EP3723919A1 - Improved control of the water economy of a cooling path - Google Patents

Improved control of the water economy of a cooling path

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Publication number
EP3723919A1
EP3723919A1 EP18800210.9A EP18800210A EP3723919A1 EP 3723919 A1 EP3723919 A1 EP 3723919A1 EP 18800210 A EP18800210 A EP 18800210A EP 3723919 A1 EP3723919 A1 EP 3723919A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
control device
pump
total
outlets
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18800210.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Weinzierl
Manfred Eder
Jurij Razinkov
Christian Schlapak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Primetals Technologies Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH, Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP3723919A1 publication Critical patent/EP3723919A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B21B37/76Cooling control on the run-out table
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203Cooling
    • B21B45/0209Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60Aqueous agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D1/667Quenching devices for spray quenching
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    • C21D11/00Process control or regulation for heat treatments
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling

Definitions

  • the present invention relates to a Tunverfah reindeer for a cooling section for cooling of hot metal stock, wherein the cooling section comprises a pump which removes coolant from a coolant reservoir and feeds a line system to a number of coolant outlets gesteu the upstream of theméstoffauslässen valves be
  • the pump pressure and an inlet side of the pump herrenden suction pressure determines a drive state for the pump
  • the present invention is further based on a computer program comprising machine code which is controlled by a control unit.
  • Device for a cooling line can be processed, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device operates the cooling section according to egg nem such operating method.
  • the present invention is further based on a control device for a cooling section, wherein the control device is programmed with such a computer program, so that the control device operates the cooling section according to such an operating method.
  • the present invention is further based on a cooling line for cooling hot metal stock,
  • cooling section comprises a pump which removes coolant from a coolant reservoir and supplies via a Lei management system to a number of coolant outlets, which are controlled via thedestoffauslässen upstream valves ge,
  • the cooling section has such a control device, which drives the cooling section according to such Railver.
  • WO 2013/143 925 A1 discloses a similar disclosure content.
  • cooling sections rolled metal, in particular steel, is cooled after rolling.
  • cooling sections are the downstream of a hot strip mill cooling section with or without intensive cooling and the so-called Quette a plate mill.
  • a downstream of the rolling mill cooling section is an exact temperature control üb Lich.
  • üb Lich an exact temperature control
  • üb Lich an exact temperature control
  • the coolant is usually water or at least substantially consists of water.
  • the amounts of water to be applied are considerable. In some cases, up to 20,000 m 3 / h must be applied to the hot rolling stock over a distance of only a few meters (for example 10 m to 20 m). For precise control of the cooling, it is not only necessary to timely and correctly control the valves of the cooling section. It is also necessary to provide the appropriate amounts of water on the input side of the valves available and also to take back. The required control times are often in the range close to 1 second, in some cases even less than 1 second.
  • the required dynamics of the water balance due to a corresponding mechanical design of the cooling section.
  • the coolant outlets in the immediate vicinity of the coolant outlets as a coolant reservoir set up a water tank and supply the coolant outlets directly or booster pumps with water from the water tank.
  • the line system between the coolant reservoir and the cooling medium outlets can be made sufficiently short.
  • the required acceleration of the amount of water is possible without the accuracy of the cooling suffers to any significant extent.
  • Another known solution is to provide a riser with an overflow in the vicinity of the cooling area.
  • a riser requires less space than a water tank. But it can save only a small amount of coolant. In this case, therefore, the maximum amount of coolant he is waiting for continuously promoted to the cooling area.
  • This is a disadvantage since always the maximum amount of coolant required must be provided, while in a solution with a water tank only the average amount of water required should be provided.
  • the height of the riser creates a nearly constant backpressure that is independent of the actual need for coolant. Again, the consumption of coolant and energy is correspondingly high, as always an unnecessarily large amount of coolant is provided. Furthermore, the pressure can not be adjusted. It always corresponds to the pressure resulting from the height of the column of coolant in the riser to the overflow.
  • the object of the present invention is to provide possi possibilities, by means of which even without greater or lesser storage capacity for coolant between the Pum PE and thedeffenauslässen in an efficient manner at any time with high accuracy, the required amount of coolant can be made available.
  • an operating method of the type mentioned at the outset is configured in such a way that the control device of the cooling section not only takes into account the total coolant flow and the working pressure of the coolant cyclically for the respective point in determining the pump pressure, which should prevail on the pump side, but additionally a change in the total coolant flow was also taken into account.
  • the control device of the cooling section not only takes into account the total coolant flow and the working pressure of the coolant cyclically for the respective point in determining the pump pressure, which should prevail on the pump side, but additionally a change in the total coolant flow was also taken into account.
  • be taken into account as a result for the pump pressure to what extent the befind Liche amount of coolant in the line system must be accelerated or delayed.
  • the respectively desired total coolant flow is achieved in a considerably more dynamic manner than in the prior art.
  • control device takes into account, when determining the pump pressure, a line resistance of the line system to be overcome by the total coolant flow. This results in an even higher accuracy in the determination of the pump pressure and thus the determination of the drive state of the pump.
  • control means are in addition to the cooling medium flows to be dispensed at the respective time via the cooling medium outlets for a Prognosis rizont predicted coolant flows known that delivered for a number of future times on thedeffens se should be.
  • the control device takes into account the predicted coolant flows at least one of the future points in time when determining the drive state of the pump.
  • control device determines the associated total coolant flow for at least one future time and to take it into account when determining the change in the total coolant flow.
  • the deviation from the total coolant flow for the respective time can be determined.
  • control device continues to determine the change in the total coolant flow in addition to the predicted coolant flows of the at least one future point in time also takes into account the total coolant flow of at least one past time.
  • the respective time is preferably in the middle between the at least one future time and the at least one past time.
  • the coolant outlets comprise useful coolant outlets and bypass coolant outlets.
  • the hot rolling stock is finally cooled by means of the useful coolant outlets from given coolant flows.
  • the bypassdeffenaus outlets serve as a way to influence the total flow of coolant without changing the applied to the hot rolling stock coolant flows.
  • the control means is based on the coolant streams to be delivered for the respective time and / or the future times via the useful coolant outlets, the cooling medium flows to be delivered via the bypass coolant outlets for the respective time and / or the future time in that any total flow of refrigerant taken into account at a prior time prior to the time in determining the change in the total flow of refrigerant valid for the earlier time is maintained.
  • the time course of the drive state of the pump has a relatively low dynamics.
