CN112916621B - 一种热轧浊环水工艺节能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热轧浊环水工艺节能控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配；步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；步骤三：生产异常时保生产运行。该技术方案解决了上述短时间的计划停机间隔不能正常供水、水泵设备本身运行效率偏低的技术问题，该冷却水供水泵组运行效率高、系统按需供水的先进工艺控制方式的技术效果，并且简单、经济、适用，有较大的节能效益，同时有助于提升企业精细化能源管理水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种热轧浊环水工艺节能控制方法，属于钢铁工业水处理领域。
背景技术
板坯经过加热炉加热至1250℃，经过水压20MPa的1#除鳞箱进行第一次除鳞，后经粗轧机组E1、R1、E2、R2粗轧，经过粗轧机组轧制后的板坯经保温罩后经过同样水压20MPa的2#除鳞箱进行二次除鳞，之后板坯经飞剪进入F1～F7精轧机组进行精轧，轧制成型的板坯经层流冷却后被卷取机卷取成板卷成品，整个轧制过程完毕。
热轧板坯轧制过程中消耗三种类型水：层流冷却水、净环水、浊环水，各类水用途和循环流程简述如下：
1)层流水系统主要是供应热轧层流冷却水，使用后的回水利用余压进入水池，并用水泵加压送过滤器过滤，滤后水利用余压直接上冷却塔冷却，冷却后的水进入混合水池，然后再分别由泵组加压，送用户循环使用。
2)净环水系统主要是供应热轧加热炉、精轧、粗轧、卷取等用户冷却水，使用后的回水利用余压进入冷却塔冷却降温，然后再分别由泵组加压，送各用户循环使用。
3)浊环水系统主要处理热轧轧线的轧辊冷却、辊道冷却、高压除鳞、磨辊间和冲氧化铁皮等用水；现有技术中存在的问题如下：浇次间隔、换辊间隔期间不能正常供水，系统的控制技术与管理较为粗放，整个系统工作效率低等，因此，迫切的需要一种新的技术方案解决上述技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种热轧浊环水工艺节能控制方法，该技术方案解决了浇次间隔、换辊间隔期间不能正常供水，系统的控制技术与管理较为粗放，缺乏有效的管控的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种热轧浊环水工艺节能控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配；
步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；
步骤三：生产异常时保生产运行。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配，具体如下：
11)、精轧换辊结束信号条件满足，且来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢任一条件信号满足；
12)、精轧轧机自动条件满足，且来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢任一条件信号满足。
作为本发明的进一步改进，所述步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水，二热轧浊环水直接冷却水低压水(3kg)泵组，供水流量在2400—4000m3/h，供水压力稳定在7kg/cm2，生产间隔时直接采集主轧线L1系统轧线生产过程中粗轧PLC、精轧PLC、卷取PLC数据；将取自轧线部分信号结合水处理运行工况，进行数据采集及分析，建立水泵调速节能模型；最终达到轧线换辊、日常维护、短时间计划停机或设备故障等生产间隔时3kg/cm2冷却水减量供水，即生产间隔水泵降速设计减量供水；
最终供水压力为了满足轧线除磷泵进口压力要求，并放置10％的安全余量，初步设定供水压力从7kg/cm2降低至5kg/cm2(满足除鳞泵进口压力要求，并放置10％的安全余量，10％的安全余量亦可根据现场实际需求进一步优化到5％等)；
3kg泵组降速减量供水需下述三种情况同时满足：精轧机架换辊信号条件满足、精轧轧机自动条件不满足(未投自动)、轧线无钢；
即以下条件同时满足情况下，判断为生产间隔，水泵降速减量供水；
21)、来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢，条件信号均不满足。
22)、来自精轧PLC:F1有钢/F2有钢/F3有钢/F4有钢/F5有钢/F6有钢/F7有钢，条件信号均不满足。
23)、来自卷取PLC:1#卷筒有钢/2#卷筒有钢，条件信号均不满足。
作为本发明的进一步改进，步骤三：生产异常时保生产运行，具体如下：
31)正常生产时轧线3kg/cm2供水总管压力低于设定值下限时(轧线侧总管压力低报警值，目前是6.2kg/cm2)，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式；
