阀1、过滤回路2、进水测量部件，气密箱6，进水管路的水流以电动阀1为初始端输入到气密箱6；

回水管路是：通过气密箱6输出端连接第二阀门8，第二阀门8和气水分离器11连接，所述气水分离器11和第一阀门7连接，第一阀门7为上升阀门，第一阀门7和气密箱6的输入端连接；气水分离器11的输出端还设有电机泵13，气水分离器11内部设有第二温度计9、液位计10；电动阀1、进水测量部件与控制系统19连接，所述电机泵13、气水分离器11中的第二温度计9、液位计10也与控制系统19连接；

所述过滤回路2包括球阀旁路和过滤器旁路，工作时打开过滤器旁路关闭球阀旁路，更换过滤器时打开球阀旁路关闭过滤器旁路。为了更换过滤器方便。

优选的，进水测量部件包括第一流量计3、压力表4、第一温度计5，所述第二温度计9、液位计10及安装在回水管路尾部的第二流量计16构成回水测量部件，所述第二流量计16与控制系统19连接。

所述控制系统19采用自动闭环控制，根据冶炼时的炉顶温度及压力参数自动控制水冷系统的冷却流量。炉顶温度及压力参数输入到控制系统，控制系统计算出输出参数，输入到电机泵及电动阀，同步调节进水及回水的流量压力增加或降低， 冷却水流量的增加或降低将改变炉顶设备温度，从而形成炉顶温度冷却的闭环控制，进水和回水的平衡根据气水分离器中的液位计数据来平衡。冷却时根据气密箱的工作温度，控制系统自动同步增加或降低进水和回水的流量，进水和回水的平衡根据气水分离器中的液位计数据来平衡，进水压力范围为0.1-1.0Mpa,回水压力范围为0-0.8Mpa,进水和回水的流量范围为3-100m³/h，该水流量、压力的范围值，满足既能提高冷却能力，又能使得回水稳定性好，效果佳。

现有的水冷系统自动化程度低，调节为手动调节增加了炉顶作业强度，而进水采用手动调节同时受回水影响调节难度大；另外，冷却效果不好，回水波动大导致冷却效果不稳定，而冷却效果不佳导致布料设备及水系统更换维修频繁。

通过上述方案，构成了进水管路和回水管路，控制系统将进水管路和回水管路形成闭合控制机制，控制进水管路影响回水管路，或者控制回水管路影响进水管路，控制系统能计算出最适合的温度及压力参数所需要的电机泵的转速和电动阀的开口度，形成一种自动调节机制，在满足提高冷却能力，回水稳定性好的同时，在回水和进水之间达到平衡。而水气分离器的设置也是为了有效的将液体和气体分开，在浮力的作用下气体将通过和气水分离器连接的第一阀门返回气密箱中，避免气体在回水管路中对于水流压力、水流量的的影响。

实施例2：

本实施例和实施例1的区别是：将气水分离器11中的部件作进一步说明，及其如何根据控制系统的作用调节水流的温度和压力。

所述气水分离器11中的第二温度计9测量回水温度，降低温度时，控制系统19控制电动阀1开口度的增加和电机泵13转速的增加，增加冷却水量来降低温度，增加温度与降低温度相反。这里是为了快速增加进水和回水同时进行，进入水的流量增加，增加了回水流量从而提高了冷却能力。另外，水的流速增加可以减少冷却管道的堵塞故障，通过提升回水的流速可以减少冷却水中水垢附着在冷却管道所形成堵塞，同时也可以减少杂质沉淀导致的管道堵塞。

所述气水分离器11的液位计10设置有高位和低位报警，降低液位时，控制系统19控制电机泵13转速增加，增加回水来降低液位，增加液位与降低液位相反。气水分离器11的水位不允许过低或者过高，过低时容易产生回水击穿，过高则容易导致气密箱冷却水外溢；回水击穿即回水管道中的水位太低，气密箱气体压力波动时，气体压动回水通过排水口排入排水槽18，导致气密箱气体外泄，回水断流的现象，也可以减少气密箱冷却水外溢，冷却水外溢是指回水不畅，回水管道中水充满后导致气密箱6中的水位过高，外溢到高炉中的故障现象。