  • a sufficiently “smooth" control of the pump can be achieved.
  • This increases the service life of the pump and simplifies its activation.Of course, a configuration without bypass coolant outlets can be realized, in which therefore only Nutz-Kühlstoffaus outlets are available.
  • the pump must be controlled with a relatively high degree of dynamics, and in addition, in cases in which a change can not be effected sufficiently quickly even when the pump is controlled with a high degree of dynamics, a temporary deviation from the actual value must occur pumped by the pump. total coolant flow of a desired total coolant flow can be accepted.
  • the control device on the hand of the forecast - if necessary - makes a forward de adjustment of the drive state of the pump.
  • the control device in the determination of the drive state of the pump - ie the determination of the drive state, with which the pump is to be activated at the respective time
  • the respective total cooling medium flows depending on maintaining or exceeding a predetermined maximum change retains or ve outlook adapts, so that, if possible, both the change of the total coolant flow for the respective time and the changes the calculated total coolant flows comply with the maximum change for the future times.
  • This procedure corresponds to the usual procedure in the context of a model predictive control.
  • the controller determines the over the coolant flows to be delivered by the bypass coolant outlets such that coolant flows to be delivered via the bypass coolant outlets are as close as possible to a bypass desired coolant flow and a change in the total coolant flow to be delivered via the useful coolant outlets and the bypass coolant outlets is minimized ,
  • the valves may be in individual cases switching valves that can only assume two switching states, namely fully ge opens and fully closed.
  • the valves are infinitely or at least in several stages controllable.
  • the control device preferably determines the working pressure in such a way that the activation states of the valves keep minimum distances to a minimum activation and a maximum activation and the activation state of the pump is kept constant as far as possible. As a result, the pump must be controlled with less dynamics.
  • control device preferably also takes into account a height difference to be overcome.
  • the height difference represents a con stant offset for the pump pressure.
  • the control device additionally determines a control signal for a pump connected in parallel short-circuit valve and controls the short-circuit valve according to the determined control signal.
  • operating conditions of the pump can be achieved which would be impossible or inadmissible without a short-circuit valve.
  • the lessnessge over the short-circuit valve led coolant flow can be supplied as needed thedestoffreser voir or a connecting line between thedestoffre reservoir and the pump.
  • the object is further achieved by a computer program having the features of claim 13. According to the invention causes the execution of the computer program by the Steuerein direction that the control device operates the cooling section according to an operating method according to the invention.
  • control device for a cooling section with the features of claim 14.
  • the control device is programmed with a computer program according to the invention, so that the control device operates the cooling section according to an operating method according to the invention.
  • the cooling section has a control device according to the invention which operates the cooling section according to an operating method according to the invention.
  • a cooling region of the cooling section, within which the coolant is applied to the hot rolling stock, can be arranged in particular within a rolling train and / or upstream of a rolling train and / or downstream of the rolling train.
  • the term "and / or” is to be understood in the sense that the cooling area can be arranged completely within the rolling train, completely downstream of the rolling train or partially disposed within the rolling train and partially downstream of the rolling mill for an arrangement in front of the rolling train.
  • a cooling section has a cooling region 1.
  • a liquid coolant 2 - usually water - are applied to a hot rolling stock 3 and thereby the hot rolling 3 are cooled.
  • the hot rolling stock 3 is made of metal, for example steel.
  • a number of useful coolant outlets 4 are arranged in the cooling area 1.
  • the cooling area 1 is accordingly arranged as shown in FIG 1 partially within a rolling train. This is indicated in FIG 1, characterized in that one of the Nutz-Kühlschauslässe 4 a last rolling stand 5 of the rolling train (for example, a finishing train) is arranged upstream.
  • the cooling area 1 could also be arranged fully constantly within the rolling train.
  • Thedebe rich 1 is still partially downstream of the rolling mill. This is indicated in FIG 1, characterized in that the other useful coolant outlets 4 are arranged downstream of the last roll stand 5 of the rolling mill.
  • the cooling area 1 could just as easily be arranged downstream of the rolling train. In the case of partial or complete Nach instrument thedebe can range 1, for example, between the last rolling stand 5 and a reel 5 'be arranged.
  • the cooling area 1 completely or partially the Walz Given is arranged upstream. This is not shown in FIG 1 and the other figures.
  • bypass coolant outlets 6 are available.
  • Figure 1 only a single such bypass coolant outlet 6 is shown.
  • a single bypass coolant outlet 6 is present.
  • a plurality of bypass coolant outlets 6 may also be present.
  • Coolant 2, which is discharged via one of the bypass coolant outlets 6, does not serve to cool the hot rolling stock 3.
  • this part of the coolant 2 can be collected and returned via a collecting container 6 '.
  • the return of thedemit means 2 from the collecting container 6 ' is not provided in FIG 1 with dar.
  • the cooling section has a pump 7.
  • the pump 7 can remove coolant 2 from a coolant reservoir 8, for example a water tank, and supply the coolant outlets 4, 6 via a line system 9.
  • a coolant reservoir 8 for example a water tank
  • the term "pump" is used in a generic sense, meaning that the pump 7 can be a single pump or a plurality of pumps arranged one behind the other and / or in parallel.
  • Valves 10 are arranged. By means of the valves 10 candemit telströme Wi, which are discharged through the coolant outlets 4, 6, are controlled.
  • the index i stands, if it has the value 0, for the bypass coolant outlet 6, the associated coolant flow WO thus for the coolant flow discharged via the bypass coolant outlet 6.
  • the index i if it has the value 1, 2,... N, for each one of the Nutz coolant outlets 4, the associated coolant flow Wi thus for the over the respective Nutz- Coolant outlet 4 discharged coolant flow.
  • Thedemit telströme Wi have the unit m 3 / s.
  • the cooling section has a control device 11, which operates the cooling section according to an operating method which will be explained in more detail below.
  • the control device 11 is usually designed as software programmable control device. This is indicated in FIG 1 by the fact that the microprocessor character "mR" is drawn into the control device 11.
  • the control device 11 is programmed with a computer program 12.
  • the computer program 12 comprises machine code 13 which can be processed by the control device 11
  • the programming of the control device 11 with the computer program 12 causes the control device 11 to operate the cooling path according to the operation procedure described below.
  • control device 11 Due to the programming with the computer program 12, the control device 11 carries out the operating method explained below in conjunction with FIG. 2:
  • a step S1 the controller 11 for a respective time for the Nutz coolant outlets 4, the respective coolant flow Wi known.