32)生产间隔时轧线除鳞泵3kg/cm2水进口压力低于设定值下限时水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式；
33)与来自轧线的通讯中断时，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，
1)该技术方案通过采用上述技术方案解决了上述短时间的计划停机间隔仍正常供水、水泵设备本身运行效率偏低的技术问题，冷却水供水泵组运行效率高、系统按需供水的先进工艺控制方式的技术效果，并且简单、经济、适用，有较大的节能效益，同时有助于提升企业精细化能源管理水平，本发明利用易于推广等特点。
2)下面列举梅钢二热轧浊环水工艺节能改造前后实测数据，详细说明优点：
改造前后梅钢1780浊环水系统均连续运行10-15天，统计改造前、后梅钢1780浊环水系统0.3MPa泵组的电量初始值之和W1、W1'、结束值之和W2、W2'，以及1780浊环水系统累计运行时间初始值T1、T1'、结束值T2、T2'。
1780浊环水系统0.3MPa泵组改造前平均负荷P后＝(W2-W1)/(T2-T1)
1780浊环水系统0.3MPa泵组改造后平均负荷P后＝(W2'-W1')/(T2'-T1')
1780浊环水系统0.3MPa泵组节电率n＝(P前-P后)/P前
约定系统年累计运行时间按8000h测算，电价0.6元/kwh。梅钢1780浊环水系统0.3MPa泵组智能化系统节能改造效益汇总见下表：
梅钢1780浊环水系统0.3MPa泵组节能改造效益汇总表
因工艺节能是一个持续优化的过程，且与主线生产的品种规格及生产节奏有关，节电率一般均能达到n>10％，可见节电效益显著，该发明具有新颖性和实用性。
3)由于浊环水系统0.3MPa泵组节能改造后生产间隔水泵降速减量供水，使得整个浊环水系统水处理量减少，系统设备运行周期延长，使得相关的长轴泵、密封阀、水泵电机等运行周期延长，经统计运行周期延长20％左右。
附图说明
图1为热轧浊环水工艺流程图；
图2为3Kg泵组智能节能工艺控制；
图3为水泵正常供水流程图；
图4为生产间隔水泵降速减量供水降能耗流程示意图；
图5为逻辑判断生产异常切换运行流程示意图。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1-图5，一种热轧浊环水工艺节能控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配；
步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；
步骤三：生产异常时保生产运行。
所述步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配，具体如下：
11)、精轧换辊结束信号条件满足，且来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢任一条件信号满足；
12)、精轧轧机自动条件满足，且来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢任一条件信号满足。
所述步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；
二热轧浊环水直接冷却水低压水(3kg)泵组，供水流量在2400—4000m3/h，供水压力稳定在7kg/cm2，生产间隔时直接采集主轧线L1系统轧线生产过程中粗轧PLC、精轧PLC、卷取PLC数据；将取自轧线部分信号结合水处理运行工况，进行数据采集及分析，建立水泵调速节能模型；最终达到轧线换辊、日常维护、短时间计划停机或设备故障等生产间隔时3kg/cm2冷却水减量供水，即生产间隔水泵降速设计减量供水；
最终供水压力为了满足轧线除磷泵进口压力要求，并放置10％的安全余量，初步设定供水压力从7kg/cm2降低至5kg/cm2(满足除鳞泵进口压力要求，并放置10％的安全余量，10％的安全余量亦可根据现场实际需求进一步优化到5％等)；
3kg泵组降速减量供水需下述三种情况同时满足：精轧机架换辊信号条件满足、精轧轧机自动条件不满足(未投自动)、轧线无钢；
即以下条件同时满足情况下，判断为生产间隔，水泵降速减量供水；
21)来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢，条件信号均不满足。
22)来自精轧PLC:F1有钢/F2有钢/F3有钢/F4有钢/F5有钢/F6有钢/F7有钢，条件信号均不满足。
23)来自卷取PLC:1#卷筒有钢/2#卷筒有钢，条件信号均不满足。
步骤三：生产异常时保生产运行，具体如下：
31)正常生产时轧线3kg/cm2供水总管压力低于设定值下限时(轧线侧总管压力低报警值，目前是6.2kg/cm2)，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式；
32)生产间隔时轧线除鳞泵3kg/cm2水进口压力低于设定值下限时水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式；
33)与来自轧线的通讯中断时，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式。