实施例3：

本实施例和上述实施例的区别是：将与气水分离器连接的管道作优化设计，设置两条管道，便于根据具体情况选择所需的管道。

所述气水分离器11下端包括两个管路：一个是电机泵13高压回水管道，气水分离器11与第三阀门12连接，第三阀门12与电机泵13连接，电机泵13与第四阀门14连接；另外一条管路是：气水分离器11下端直接连接第五阀门15自流回水管道。其中阀门15在正常工作时处于关闭状态，阀门12和14处于开启状态，电机泵13将气水分离器11中的水经过加压后排出，电机泵13故障或更换时，可关闭阀门12、14，打开阀门15通过旁路回水，不影响冷却系统继续工作。

优选的，所述气水分离器下端的两个管道与排污阀17连接，排水阀17通过第二流量计16与排水槽18连接。

本发明气水分离器为垂直安装，排水在下端，排气在上端，依据气体在水中德浮力作用，气体将从上端的排气口回到气密箱，回水将在重力及气密箱内压力作用下通过底部回水管，液位计控制气水分离器的液位，避免冷却水充满分离器后进入排气管。工作过程是：水流从电动阀1端进入，经过过滤回路将水过滤，避免过多的杂质进入，然后通过第一流量计3、压力表4、第一温度计5，进入到气密箱6，气密箱6的水经过回水管路中与气密箱6连接的阀门8进入气水分离器11，气水分离器11中的气体通过上升阀门7回到气密箱6，回水通过阀门15和电机泵13，再通过排污阀17、流量计16排入排水槽18，其中阀门15在正常工作时处于关闭状态，阀门12和14处于开启状态；进水时，电动阀1可通过控制系统19对其开口大小进行调节；回水时，第二温度计9、液位计10、第二流量计16将测量值传输到控制系统19，电机泵13可通过控制系统19对其转速进行自动控制调节，从而调节回水流量和压力。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种用于炉顶的水冷系统，包括进水管路和回水管路，其特征在于，进水管路依次设有：电动阀(1)、过滤回路(2)、进水测量部件，气密箱(6)，所述进水管路的水流以电动阀(1)为初始端输入到气密箱(6)；

回水管路为：通过气密箱(6)输出端连接第二阀门(8)，所述第二阀门(8)和气水分离器(11)连接，所述气水分离器(11)和第一阀门(7)连接，所述第一阀门(7)为上升阀门，所述第一阀门(7)和气密箱(6)的输入端连接；所述气水分离器(11)的输出端还设有电机泵(13)，气水分离器(11)内部设有第二温度计(9)、液位计(10)；

所述电动阀(1)、进水测量部件与控制系统(19)连接，所述电机泵(13)、气水分离器(11)中的第二温度计(9)、液位计(10)也与控制系统(19)连接；

所述控制系统(19)采用自动闭环控制，根据冶炼时的炉顶温度及压力参数自动控制水冷系统的冷却流量；

所述气水分离器(11)的液位计(10)设置有高位和低位报警，降低液位时，控制系统(19)控制电机泵(13)转速增加，增加回水来降低液位，增加液位与降低液位相反；

进水和回水的平衡根据所述气水分离器(11)中的液位计数据来平衡，进水压力范围为0.1-1.0Mpa,回水压力范围为0-0.8Mpa,进水和回水的流量范围为3-100m³/h；

所述气水分离器(11)中的第二温度计(9)测量回水温度，降低温度时，控制系统(19)控制电动阀(1)开口度的增加和电机泵(13)转速的增加，增加冷却水量来降低温度，增加温度与降低温度相反；

所述气水分离器(11)为垂直安装，排水在下端，排气在上端，依据气体在水中的浮力作用，气体将从上端的排气口回到气密箱，回水将在重力及气密箱内压力作用下通过底部回水管；所述气水分离器(11)下端包括两个管路：一个是电机泵(13)高压回水管道，气水分离器(11)与第三阀门(12)连接，第三阀门(12)与电机泵(13)连接，电机泵(13)与第四阀门(14)连接；另外一条管路是：气水分离器(11)下端直接连接第五阀门(15)自流回水管道。

2.根据权利要求1所述的一种用于炉顶的水冷系统，其特征在于：所述进水测量部件包括第一流量计(3)、压力表(4)、第一温度计(5)，所述第二温度计(9)、液位计(10)及安装在回水管路尾部的第二流量计(16)构成回水测量部件，所述第二流量计(16)与控制系统(19)连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于炉顶的水冷系统，其特征在于：所述气水分离器(11)下端的两个管道与排污阀(17)连接，排污阀(17)通过第二流量计(16)与排水槽(18)连接。

Images