  • the respectivedemit telstrom Wi is that coolant flow to be delivered to the time jewei time on the respective Nutz-Kühlstoffauslass 4.
  • the control device 11 determines the coolant flow W0.
  • the coolant flow WO is that coolant flow which is to be discharged at the respective time via the bypass coolant outlet 6.
  • the determination of the coolant flow WO as a function of speed depends on the sum of the useful coolant outlets 4. to be admitted coolant flows Wi. This will become apparent from later executions.
  • control device 11 forms by summing the coolant flows Wi a valid for the respective time total coolant flow WG.
  • a step S4 the control device 11 determines a change 5WG of the total coolant flow WG.
  • the change 5W of the total refrigerant flow WG indicates the extent to which the total refrigerant flow WG changes at that time. It is therefore the derivation of the total coolant flow WG over time.
  • the control device 11 can use to determine the change 5W of the total coolant flow WG in particular a total coolant flow WG ', which is known to her from a previous cycle.
  • step S5 the controller 11 updates the total refrigerant flow WG 'for the previous cycle. For example, it assumes the value for the total coolant flow WG, which it has determined in step S3.
  • the controller 11 sets an operating pressure pA (unit: N / m 2 ).
  • the working pressure pA is the pressure that the coolant 3 on the input side of the valves Ven 10 should have. It is possible that the working pressure pA of the control device 11 is predetermined. Alternatively, it is possible that the control device 11 independently determines the working pressure pA.
  • the drive states Ci can be in particular ⁇ Stammsstellun conditions of the valves 10.
  • the valves 10 are preferably steplessly stepless or at least in several stages.
  • the flowing over the respective valve 10 coolant flow Wi can therefore according to the relationship be determined.
  • Equation 1 gi is a characteristic valid for the respective valve 10.
  • the characteristic gi is a radio tion of the respective drive state Ci. It indicates for a nominal pressure pAO, how big at a certain An Kunststoffzu Ci the current flowing over the respective valve 10demit telstrom Wi each. This is shown purely by way of example in FIG. 3 for a single valve 10.
  • the characteristic curves gi of the valves 10 can either be taken from data sheets of the manufacturer of the valves 10 or experimentally determined.
  • the control device can, for example, solve equation (1) for Ci.
  • the controller 11 determines a pump pressure pP.
  • the pump pressure pP is the pressure that should prevail on the output side of the pump 7, so that the input side of the valves 10, the working pressure pA is reached.
  • the control device 11 takes into account at least the total coolant flow WG, the working pressure pA and the change 5W in the total coolant flow. telstroms WG.
  • pH is a (usually constant) pressure, which is caused by a height difference H.
  • the height difference H is measured between the output side of the pump 7 and the outlets of the valves 10.
  • the pressure pl describes a pressure drop that occurs due to the GE promoted total coolant flow WG on the way from the pump 7 to the valves 10.
  • the pressure pl thus describes the line resistance of the line system 9.
  • the pressure pl is a - usually non-linear - function of the total coolant flow WG. If necessary, additional resistances of the line system 9, such as, for example, filter resistances and the like, also enter the pressure pl.
  • the pressure p2 is a function of the change 5WG of the total coolant flow WG. It is calculated as follows:
  • the line system 9 has a cross section A uniform over its entire length L. If this is not the case, the following consideration must be made for the individual sections of the line system 9, each having a uniform cross section.
  • the amount of coolant 3 present in the line system 9 thus results in AL, the mass m of the coolant 3 to pAL, where p is the density of the coolant 3 (in the usual unit kg / m 3 ).
  • the required acceleration a is 5WG / A. This results in the required force F to ma, ie the product of mass m and acceleration a supply.
  • the required pressure p2 is F / A.
  • the line system 9 has a length L of 100 m and a cross-section A of 1 m 2 .
  • the coolant 3 is water.
  • the total coolant flow WG from 2 m 3 / s to 2.5 m 3 / s increases who the.
  • a pressure p2 of 50 kPa is required for the required acceleration of the amount of water in the line 9.
  • the control device 11 determines in a step S9 a supplied control state CP for the pump 7, so that the desired pump pressure pP is reached on the output side of the pump 7.
  • the controller 11 takes into account the pump pressure pP, the total coolant flow WG and egg NEN suction pressure pS, the input side of the pump 7 prevails in the determination.
  • the suction pressure pS can be predetermined for the control device 11 or can be detected metrologically. It can, depending on the situation of the individual case, have a negative or a positive value or also the value 0.
  • the controller 11 ver used to determine the drive state CP for the pump 7 preferably a pump curve.
  • the pump characteristic sets the total coolant flow WG, the suction pressure pS on the input side of the pump 7 and the pump pressure pP on the output side of the pump 7 in relation to each other.
  • the pump characteristic example, as shown in FIG 4 as approachessspara meter the total coolant flow WG and the difference between the pump pressure pP and suction pressure pS have and as toastpa parameters provide the associated control state CP.
  • At the control state CP can be in particular the speed of the pump 7. Such characteristics are well known to those skilled in the art.
  • the control device controls the valves 10 and the pump 7 in accordance with the ascertained activation states Ci, CP in a step S10. From step S10, the controller 11 returns to step S1.
  • the controller 11 thus executes the steps S1 to S10 cyclically, the respective embodiment being valid for a particular time.
  • ei ne strictly cyclical execution, ie there is a fixed stroke T, within which the steps S1 to S10 are processed once each Weil once.
  • the power stroke T may be in example 0.1 seconds to 1.0 seconds, preferably between 0.2 seconds and 0.5 seconds, in particular re about 0.3 seconds.
  • the control device 11 can use the coolant flow W0 given from the bypass refrigerant outlet 6 to equalize the driving state CP of the pump 7.
  • the control device 11 for example, a function F of the form begin.
  • WG ' is the total coolant flow of the previous time.
  • WO * is a predetermined coolant flow predetermined for the bypass coolant outlet 6. It is preferably about 30% to about 70% of the maximum coolant flow for the bypass coolant outlet 6, in particular about 50% of this value, a and ß are weighting factors. They are not negative. Furthermore, without limiting the generality, it can be demanded that the two weighting factors a, ⁇ add up to 1.
  • the double strokes stand for a standard.
  • the standard may in particular be the usual square standard.
  • the coolant flows Wi for the Nutz coolant outlets 4 for the respective time are the controller 11 fixed.
