CN116689523A - 一种热轧精轧除鳞设备的节能配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：根据产品大纲及工艺方案或生产实绩查询精轧2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞工艺比例a1、a2和a3；步骤2：提出备选方案，按除鳞泵与除鳞集管一对一，配置2台除鳞泵，确定相关除鳞参数。本发明在保证各种生产条件下除鳞效果不降低的基础上，达到节能效果。在此基础上提出判断备选方案是否具有经济性的方法，从而指导最终方案的确定，达到优选的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种节能配置方法，具体涉及一种热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，属于热轧精轧除鳞设备技术领域。
背景技术
目前热轧除鳞系统逐步由粗轧精轧共用除鳞系统向粗轧、精轧分开就近布置的方向发展，减少长距离传输造成的压力损失。除鳞设备主要包括除鳞泵、除鳞电机等。其中除鳞泵与电机是相匹配的，除鳞泵型号确定，就有对应的电机相匹配。而蓄势器的作用是利用现场不除鳞的间隙，将高压除鳞水贮存起来，而现场除鳞投入时，贮存的高压水作为除鳞泵的补充，以保持压力的稳定。粗轧除鳞水消耗是脉冲式，平均消耗水平不高，但阶段消耗很大，可以通过加大蓄势器能力来降低除鳞压力波动和除鳞能力。但精轧除鳞消耗相对稳定，轧制同一块钢，从除鳞开启到除鳞关闭，除鳞消耗一般是相同的。一般情况，精轧高压除鳞配置1台除鳞泵(不含备用)，供应现场2组除鳞集管，2组集管除鳞喷嘴数量、型号基本一致，除鳞水消耗也基本相同。工作时只有开启2组、开启1组两种工作方式。精轧机架间除鳞一般也配置1台除鳞泵(不含备用)，供应现场有2组集管，两组参数基本相同。一般情况有开启2组、开启1组和不开启3种工作方式。一般热轧高压除鳞泵要求压力20MPa以上，电机功率一般超过2000Kw，中压除鳞泵要求压力10MPa以上，电机功率一般超过1000Kw，启动后电机全功率工作，电耗很大。常规设计精轧高压除鳞泵要满足现场最大除鳞要求即2组集管同时开启的要求，机架间除鳞也要满足现场最大除鳞供应即2组集管同时开启的要求。这种除鳞参数配置方法，只有在现场除鳞同时开启两组时，效率较高。其它时间都会造成现场能源的浪费。总之，这种选型方法，只要现场除鳞不同时开启两组除鳞集管，都会有很多能量浪费。并且，由于节能减重要求，轧制薄规格的比例会越来越多，而薄规格产品一般为保证轧制稳定，除鳞开启组数较少。这种选型方式从长期看，浪费越来越严重。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。
针对这一问题，各钢厂与高校开展工作。按“除鳞泵”为关键字进行查询，专利信息综合服务平台共查询到专利10个。中国专利CN200710202465.5热连轧生产线的高压水除鳞系统介绍一种25-40MPa高压除鳞系统，中国专利CN201711478455.4一种除鳞系统的控制方法介绍介绍一种25-30MPa变频高压除鳞系统控制方法。目前没有查询到解决前述问题的解决方法。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，该技术方案提供了一种热轧精轧除鳞设备的节能备选配置方案，备选配置方案主要解决现有精轧除鳞系统在轧制薄规格产品，精轧除鳞箱和机架间除鳞两组集管不同时启动时的电量浪费和换辊和临时故障非生产时间时的用电浪费问题，本发明在保证各种生产条件下除鳞效果不降低的基础上，达到节能效果。在此基础上提出判断备选方案是否具有经济性的方法，从而指导最终方案的确定，达到优选的效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：根据产品大纲及工艺方案或生产实绩查询精轧2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞工艺比例a1、a2和a3；其中a1为2组除鳞工艺使用的比例，其中a2为1组除鳞工艺使用的比例，其中a3为不开除鳞工艺使用的比例，
其中a1+a2+a3＝1；
精轧除鳞只有2组除鳞和1组除鳞两种工艺要求，机架间除鳞有2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞三种工艺要求；
步骤2：提出备选方案，按除鳞泵与除鳞集管一对一，配置2台除鳞泵，确定相关除鳞参数系统压力P＝P0+Pi；
流量M2＝M0*k/2；
按P、M2选取电机，电机功率为w2；
其中：P、P0、Pi分别代表除鳞泵系统压力、除鳞末端压力和系统压降。Pi一般取2-4MPa M2、M0、k分别代表系统流量、除鳞最大用量和富余系数。M2一般需要在常用规格中选取，k一般取1.1-1.4。
