CN112065729B - 一种bmd喷射用水的流量控制方法 - Google Patents

一种bmd喷射用水的流量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种BMD喷射用水的流量控制方法，包括过滤系统，及通过水泵、管道与其相连的喷射系统，由电机带动水泵产生流量，再由流量计测量管道内流量实际值，通过电机的不同转速控制水泵产生不同的水流量；所述电机控制，包括启动、停止、自动计算电机速度设定值和手动设置电机速度设定值；所述自动计算电机速度设定值，包括先设置流量设定值Qset，再每隔一个控制周期T进行电机速度计算值。本发明能够稳定BMD喷射系统的给料流速，从而实现良好地除鳞效果。

Description

一种BMD喷射用水的流量控制方法
技术领域
本发明涉及BMD喷射系统的给料流速控制技术，更具体地说，涉及一种BMD喷射用水的流量控制方法。
背景技术
金属材料热轧成型后的表面氧化物(俗称鳞皮)在后工艺处理之前通常需有效清除，称之为除鳞。常用的除鳞工艺是采用化学酸洗，但该工艺始终存在污染大、成本高、质量不稳定等诸多缺陷。基于此，开始着手开发BMD技术(Baosteel Mechanical Descalingtechnology，简称BMD)，该工艺采用水+磨料颗粒的混合射流方式，通过射流介质在金属表面上的持续打击、磨削而实现除鳞。
如图1所示，现有BMD喷射系统包括：混合射流喷射系统1、介质回收系统2、过滤系统3、供砂系统4，具体工艺流程如下：
1)混合射流喷射系统1接收来自过滤系统3和供砂系统4的两种介质：水、磨料，在其内进行快速混合并发射，向木板板面击打、磨削，实现目标板面鳞皮的快速清除；
2)介质回收系统2将除鳞后的磨料颗粒、鳞皮粉末、磨料破碎后的细小粉末、水体等一并收集，快速实现水、砂分离，并将分离后的污浊水体输送至过滤系统3，同时将磨料介质输送至供砂系统4，实现两类介质的处理回用；
3)过滤系统3快速对动态水体进行悬浮物的摘取、收集、输出，同时将处理后的洁净水体输送至混合射流喷射系统1的各用水点，实现水体的回收利用；
4)供砂系统4对输入的磨料颗粒进行快速的选粒、清理杂物、体量检测与动态补充，并动态输送至混合射流喷射系统1，实现磨料颗粒的回收利用。
其中，混合射流喷射系统的给料流速控制十分重要，如果给料速度太低时，混合射流喷射系统除鳞效果差；如果给料速度太高时，混合射流喷射系统容易发生堵塞。为了保证给料流速的稳定，需要由过滤系统输送到混合射流喷射系统的洁净水的流量恒定，因此，控制洁净水的流量对于BMD技术具有重要意义。
现有的专利申请中，如CN 104595885A所公开的电站锅炉给水泵最小流量再循环阀控制方法，将最小流量设定值与实际进水流量比较得到流量偏差信号，根据流量偏差信号经过一系列计算得到阀门开度控制指令，通过控制指令对给水泵再循环阀的阀门开度进行控制，从而实现实际进水流量接近最小流量设定值。该专利通过水泵再循环阀自动控制流量。
CN 107783577A所公开的进水泵房恒液位多级流量控制系统，根据进水泵房前池的液位将目标流量分为9个档次，从而保证水泵出口实际流量满足后续工艺的需求。该专利没有提出水泵出口实际流量达到目标流量的具体控制方法。
在文献《模糊免疫自适应PID控制在封水泵流量控制中的应用》中，根据封水流量的反馈值自动调整封水泵转速，进而调节封水流量至设定值。该文献提出的控制算法复杂，在实际应用中可操作性较差。文献信息：张红升,缪袁泉,丁琪,闻峣.模糊免疫自适应PID控制在封水泵流量控制中的应用[J].上海海事大学学报，2014(第35卷第1期)：79-83。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种BMD喷射用水的流量控制方法，能够稳定BMD喷射系统的给料流速，从而实现良好地除鳞效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种BMD喷射用水的流量控制方法，包括过滤系统，及通过水泵、管道与其相连的喷射系统：