  • the function F thus has as the only freely selectable parameters parameter via the bypass coolant outlet 6 surrendering coolant flow WO. It is therefore possible to determine the minimum value of the function F and to use as the coolant flow W0 for the bypass coolant outlet 6 the value at which this minimum results. As a result, it is achieved that the coolant flow W0 to be discharged via the bypass coolant outlet 6 is as close as possible to the bypass desired coolant flow W0 * and the change in the total coolant flow WG is as low as possible.
  • the determination according to equation 4 does not make sense.
  • the total coolant flow WG to be delivered results directly from the sum of the useful coolant flows Wi. If the dynamics of the pump Pum 7 is sufficient, a corresponding control of the pump 7 is readily possible, so that the total Ge to be conveyed coolant flow WG can be adjusted. However, if, despite a control of the pump 7 with a high dynamics, a change actually required can not be effected with sufficient speed, a temporary deviation of the actual total coolant flow conveyed by the pump 7 from a desired total coolant flow WG must be accepted.
  • the control device 11 is not only the coolant flows for the respective time and - Bezo conditions at the respective time - for the past be known, but also for a forecast horizon PH projected Nutz coolant flows, ie those cooling medium flows, for a number be delivered from future times via the Nutz coolant outlets 4.
  • a forecast horizon PH projected Nutz coolant flows ie those cooling medium flows, for a number be delivered from future times via the Nutz coolant outlets 4.
  • This is shown in FIG. 5 for the respective resulting total coolant flows WG and a prognosis horizon PH of (purely by way of example) four working cycles T.
  • the term "prognosis horizon" is furthermore not meant in the sense that far the controller 11 is actually a forecast be known.
  • the forecast horizon PH may, for example, be in the range of 2 to 10 seconds. In general, he should correspond with a severely cyclical execution of the procedure of FIG 2 with several Ren working cycles T.
  • the STEU er worn 11 the predicted useful coolant flows at least one of the future times in the determination of the drive state CO for the bypass coolant outlet 6 controlling valve 10 and / or the drive state CP of the pump 7 take into account.
  • the STEU er worn 11 the predicted useful coolant flows at least one of the future times in the determination of the drive state CO for the bypass coolant outlet 6 controlling valve 10 and / or the drive state CP of the pump 7 take into account.
  • the coolant flows are subsequently provided with two indices.
  • the first index (i) is - as before - for the respective coolant outlet 4,
  • control device 11 determines the associated total coolant flow WGj (with j> 0) for at least one future time and to take into account this total coolant flow WGj when determining the change in the total coolant flow 5WG.
  • this total coolant flow WGj may be in particular to act on the total coolant flow WG1 for the next time.
  • T determine the change in the total coolant flow 5WG.
  • the controller 11 further takes into account the total refrigerant flow WG 'of at least one past time in addition to the predicted useful refrigerant flows Wij of the at least one future time when determining the change 5WG of the total refrigerant flow.
  • the respective time should lie in the middle between the at least one future time and the at least one past time.
  • the control device 11 can determine the change 5WG of the total coolant flow WG on the basis of the relationship
  • the total coolant flow WG 'for the past time may alternatively be a desired value or an actual value. This is in contrast to the other variable variables used in the present case, which are always setpoints.
  • FIG. 6 includes, inter alia, analogously to FIG. 2, the steps S6 to S10. These steps will therefore not be explained again below. However, the steps S1 to S5 are replaced by steps Sil to S15.
  • step Sil the control device 11 - analogous to step S1 - for a respective time for the Nutz- coolant outlets 4 of the respective coolant flow WiO be known.
  • the control device 11 for later times, ie for times that are after the respective time, for the Nutz coolant outlets 4, the respective coolant flows Wij (with j 1, 2, ... m) be known.
  • step S12 the controller 11 determines the coolant flow W00.
  • the coolant flow W00 results from the relationship
  • the procedure can be used for each total coolant flow WGj taken in a previous cycle as part of determining the change valid for the respective cycle 5WG of the total coolant flow WGO was considered.
  • the coolant flows WOj for the bypassdemit telauslass 6 are adjusted in order to keep the total coolant flow WGj, which was utilized in the previous cycle, constant. Without Bypass Coolant Outlet 6, changes that occur in the short term may not be considered.
  • control device 11 determines in step S12 for at least one power stroke T, for which the Steuereinrich device 11, the predicted Nutz coolant flows Wij be known, the associated bypass coolant flow WOj.
  • the control device 11 can determine, for example, the bypass coolant flow W01 by minimizing the following equation 8:
  • step S13 the controller 11 forms by summing the corresponding coolant streams Wij the ent speaking total coolant flows WGj.
  • step S14 the controller 11 determines the change 5WG of the total refrigerant flow WG.
  • the difference from step S4 of FIG. 2 is that the control device 11 uses the relationship indicated above in Equation 6 in step S14.
  • step S15 the controller 11 updates the total refrigerant flow WG 'for the previous cycle.
  • the difference to step S5 of FIG. 2 is that the control device 11 does not use the total coolant flow WGO of the current cycle in step S15, but rather the total coolant flow WG1, which it used to determine the change in 5WG of the total coolant flow WGO.
  • FIG. 7 shows this for a forecast horizon PH of four work cycles T.
  • this forecast horizon PH is of course only an example.
  • the forecast horizon PH could also be larger or smaller.
  • the determined total coolant flows WGj are indicated in FIG. 7 by small crosses.
  • FIG 7 also shows the respective sum of the Nutz-Kühlmit telströme Wij. This determination is readily possible within the framework of the prognosis range PH, since the control device 11 knows the useful coolant flows Wij. The associated sums of the useful coolant flows Wij are indicated in FIG. 7 by small circles.
  • the control device 11 now further determines the associated changes in the total coolant flows WGj by forming the difference of directly consecutive total coolant flows WGj - for example, the total coolant flows WG1 and WG2. Then checks the controller 11 within the forecast horizon PH, whether the determined changes ments of the total coolant flows WGj each meet a Budapest agreed maximum change 5max or not. When the total refrigerant flows WGj maintain the maximum change 5max, the controller 11 maintains the detected total refrigerant flows WGj. On the other hand, if the total coolant flows WGj do not comply with the maximum change 5max, the control device 11 adapts the determined total coolant flows WGj in a forward-looking manner.
  • the associated modified total Coolant streams WGj are shown in FIG 7 by small rectangles.