应用实施例：一种热轧浊环水工艺节能控制方法，以梅钢二热轧3kg/cm2冷却水生产过程为例：
二热轧3kg/cm2冷却水生产过程中因轧线生产节奏冷却水量需求变化较大，下面着重分析热轧浊环水特点和循环的工艺流程。
热轧浊环水是冷却过程中作为直接水在使用时与产品直接接触的冷却水。这些用户使用后的水不仅水温升高，而且含有大量的氧化铁皮和废油。从而使回水不仅水温升高、水质亦受到污染。浊循环系统具体分旋流池、平流池、过滤、冷却、加压五部分。主要浊环水用水点包括：
①直接冷却水高压水系统主要供：粗轧除鳞入口反冲水、侧喷水(2组)、E1立辊轨道清扫水、R1工作辊冷却水、R1后侧喷(2组)、R2前侧喷(2组)、E2立辊轨道清扫水、R2工作辊冷却水、R2后侧喷(2组)、精轧除鳞侧喷、F1-F7出口侧喷、F1-F7轧辊冷却水、F1-F7阶梯垫冷却水、侧喷、交叉水。
②直接冷却水低压水系统主要供：粗轧辊道冷却水、E1立辊轧辊冷却水、E1机架辊冷却水、E2立辊轧辊冷却水、E2机架辊冷却水、R2上支撑辊冷却水、粗轧除磷泵、精轧除磷泵、中间辊道冷却水、飞剪机架辊冷却水、飞剪溜槽冷却水、废钢料斗冷却水、E3立辊过渡梁冷却水、E3立辊冷却水、精轧除鳞侧喷、E3机架辊冷却水、F1-F7上支承辊冷却水、F1-F4防剥落水、F1-F7轧制润滑、F5-F7边部润滑、F1-F6活套冷却水、F3-F7出口水雾除尘、F3-F6出口机架间冷却水、精轧出口辊道冷却水、卷取机上、下夹送辊冷却水、喂料辊冷却水、跟踪水(3路)、助卷辊冷却水(3路)、卷筒旋转接头冷却水、压尾辊冷却水、外圈冷却水。直接冷却水低压水(3kg)泵组，供水流量在2400—4000m3/h，供水压力稳定在7kg/cm2。
③冲渣水主要供：渣沟冲洗水。
图1是热轧浊环水的工艺流程示意图。
根据浊环水路径，用户冷却使用后的回水直接进入铁皮沟，经铁皮沟进入旋流池沉淀。旋流沉淀池用于去除大粒径悬浮物和粗颗粒氧化铁皮。旋流沉淀池底部氧化铁皮，由抓斗吊车抓至渣池堆放，脱水后再用汽车外运综合利用。旋流池的水经旋流池泵组加压后送平流池，平流池中加入PAC及破乳除油剂、沉淀后，使水中的细颗粒氧化铁皮、悬浮物及油脂混凝形成大颗粒絮体。热轧浊环水在此完成二次固液分离。平流池底部污泥通过刮泥机刮至泥斗，泥斗污泥通过排泥泵定期排至污泥池，并定期外运。平流池的油通过钢带撇油机撇至油槽自流至储油罐，并定期专业回收。
浊环水在平流池中经除油、沉淀后经平流池泵组加压送高速过滤器去除悬浮物后，滤后水利用余压直接上冷却塔冷却，冷却塔用于冷却高速过滤器出水。冷却后的水进入浊循环冷水池，浊循环冷水池用于临时储存经冷却塔冷却后的浊水，以便循环利用。
最后用各类供水泵加压供设备直接冷却水用户使用，完成整个浊循环水的循环过程。
将3kg/cm2冷却水供水泵组根据轧线的生产节奏的不同建立水泵调速供水模型实现按需供水。具体是采集轧线生产过程中轧辊上板坯有无的数据，结合水处理运行工况，进行数据采集及分析，建立水泵调速节能模型。主要包括三方面：
步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配；
步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；
步骤三：生产异常时保生产运行。
通过上述三种调控结合，达到减少生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组空转损耗和降低整个浊环水水系统设备的额外负荷的目的。
本发明目的通过以下技术方案来实现：一种热轧浊环水工艺节能控制方法，将3kg/cm2冷却水供水泵组根据轧线的生产节奏及品种规格的不同建立水泵调速供水模型实现按需供水，具体是采集轧线生产过程中粗轧PLC、精轧PLC、卷取PLC数据，结合水处理运行工况，进行数据采集及分析，建立水泵调速节能模型。主要包括正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配，以及减少生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组设备的空转损耗和生产异常时保供运行。
梅钢二热轧3kg/cm2冷却水生产过程中因轧线生产节奏冷却水量需求变化较大。将3kg/cm2冷却水供水泵组增加调速装置，根据轧线的生产节奏不同建立水泵调速供水模型实现按需供水。即采用泵、阀一体化控制技术，实现生产的集约化按需供水。
步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配；参见图3，水泵正常供水流程图；
下列条件之一满足时，3kg/cm2冷却水水泵升速正常水量供水。
11)精轧换辊结束信号条件满足，且来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢任一条件信号满足。
12)精轧轧机自动条件满足，且来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢任一条件信号满足。
步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；参见图4，生产间隙水泵降速流程控制示意图；