由电机带动水泵产生流量，再由流量计测量管道内流量实际值，通过电机的不同转速控制水泵产生不同的水流量；
所述电机控制，包括启动、停止、自动计算电机速度设定值和手动设置电机速度设定值；
所述自动计算电机速度设定值，包括先设置流量设定值Qset，再每隔一个控制周期T进行电机速度计算值。
所述电机速度计算值，计算步骤如下：
1)接收流量计测量的流量实际值Qact；
2)计算水流量偏差△Q，△Q＝Qset-Qact；
3)计算增益系数KQ，计算如下：
Figure BDA0002089710990000031
上式中，Qmin表示当电机以最小启动速度启动后的水流量大小，单位m3/h；
KQ0表示电机速度变化量与水流量变化量之间的比例系数，单位rpm/m3/h；
L表示水泵与流量计之间的管道距离，单位m；
A表示水泵与流量计之间的管道截面积，单位m2；
4)根据水流量偏差△Q，计算电机速度设定值的调整量△V，计算如下：
当|ΔQ|≤ΔQmin，ΔV＝0.0；
当|ΔQ|＞ΔQmin，ΔV＝kQ×ΔQ；
上式中，△Qmin表示流量偏差控制的最小值；
5)对电机速度设定值的调整量△V进行限定，具体如下：
当ΔV＞ΔVmax，ΔV＝ΔVmax；
当ΔV＜-ΔVmax，ΔV＝-ΔVmax；
上式中，△Vmax表示最大调整量，单位rpm；
6)计算当前的电机速度设定值，Vnew＝Vold+ΔV；
7)保存当前的电机速度设定值，准备用于下一次电机速度计算值的计算，即Vold＝Vnew。
所述自动计算电机速度设定值是在电机启动后延时Td秒后再进行。
在上述的技术方案中，本发明所提供的一种BMD喷射用水的流量控制方法，可以使BMD喷射系统的给料流速稳定。由于给料流速的稳定，既保证了BMD喷射系统除鳞效果好，从而提高了产品表面质量，又保证了BMD喷射系统的可靠性。
附图说明
图1是BMD喷射系统的结构示意图；
图2是本发明流量控制方法的原理图；
图3是本发明流量控制方法的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图2至图3所示，本发明所提供的一种BMD喷射用水的流量控制方法，包括过滤系统5，及通过水泵6、管道7与其相连的喷射系统8，上述为现有技术部分内容，在此就不再赘述。与现有技术不同的是：
由电机9带动水泵6产生流量，再由流量计10测量管道7内流量实际值，通过电机9的不同转速控制水泵6产生不同的水流量。
较佳的，所述电机控制，包括启动、停止、自动计算电机速度设定值和手动设置电机速度设定值，其中，在电机启动后延时Td秒后，才允许自动计算电机速度设定值(即流量自动控制)。
较佳的，为了实现所述自动计算电机速度设定值，首先，设置流量设定值Qset，然后，每隔一个控制周期T(单位：分钟)进行电机速度计算值。
较佳的，所述电机速度计算值，计算步骤如下：
1)接收流量计10测量的流量实际值Qact；
2)计算水流量偏差△Q，△Q＝Qset-Qact；
3)计算增益系数KQ，计算如下：
Figure BDA0002089710990000041
上式中，Qmin表示当电机以最小启动速度启动后的水流量大小，单位：m3/h；
KQ0表示电机速度变化量与水流量变化量之间的比例系数，单位：rpm/m3/h；
L表示水泵与流量计之间的管道距离，单位：m；
A表示水泵与流量计之间的管道截面积，单位：m2；
4)根据水流量偏差△Q，计算电机速度设定值的调整量△V(单位：rpm)，计算如下：
当|ΔQ|≤ΔQmin，ΔV＝0.0；
当|ΔQ|＞ΔQmin，ΔV＝kQ×ΔQ；
上式中，△Qmin表示流量偏差控制的最小值；
5)对电机速度设定值的调整量△V进行限定，具体如下：
当ΔV＞ΔVmax，ΔV＝ΔVmax；
当ΔV＜-ΔVmax，ΔV＝-ΔVmax；
上式中，△Vmax表示最大调整量，单位rpm；
6)计算当前的电机速度设定值，Vnew＝Vold+ΔV；
7)保存当前的电机速度设定值，准备用于下一次电机速度计算值的计算，即Vold＝Vnew。