  • the adaptation is carried out as far as possible in such a way that both the change 5WG of the total coolant flow WGO for the respective time and the changes of the determined total coolant flows WGj for the future times comply with the maximum change 5max. This situation is shown in FIG.
  • control device 11 keeps in the context of the adjustment for the various times given NEN Nutz coolant flows Wij and adjusts only the bypass coolant flows WOj. If it is not possible to achieve compliance with the maximum change 5max with an adaptation of only the bypass cooling medium flows WOj, however, an adaptation of the useful coolant flows Wij must also be undertaken. Without bypass coolant outlet 6 required adjustments must be made entirely by adjusting the Nutz-Kühlmit telströme Wij.
  • step S21 is present between the steps S9 and S10.
  • the controller 11 checks whether the activation states Ci of the valves 10 comply with minimum distances to a minimum activation of the respective valve 10 and a maximum activation of the respective valve 10. Wei terhin checks the controller 11 in step S21, in wel chem extent the drive state CP of the pump 7 is changed wor the.
  • the control device 11 can set an optimization problem with boundary conditions to be observed. Such optimization problems are well known to those skilled in the art.
  • step S21 When the controller 11 determines in step S21 that the drive states Ci of the valves 10 keep the minimum distances and the drive state CP of the pump 7 is kept constant as much as possible, the controller 11 proceeds to step S10. Otherwise, the controller 11 proceeds to a step S22. In step S22, the control device 11 varies the scheduled Ar beits horrinus pA in terms of said optimization.
  • the pump 7 has an allowable operating range.
  • the operation of the pump 7 according to the Dar position in FIG 9 only between a minimum speed nmin and a maximum speed nmax is permissible.
  • the required amount of coolant - ie the respective total coolant flow WG - must be between a minimum allowable coolant flow WGmin and a maximum allowable coolant flow WGmax.
  • the minimum allowable coolant flow WGmin and the maximum allowable coolant flow WGmax are hereby dependent on the representation in FIG. 9 of the difference between the pump pressure pP and the suction pressure pS. Without further measures, the pump 7 can therefore only be operated within half of the unhatched area in FIG.
  • a check is first made as to whether the pump 7 can be operated in a range that is permissible for itself. If this is the case, the short-circuit valve 14 remains (fully) closed. If this is not the case, the short-circuit valve 14 is opened as far as necessary to operate the pump 7 in a permissible range in itself.
  • the present invention is also applicable when the piping system 9 is made more complex.
  • the sum of the coolant flows flowing into the respective node point and flowing out from the respective node point totals 0. ben and that must be given at the respective node for each closed section of the line system 9, the same pressure.
  • the procedure is analogous to the Kirchhoff rules of electrical engineering. Although the procedure becomes more computationally complicated, the systematics remains unchanged.
  • the line system 9 three sections 16a, 16b, 16c.
  • the section 16a extends from a Pum PE 7a to a node 15. It has the length La and the cross section Aa. From the node 15, the two other portions 16b, 16c extend to respective Nutz-Kühlstoffauslässen 4b, 4c and respective bypassdestoffauslässen 6b, 6c.
  • the section 16b is located just behind the node 15, a further pump 7b.
  • the section 16b has a length Lb and a cross section Ab. There is no pump in section 16c.
  • the section 16c has a length Lc and a cross section Ac.
  • the coolant outlets 4b, 4c and 6b, 6c are each preceded by valves 10b, 10c.
  • the configuration shown in FIG 11 may, for example, occur at a cooling line, the egg neembroidered intensive cooling (coolant outlets 4b) and additionally to a Laminark Anlagenung (coolant outlets 4c) and for each of the two coolings each bypass Bühlschaus let 6b, 6c.
  • the hot rolling stock 3 and the arrangement of the Nutz-coolant outlets 4b, 4c in the cooling area 1 are not shown in FIG 11, th to 11 not überfrach.
  • Wib gib (db) ⁇ JpAb / pAO (12)
  • Wib are the respective coolant flows
  • gib is the respective valve characteristic
  • pAb is the working pressure prevailing on the input side of the valves 10b.
  • pPb pAb + plb (Wb) + p2b ⁇ SWb) (14)
  • p1b and p2b are defined analogously to the functions p1 and p2, but with reference to the section 16b. 5Wb is the change of the total coolant flow Wb. This also allows accordingly
  • CPb CPb (Wb, pPb-p ⁇ 5) (15) the required drive state CPb of the pump 7b can be determined.
  • CPa CPa (Wa, pPa- pS) (18) the drive state CPa of the pump 7a are determined.
  • the working pressures pAb and pAc are target variables of the system, which can be predetermined or under certain circumstances also determined by the control device 11.
  • the total cooling medium flows Wb, Wc are known.
  • the equation system is thus clearly solvable. Again, however, a realization without bypass coolant outlets 6b, 6c is possible again.
  • the present invention has many advantages.
  • the required coolant flows Wi, WG are provided with high accuracy without requiring a water tank or other compensatory measures.
  • the working pressure pA can be selected as needed and even adjusted during operation of the cooling section.
  • the operating range of the cooling section will be expanded.
  • both the suction pressure pS and the pump pressure pP may be biased. This applies both to pure laminar cooling and to pure intensive cooling as well as to a cooling section which comprises both laminar cooling and intensive cooling. Due to the adaptation of the working pressure pA and the pump pressure pP considerable energy can be saved.
  • the average energy consumption required to pump the coolant 2 can thereby be reduced by at least 30% over the prior art solutions, in some cases even by up to 50%.
  • the associated cost savings can range well beyond € 100,000 a year.
  • the process is extremely flexible. Within a few seconds, the total coolant flow WG can be increased from a minimum value to a maximum value or, conversely, reduced from the maximum value to the minimum value without the accuracy of the cooling suffers.

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Abstract

In a cooling path, hot rolled material (3) composed of metal is cooled. The cooling path has a pump (7) which extracts coolant (2) from a coolant reservoir (8) and feeds said coolant via a line system (9) to a number of coolant outlets (4, 6) which are controlled by means of valves (10) positioned upstream of the coolant outlets (4, 6). A control device (11) of the cooling path determines activation states (Ci) for the valves (10) for a respective point in time taking into consideration coolant flows (Wi) which are intended to be discharged via the coolant outlets (4, 6) at the respective point in time, in conjunction with a working pressure (pA) of the coolant (2) prevailing at the inlet side of the valve (10). By adding the coolant flows (Wi), said control device determines a total coolant flow (WG). Taking into consideration the total coolant flow (WG), the working pressure (pA) of the coolant (2) and additionally a change (5WG) of the total coolant flow (WG), said control device determines a pump pressure (pP) that is intended to prevail at the outlet side of the pump (7) such that the working pressure (pA) is attained at the inlet side of the valves (10). Taking into consideration the total coolant flow (WG), the pump pressure (pP) and a suction pressure (pS) prevailing at the inlet side of the pump (7), said control device determines an activation state (CP) for the pump (7). Said control device activates the valves (10) and the pump (7) in accordance with the determined activation states (Ci, CP). The control device (11) performs said steps cyclically.