二热轧浊环水直接冷却水低压水(3kg)泵组，供水流量在2400—4000m3/h，供水压力稳定在7kg/cm2。生产间隔时直接采集主轧线L1系统轧线生产过程中粗轧PLC、精轧PLC、卷取PLC数据。将取自轧线部分信号结合水处理运行工况，进行数据采集及分析，建立水泵调速节能模型。最终达到轧线换辊、日常维护、短时间计划停机或设备故障等生产间隔时3kg/cm2冷却水减量供水，即生产间隔水泵降速设计减量供水。
最终供水压力为了满足轧线除磷泵进口压力要求，并放置10％的安全余量，初步设定供水压力从7kg/cm2降低至5kg/cm2(满足除鳞泵进口压力要求，并放置10％的安全余量，10％的安全余量亦可根据现场实际需求进一步优化到5％等)。
3kg泵组降速减量供水需下述三种情况同时满足：精轧机架换辊信号条件满足、精轧轧机自动条件不满足(未投自动)、轧线无钢。
即以下条件同时满足情况下，判断为生产间隔，水泵降速减量供水。
21)来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢，条件信号均不满足。
22)来自精轧PLC:F1有钢/F2有钢/F3有钢/F4有钢/F5有钢/F6有钢/F7有钢，条件信号均不满足。
23)来自卷取PLC:1#卷筒有钢/2#卷筒有钢，条件信号均不满足。
步骤三：生产异常时保生产，参见图5，逻辑判断生产异常控制流程示意图；
为了保证生产运行可靠性，3kg/cm2冷却水供水泵组优化运行方式的发明内容以不影响生产安全、产量、质量为前提，有下列三种异常情况之一时自动选择退出优化节能运行模式，恢复原有运行方式。
31)正常生产时轧线3kg/cm2供水总管压力低于设定值下限时(轧线侧总管压力低报警值，目前是6.2kg/cm2)，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式。
32)生产间隔时轧线除鳞泵3kg/cm2水进口压力低于设定值下限时水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式。
33)与来自轧线的通讯中断时，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式。
该技术方案将3kg冷却水供水泵组根据轧线的生产节奏的不同建立水泵调速供水模型实现按需供水，具体是采集部分轧线生产过程中相关数据，结合水处理运行工况，进行数据采集及分析，建立水泵调速节能模型。最终生产间隔时供水压力初步设定从7kg/cm2降低至5kg/cm2。冷却水供水泵组空转损耗和降低整个浊环水水系统设备的额外负荷。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (2)
1.一种热轧浊环水工艺节能控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤一：正常生产时的3kg/cm2冷却水供水泵组供需匹配；
步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；
步骤三：生产异常时保生产运行，
所述步骤二：生产间隙时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水；具体如下：
热轧浊环水直接采用冷却水低压水泵组，供水流量在2400—4000m3/h，供水压力稳定在7kg/cm2，生产间隔时直接采集主轧线L1系统轧线生产过程中粗轧PLC、精轧PLC、卷取PLC数据；将取自轧线部分信号结合水处理运行工况，进行数据采集及分析，建立水泵调速节能模型；最终达到轧线换辊、日常维护、短时间计划停机或设备故障生产间隔时3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水，即生产间隔水泵降速设计减量供水；
最终供水压力为了满足轧线除磷泵进口压力要求，并放置10％的安全余量，初步设定供水压力从7kg/cm2降低至5kg/cm2；
3kg/cm2冷却水供水泵组减量供水需下述三种情况同时满足：
即以下条件同时满足情况下，判断为生产间隔，水泵降速减量供水；
21)来自粗轧PLC:1区有钢/2区有钢/3区有钢/4区有钢/5区有钢/6区有钢/7区有钢/8区有钢，条件信号均不满足；
22)来自精轧PLC:F1有钢/F2有钢/F3有钢/F4有钢/F5有钢/F6有钢/F7有钢，条件信号均不满足；
23)来自卷取PLC:1#卷筒有钢/2#卷筒有钢，条件信号均不满足。
2.根据权利要求1所述的热轧浊环水工艺节能控制方法，其特征在于，步骤三：生产异常时保生产运行，具体如下：
31)正常生产时轧线3kg/cm2供水总管压力低于设定值下限时，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式；
32)生产间隔时轧线除鳞泵3kg/cm2水进口压力低于设定值下限时水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式；
33)与来自轧线的通讯中断时，水处理侧供水泵自动升至全速并报警，供水泵组退出自动调速运行模式。
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