如图2所示，电机9最小启动转速为400rpm，经过测试对应的最小流量Qmin＝58m3/h，电机速度变化量与水流量变化量之间的比例系数KQ0＝6.9rpm/m3/h。水泵6与流量计10之间的管道7距离L＝5m，管道7截面积A为0.19m2，电机9开始旋转后，延时Td＝1分钟允许自动控制。如果选择自动计算电机转速设定值，自动控制的周期设为0.1分钟，流量设定值Qset＝100m3/h，流量偏差控制的最小值ΔQmin＝1m3/h，最大电机设定值调整量△Vmax＝20rpm。
实施例1
设置电机9启动速度为500rpm，延时1分钟后，如果选择自动计算电机转速设定值后，每隔0.1分钟，按照下面步骤进行计算：
1)接收流量计10测量的流量实际值Qact＝72m3/h；
2)水流量偏差△Q＝100-72＝28m3/h；
3)计算增益系数kQ：
Figure BDA0002089710990000051
4)计算电机速度设定值的调整量△V＝0.351×28＝9.8；
5)判断电机速度设定值的调整量△V是否超出限定值，未超出；
6)计算当前的电机速度设定值Vnew＝Vold+△V＝500+9.8＝509.8rpm；
7)保存当前的电机速度设定值Vold＝509.8m/s。
实施例2
设置电机9启动速度为600rpm，延时1分钟后，如果选择自动计算电机转速设定值后，每隔0.1分钟，按照下面步骤进行计算：
1)接收流量计10测量的流量实际值Qact＝85m3/h；
2)水流量偏差△Q＝100-85＝15m3/h；
3)计算增益系数kQ：
Figure BDA0002089710990000061
4)计算电机速度设定值的调整量△V＝0.351×15＝5.265；
5)判断电机速度设定值的调整量△V是否超出限定值，未超出；
6)计算当前的电机速度设定值Vnew＝Vold+△V＝600+5.265＝605.265rpm；
7)保存当前的电机速度设定值Vold＝605.265rpm。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (2)

1.一种BMD喷射用水的流量控制方法，包括过滤系统，及通过水泵、管道与其相连的喷射系统，其特征在于：
由电机带动水泵产生流量，再由流量计测量管道内流量实际值，通过电机的不同转速控制水泵产生不同的水流量；
电机的控制，包括启动、停止、自动计算电机速度设定值和手动设置电机速度设定值；
所述自动计算电机速度设定值，包括先设置流量设定值Qset，再每隔一个控制周期T进行电机速度设定值的计算，
其中，所述电机速度设定值的计算步骤如下：
1)接收流量计测量的流量实际值Qact；
2)计算水流量偏差△Q，△Q＝Qset-Qact；
3)计算增益系数KQ，计算如下：
Figure FDA0003331222370000011
上式中，Qmin表示当电机以最小启动速度启动后的水流量大小，单位m3/h；
KQ0表示电机速度变化量与水流量变化量之间的比例系数，单位rpm/m3/h；
L表示水泵与流量计之间的管道距离，单位m；
A表示水泵与流量计之间的管道截面积，单位m2；
4)根据水流量偏差△Q，计算电机速度设定值的调整量△V，计算如下：
当|ΔQ|≤ΔQmin，ΔV＝0.0；
当|ΔQ|＞ΔQmin，ΔV＝kQ×ΔQ；
上式中，△Qmin表示流量偏差控制的最小值；
5)对电机速度设定值的调整量△V进行限定，具体如下：
当ΔV＞ΔVmax，ΔV＝ΔVmax；
当ΔV＜-ΔVmax，ΔV＝-ΔVmax；
上式中，△Vmax表示最大调整量，单位rpm；
6)计算当前的电机速度设定值，Vnew＝Vold+ΔV；
7)保存当前的电机速度设定值，准备用于下一次电机速度设定值的计算，即Vold＝Vnew。
2.如权利要求1所述的一种BMD喷射用水的流量控制方法，其特征在于：所述自动计算电机速度设定值是在电机启动后延时Td秒后再进行。
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