Description

Beschreibung description
Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
Verbesserte Steuerung der Wasserwirtschaft einer Kühlstrecke Improved control of the water management of a cooling line
Gebiet der Technik Field of engineering
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfah ren für eine Kühlstrecke zum Kühlen von heißem Walzgut aus Metall, wobei die Kühlstrecke eine Pumpe aufweist, die aus einem Kühlmittelreservoir Kühlmittel entnimmt und über ein Leitungssystem einer Anzahl von Kühlmittelauslässen zuführt, die über den Kühlmittelauslässen vorgeordnete Ventile gesteu ert werden, The present invention relates to a Betriebsverfah reindeer for a cooling section for cooling of hot metal stock, wherein the cooling section comprises a pump which removes coolant from a coolant reservoir and feeds a line system to a number of coolant outlets gesteu the upstream of the Kühlmittelauslässen valves be
- wobei eine Steuereinrichtung der Kühlstrecke zyklisch für einen jeweiligen Zeitpunkt  - Wherein a control device of the cooling section cyclically for a respective time
-- unter Berücksichtigung von Kühlmittelströmen, die zu dem jeweiligen Zeitpunkt über die Kühlmittelauslässe abgege ben werden sollen, in Verbindung mit einem eingangssei tig der Ventile anstehenden Arbeitsdruck des Kühlmittels Ansteuerzustände für die Ventile ermittelt,  - Taking into account coolant flows, which are to be abgege ben at the respective time via the coolant outlets, determined in conjunction with a eingangssei term of the valves pending working pressure of the coolant control states for the valves,
-- durch Summieren der Kühlmittelströme einen Gesamtkühl mittelstrom ermittelt,  - determined by summing the coolant flows a total cooling medium flow,
-- unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstroms und des Arbeitsdrucks des Kühlmittels einen Pumpendruck er mittelt, der ausgangsseitig der Pumpe herrschen soll, so dass eingangsseitig der Ventile der Arbeitsdruck er reicht wird,  - Taking into account the total coolant flow and the working pressure of the coolant, a pump pressure he mediates, the output side of the pump should prevail, so that the input side of the valves of the working pressure he will reach,
-- unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstroms , des Pumpendrucks und eines eingangsseitig der Pumpe herr schenden Saugdrucks einen Ansteuerzustand für die Pumpe ermittelt und  - Taking into account the total coolant flow, the pump pressure and an inlet side of the pump herrenden suction pressure determines a drive state for the pump and
-- die Ventile und die Pumpe entsprechend den ermittelten Ansteuerzuständen ansteuert.  - controls the valves and the pump according to the determined control states.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Compu terprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuer- einrichtung für eine Kühlstrecke abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Kühlstrecke gemäß ei nem derartigen Betriebsverfahren betreibt. The present invention is further based on a computer program comprising machine code which is controlled by a control unit. Device for a cooling line can be processed, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device operates the cooling section according to egg nem such operating method.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steu ereinrichtung für eine Kühlstrecke, wobei die Steuereinrich tung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Kühlstrecke gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt. The present invention is further based on a control device for a cooling section, wherein the control device is programmed with such a computer program, so that the control device operates the cooling section according to such an operating method.
Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Kühl strecke zum Kühlen von heißem Walzgut aus Metall, The present invention is further based on a cooling line for cooling hot metal stock,
- wobei die Kühlstrecke eine Pumpe aufweist, die aus einem Kühlmittelreservoir Kühlmittel entnimmt und über ein Lei tungssystem einer Anzahl von Kühlmittelauslässen zuführt, die über den Kühlmittelauslässen vorgeordnete Ventile ge steuert werden,  - wherein the cooling section comprises a pump which removes coolant from a coolant reservoir and supplies via a Lei management system to a number of coolant outlets, which are controlled via the Kühlmittelauslässen upstream valves ge,
- wobei die Kühlstrecke eine derartige Steuereinrichtung auf weist, welche die Kühlstrecke gemäß derartigen Betriebsver fahren betreibt.  - Wherein the cooling section has such a control device, which drives the cooling section according to such Betriebsver.
Stand der Technik State of the art
Die oben genannten Gegenstände sind beispielsweise aus der WO 2013/143 925 Al bekannt. Der WO 2014/124 867 Al ist ein ähn licher Offenbarungsgehalt zu entnehmen. The abovementioned objects are known, for example, from WO 2013/143 925 A1. WO 2014/124 867 A1 discloses a similar disclosure content.
In Kühlstrecken wird gewalztes Metall - insbesondere Stahl - nach dem Walzen abgekühlt. Beispiele derartiger Kühlstrecken sind die einer Warmbandstraße nachgeordnete Kühlstrecke mit oder ohne Intensivkühlung und die sogenannte Quette einer Grobblechstraße. Insbesondere in einer der Walzstraße nachge- ordneten Kühlstrecke ist eine exakte Temperaturführung üb lich. Aber auch im Falle einer Anordnung innerhalb oder vor einer Walzstraße - beispielsweise zwischen einer Vorstraße und einer Fertigstraße - ist das definierte und exakte Auf bringen einer gewünschten Kühlmittelmenge von großer Bedeu- tung . Insbesondere bei einer Kühlung zwischen einer Vorstraße und einer Fertigstraße bestehen aufgrund des hohen Mengenbe darfs an Kühlmittel besonders hohe Anforderungen an die Dyna mik der Bewirtschaftung des Kühlmittels. In cooling sections, rolled metal, in particular steel, is cooled after rolling. Examples of such cooling sections are the downstream of a hot strip mill cooling section with or without intensive cooling and the so-called Quette a plate mill. In particular, in a downstream of the rolling mill cooling section is an exact temperature control üb Lich. But even in the case of an arrangement within or in front of a rolling train - for example, between a roughing mill and a finishing train - is the defined and exact on bringing a desired amount of coolant of great importance. tion. Particularly in the case of cooling between a roughing train and a finishing train, particularly high demands are placed on the dynamics of the management of the coolant owing to the high quantity requirement for coolant.