作为本发明的一种改进，所述除鳞泵为多级离心除鳞泵，所述除鳞电机具备变频调速功能，每一个除鳞泵出口配置一个单向伐，以便防止低频率运行时除鳞水倒流。
对备选方案经济性评价，
比较条件：
备选方案投资增加b；
标准投资回报率按c考虑，超过c可以投资，否则不可以投资；
全年工作时间按f考虑，其中生产时间f1，非生产时间(换辊及临时故障)为f2，这里f＝f1+f2电价按g进行核算；
为保证除鳞随时具备启动条件，不投用时电机变频频率按d进行考虑，投用变频频率按e进行考虑，不投用电机消耗按(d/e)2比例计算；
常规方案每小时电耗：W1＝w1；
备选方案生产时每小时电耗：W2＝2*w2*a1+w2*(1+(d/e)2)*a2+2*w2*(d/e)2*a3；
备选方案非生产时每小时电耗：W3＝2*w2*(d/e)2；
备选方案年节约用电效益：(W1*f-W2*f1-W3*f2)*g；
备选方案投资回报：(W1*f-W2*f1-W3*f2)*g/B；
根据备选方案投资回报率比标准投资回报率进行比较，确定是否可以选择备选方案。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，该方案中，在备选方案具有经济性的前提下，选用备选方案。由于除鳞泵与集管一一对应，可以根据现场除鳞集管投用组数确定除鳞泵高速运行(频率50HZ)的台数，其它除鳞泵低速(频率20HZ)运行。与原方案相比，节约了用电量。当现场除鳞开启两组时，两台泵都按50HZ频率运行，这时与原方案基本相当或有小幅增加；当现场开启1组时，1台泵50HZ频率运行，另1台可以20HZ运行，20HZ运行的泵功率消耗为16％，这时一般可节电40％；当现场不开启时，两台泵均20HZ运行，这时可节电80％以上。本发明应用现场，能够达到设计的除鳞压力，达到原有的除鳞效果。该方案中一是为防止低压运行时蓄势器水位低位(造成除鳞压力下降和流量下降)，取消蓄势器；二是为防止没有蓄势器造成水锤现象，通过高压水用流量孔板降压充当预冲水；。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例做详细的说明。
实施例1：一种热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：根据产品大纲及工艺方案或生产实绩查询精轧2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞工艺比例a1、a2和a3；其中a1为2组除鳞工艺使用的比例，其中a2为1组除鳞工艺使用的比例，其中a3为不开除鳞工艺使用的比例，
其中a1+a2+a3＝1
精轧除鳞只有2组除鳞和1组除鳞两种工艺要求，机架间除鳞有2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞三种工艺要求
步骤2：提出备选方案，按除鳞泵与除鳞集管一对一，配置2台除鳞泵，确定相关除鳞参数系统压力P＝P0+Pi；
流量M2＝M0*k/2；
按P、M2选取电机，电机功率为w2；
其中：P、P0、Pi分别代表除鳞泵系统压力、除鳞末端压力和系统压降。Pi一般取2-4MPa M2、M0、k分别代表系统流量、除鳞最大用量和富余系数。M2一般需要在常用规格中选取，k一般取1.1-1.4。
其中，所述除鳞泵为多级离心除鳞泵，所述除鳞电机具备变频调速功能，每一个除鳞泵出口配置一个单向伐，以便防止低频率运行时除鳞水倒流。
具体实施例1：
以1780轧线精轧除鳞箱为例，1780热轧精轧共有2个除鳞集管，要求末端系统压力20MPa，每组流量143t/h，最大流量286t/h，优选配置方法如下：
1、根据生产实绩查询精轧2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞工艺比例55％、45％和0；
2、按除鳞泵与除鳞集管一对二，工艺除鳞用水最大需求，配置1台除鳞泵，并确定相关除鳞参数
系统压力P＝20+3＝23(MPa)；
流量M1＝286*1.224＝350(t/h)；
按P、M1选取电机，电机功率为3500(KW)；
其中：Pi取3MPa，k取1.224；
3、提出备选方案，除鳞泵与除鳞集管一对一，配置2台除鳞泵，并确定相关除鳞参数系统压力P＝20+3＝23(MPa)；
流量M2＝286/2*1.259＝180(t/h)；
按P、M2选取电机，电机功率为1800(KW)；
其中：Pi取3MPa，k取1.259；
4、对备选方案经济性评价；
比较条件：
备选方案投资增加按800万元；
标准投资回报率按年20％考虑，超过20％可以投资，否则不可以投资；
全年工作时间按7000小时考虑，其中生产时间6500小时，非生产时间如换辊，临时故障为500小时。
电价按0.8元/度进行核算；
为保证除鳞随时具备启动条件，不投用时电机变频频率按20HZ进行考虑，投用变频频率按50HZ进行考虑，不投用电机消耗按0.16((20/50)2)系数计算；