Das Kühlmittel ist in der Regel Wasser oder besteht zumindest im wesentlichen aus Wasser. The coolant is usually water or at least substantially consists of water.
Die aufzubringenden Wassermengen sind erheblich. In manchen Fällen müssen bis zu 20.000 m3/h auf einer Strecke von nur wenigen Metern (beispielsweise 10 m bis 20 m) auf das heiße Walzgut aufgebracht werden. Zur genauen Steuerung der Kühlung ist es nicht nur erforderlich, die Ventile der Kühlstrecke zeitlich genau und korrekt anzusteuern. Es ist zusätzlich auch erforderlich, die entsprechenden Wassermengen eingangs seitig der Ventile zur Verfügung zu stellen und auch wieder zurückzunehmen. Die hierfür erforderlichen Steuerzeiten bewe gen sich oftmals im Bereich in der Nähe von 1 Sekunde, in manchen Fällen sogar unter 1 Sekunde. The amounts of water to be applied are considerable. In some cases, up to 20,000 m 3 / h must be applied to the hot rolling stock over a distance of only a few meters (for example 10 m to 20 m). For precise control of the cooling, it is not only necessary to timely and correctly control the valves of the cooling section. It is also necessary to provide the appropriate amounts of water on the input side of the valves available and also to take back. The required control times are often in the range close to 1 second, in some cases even less than 1 second.
In manchen Fällen ist es möglich, die geforderte Dynamik des Wasserhaushalts aufgrund einer entsprechenden mechanisch konstruktiven Gestaltung der Kühlstrecke zu gewährleisten. Beispielsweise kann man in unmittelbarer Nähe der Kühlmittel auslässe als Kühlmittelreservoir einen Wassertank aufstellen und die Kühlmittelauslässe direkt oder über Boosterpumpen mit Wasser aus dem Wassertank versorgen. In diesem Fall kann das Leitungssystem zwischen dem Kühlmittelreservoir und den Kühl mittelauslässen hinreichend kurz gestaltet werden. Dadurch ist die erforderliche Beschleunigung der Wassermenge möglich, ohne dass die Genauigkeit der Kühlung in nennenswertem Umfang leidet . In some cases, it is possible to ensure the required dynamics of the water balance due to a corresponding mechanical design of the cooling section. For example, in the immediate vicinity of the coolant outlets as a coolant reservoir set up a water tank and supply the coolant outlets directly or booster pumps with water from the water tank. In this case, the line system between the coolant reservoir and the cooling medium outlets can be made sufficiently short. As a result, the required acceleration of the amount of water is possible without the accuracy of the cooling suffers to any significant extent.
In anderen Fällen ist es aber nicht möglich, einen Wassertank in hinreichender Nähe zu den Kühlmittelauslässen zu platzie ren. Manchmal ist erst außerhalb der Produktionshalle der Platz zur Aufstellung eines derartigen Wassertanks vorhanden. Das Leitungssystem zur Versorgung der Kühlmittelauslässe weist in diesem Fall eine erheblich größere Länge auf, bei spielsweise ca. 100 m. Es ist sogar möglich, dass gar kein Wassertank aufgestellt werden kann. In diesem Fall kann das Leitungssystem, welches das Kühlmittel zu den Kühlmittelaus lässen fördert, eine Länge von mehreren 100 m aufweisen. Wenn es nicht möglich ist, einen Wassertank in hinreichender Nähe zu den Kühlmittelauslässen zu platzieren, müssen bei einer Änderung der angeforderten Kühlmittelmenge größere Wassermen gen - oftmals mehrere 100 t - erst beschleunigt werden. Diese Beschleunigung führt im Stand der Technik zu einer verzöger ten Bereitstellung der geforderten Kühlmittelmengen. In other cases, however, it is not possible to place a water tank in sufficient proximity to the coolant outlets. Sometimes, there is only space outside the production hall for installing such a water tank. The pipe system for supplying the coolant outlets has in this case a considerably greater length, for example, about 100 m. It is even possible that no water tank can be installed at all. In this case, the line system, which promotes the coolant to the Kühlmittelaus let, have a length of several 100 m. If it is not possible to place a water tank in sufficient proximity to the coolant outlets, larger quantities of water - often several 100 t - must first be accelerated if the requested coolant quantity is changed. In the prior art, this acceleration leads to a delay in providing the required quantities of coolant.
Zur Lösung dieses Problems sind im Stand der Technik ver schiedene Lösungen bekannt. To solve this problem ver different solutions are known in the prior art.
So ist beispielsweise aus der WO 2014/032 838 Al bekannt, zu sätzlich zu Nutz-Kühlmittelauslässen, über welche das Kühl mittel auf das heiße Walzgut aufgebracht wird, Bypass-Kühl mittelauslässe vorzusehen. Über die Bypass-Kühlmittelauslässe kann in diesem Fall das Kühlmittel abgeführt werden, ohne es auf das heiße Walzgut aufzubringen. Wenn das heiße Walzgut in einen Kühlbereich einläuft, in dem das Kühlmittel auf das heiße Walzgut aufgebracht werden soll, werden den Bypass- Kühlmittelauslässen vorgeordnete Ventile zurückgefahren bzw. geschlossen, während gleichzeitig den Nutz-Kühlmittelausläs sen vorgeordnete Ventile geöffnet werden. Auf diese Weise muss das Kühlmittel, welches durch das Leitungssystem bewegt wird, nur in geringerem Umfang oder sogar gar nicht beschleu nigt werden. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass auch dann große Mengen an Kühlmittel durch das Leitungs system gepumpt werden, wenn gar kein heißes Walzgut gekühlt werden soll. Dementsprechend hoch sind der Energieverbrauch für die Pumpe und der Verbrauch an Kühlmittel. Thus, for example, from WO 2014/032 838 Al known, in addition to Nutz-Kühlmittelauslässen, via which the cooling medium is applied to the hot rolling stock, to provide bypass cooling medium outlets. In this case, the coolant can be removed via the bypass coolant outlets without applying it to the hot rolling stock. When the hot rolling stock enters a cooling zone in which the coolant is to be applied to the hot rolling stock, the bypass coolant outlets upstream valves are closed or closed, while the Nutz-Kühlmittelausläs sen upstream valves are opened. In this way, the coolant which is moved through the conduit system, only to a lesser extent or even accelerated nigt. A disadvantage of this approach, however, is that even then large amounts of coolant to be pumped through the line system, if no hot rolling is to be cooled. Accordingly high are the energy consumption for the pump and the consumption of coolant.