常规方案每小时电耗：W1＝3500(度)；
备选方案生产时每小时电耗：W2＝2*1800*55％+1800*(1+0.16)*45％＝2919.6(度)；
备选方案非生产时每小时电耗：W3＝2*1800*0.16＝576(度)；
备选方案年节约用电效益：(3500*7000-2919.6*6500-576*500)*0.8＝4187680(元)；
备选方案投资回报：4187680/8000000＝52.3％；
优选备用方案。
5、备选方案涉及的除鳞泵为多级离心除鳞泵。
6、备选方案涉及的除鳞电机具备变频调速功能
具体实施例2：
以1780轧线精轧机架间为例，1780热轧精轧机架间除鳞共有2个除鳞点，要求末端压力11MPa，每组流量103t/h，优选配置方法如下：
1、根据生产实绩查询精轧2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞工艺比例43％、31％和26％；
2、按除鳞泵与除鳞集管一对二，工艺除鳞用水最大需求，配置1台除鳞泵，并确定相关除鳞参数；
系统压力P＝11+2＝13(MPa)；
流量M1＝206*1.214＝250(t/h)；
按P、M1选取电机，电机功率为1400(KW)；
其中：Pi取2MPa，k取1.214；
3、提出备选方案，除鳞泵与除鳞集管一对一，配置2台除鳞泵，并确定相关除鳞参数；
系统压力P＝20+3＝23(MPa)；
流量M2＝206/2*1.359＝140(t/h)；
按P、M2选取电机，电机功率为900(KW)；
其中：Pi取2MPa，k取1.359；
4、对备选方案经济性评价；
比较条件：
备选方案投资增加按500万元；
标准投资回报率按年20％考虑，超过20％可以投资，否则不可以投资；
全年工作时间按7000小时考虑，其它生产时间6500小时，非生产时间如换辊，临时故障为500小时。
电价按0.8元/度进行核算；
为保证除鳞随时具备启动条件，不投用时电机变频频率按20HZ进行考虑，投用变频频率按50HZ进行考虑，不投用电机消耗按0.16((20/50)2)系数计算；
常规方案每小时电耗：W1＝1400(度)；
备选方案生产时每小时电耗：W2＝2*900*43％+900*(1+0.16)*31％+2*900*0.16*26％＝1172.52(度)；
备选方案非生产时每小时电耗：W3＝2*900*0.16＝288(度)；
备选方案年节约用电效益：(1400*7000-1172.52*6500-288*500)*0.8＝1627696(元)；
备选方案投资回报：1627696/5000000＝32.6％；
优选备用方案。
5、备选方案涉及的除鳞泵为多级离心除鳞泵。
6、备选方案涉及的除鳞电机具备变频调速功能。
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 (6)
1.一种热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：根据产品大纲及工艺方案或生产实绩查询精轧2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞工艺比例a1、a2和a3；其中a1为2组除鳞工艺使用的比例，其中a2为1组除鳞工艺使用的比例，其中a3为不开除鳞工艺使用的比例，
步骤2：提出备选方案，按除鳞泵与除鳞集管一对一，配置2台除鳞泵，确定相关除鳞参数。
2.根据权利要求1所述的热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，其特征在于，步骤1中，
其中a1+a2+a3＝1；
精轧除鳞只有2组除鳞和1组除鳞两种工艺要求，机架间除鳞有2组除鳞、1组除鳞及不开除鳞三种工艺要求。
3.根据权利要求2所述的热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，其特征在于，步骤2中，
系统压力P＝P0+Pi；
流量M2＝M0*k/2；
按P、M2选取除鳞电机，电机功率为w2；
其中：P、P0、Pi分别代表除鳞泵系统压力、除鳞末端压力和系统压降，Pi取2-4MPa
M2、M0、k分别代表系统流量、除鳞最大用量和富余系数，M2在常用规格中选取，k取1.1-1.4。
4.根据权利要求3所述的热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，其特征在于，所述除鳞泵为多级离心除鳞泵。
5.根据权利要求3或4所述的热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，其特征在于，所述除鳞电机具备变频调速功能。
6.根据权利要求5所述的热轧精轧除鳞设备的节能配置方法，其特征在于，每一个除鳞泵出口配置一个单向伐。
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