Eine weitere bekannte Lösung besteht darin, in der Nähe des Kühlbereichs ein Steigrohr mit einem Überlauf vorzusehen. Ein Steigrohr benötigt weniger Platz als ein Wassertank. Es kann aber dafür auch nur in geringem Umfang Kühlmittel speichern. In diesem Fall wird daher kontinuierlich die maximal zu er wartende Kühlmittelmenge zum Kühlbereich gefördert. Bereits dies stellt einen Nachteil dar, da stets die maximal benötig te Menge an Kühlmittel bereitgestellt werden muss, während bei einer Lösung mit einem Wassertank nur die mittlere benö tigte Wassermenge bereitgestellt werden muss. Durch die Höhe des Steigrohrs wird ein nahezu konstanter Gegendruck erzeugt, der unabhängig vom konkreten Bedarf an Kühlmittel ist. Auch hier ist der Verbrauch an Kühlmittel und Energie entsprechend hoch, da stets eine unnötig große Menge an Kühlmittel bereit gestellt wird. Weiterhin kann der Druck nicht eingestellt werden. Er entspricht immer dem Druck, der sich aus der Höhe der Säule an Kühlmittel im Steigrohr bis zum Überlauf ergibt. Another known solution is to provide a riser with an overflow in the vicinity of the cooling area. A riser requires less space than a water tank. But it can save only a small amount of coolant. In this case, therefore, the maximum amount of coolant he is waiting for continuously promoted to the cooling area. Already this is a disadvantage, since always the maximum amount of coolant required must be provided, while in a solution with a water tank only the average amount of water required should be provided. The height of the riser creates a nearly constant backpressure that is independent of the actual need for coolant. Again, the consumption of coolant and energy is correspondingly high, as always an unnecessarily large amount of coolant is provided. Furthermore, the pressure can not be adjusted. It always corresponds to the pressure resulting from the height of the column of coolant in the riser to the overflow.
Die aus der WO 2013/143 925 Al bekannten Vorgehensweisen stellen gegenüber diesen Lösungen bereits einen erheblichen Fortschritt dar. Auch diese Lösungen sind aber noch verbesse rungsfähig . The procedures known from WO 2013/143 925 A1 already represent a considerable advance over these solutions. However, these solutions are also still able to be improved.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög lichkeiten zu schaffen, mittels derer auch ohne größere oder kleinere Speichermöglichkeit für Kühlmittel zwischen der Pum pe und den Kühlmittelauslässen auf effiziente Weise jederzeit mit hoher Genauigkeit die benötigte Menge an Kühlmittel be reitgestellt werden kann. The object of the present invention is to provide possi possibilities, by means of which even without greater or lesser storage capacity for coolant between the Pum PE and the Kühlmittelauslässen in an efficient manner at any time with high accuracy, the required amount of coolant can be made available.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkma len des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12. The object is achieved by an operating method with the Merkma len of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims 2 to 12.
Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs ge nannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung der Kühlstrecke zyklisch für den jeweiligen Zeitpunkt bei der Ermittlung des Pumpendrucks, der ausgangsseitig der Pumpe herrschen soll, nicht nur den Gesamtkühlmittelstrom und den Arbeitsdruck des Kühlmittels berücksichtigt, sondern zusätz- lieh auch eine Änderung des Gesamtkühlmittelstroms berück sichtigt. Dadurch wird im Ergebnis für den Pumpendruck be rücksichtigt, in welchem Umfang die im Leitungssystem befind liche Menge an Kühlmittel beschleunigt oder verzögert werden muss. Dadurch wird der jeweils gewünschte Gesamtkühlmittel- strom auf erheblich dynamischere Weise erreicht als im Stand der Technik. According to the invention, an operating method of the type mentioned at the outset is configured in such a way that the control device of the cooling section not only takes into account the total coolant flow and the working pressure of the coolant cyclically for the respective point in determining the pump pressure, which should prevail on the pump side, but additionally a change in the total coolant flow was also taken into account. As a result, be taken into account as a result for the pump pressure to what extent the befind Liche amount of coolant in the line system must be accelerated or delayed. As a result, the respectively desired total coolant flow is achieved in a considerably more dynamic manner than in the prior art.
In einer bevorzugten Ausgestaltung berücksichtigt die Steuer einrichtung bei der Ermittlung des Pumpendrucks einen von dem Gesamtkühlmittelstrom zu überwindenden Leitungswiderstand des Leitungssystems. Dadurch ergibt sich eine noch höhere Genau igkeit bei der Ermittlung des Pumpendrucks und damit der Er mittlung des Ansteuerzustands der Pumpe. In a preferred embodiment, the control device takes into account, when determining the pump pressure, a line resistance of the line system to be overcome by the total coolant flow. This results in an even higher accuracy in the determination of the pump pressure and thus the determination of the drive state of the pump.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind der Steuereinrichtung zusätzlich zu den Kühl mittelströmen, die zu dem jeweiligen Zeitpunkt über die Kühl mittelauslässe abgegeben werden sollen, für einen Prognoseho rizont prognostizierte Kühlmittelströme bekannt, die für eine Anzahl von zukünftigen Zeitpunkten über die Kühlmittelausläs se abgegeben werden sollen. In diesem Fall ist es möglich, dass die Steuereinrichtung die prognostizierten Kühlmittel ströme mindestens eines der zukünftigen Zeitpunkte bei der Ermittlung des Ansteuerzustands der Pumpe berücksichtigt. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the control means are in addition to the cooling medium flows to be dispensed at the respective time via the cooling medium outlets for a Prognosis rizont predicted coolant flows known that delivered for a number of future times on the Kühlmittelausläs se should be. In this case, it is possible that the control device takes into account the predicted coolant flows at least one of the future points in time when determining the drive state of the pump.
Insbesondere ist es möglich, dass die Steuereinrichtung für mindestens einen zukünftigen Zeitpunkt den zugehörigen Ge samtkühlmittelstrom ermittelt und bei der Ermittlung der Än derung des Gesamtkühlmittelstroms berücksichtigt. Im ein fachsten Fall kann beispielsweise die Abweichung gegenüber dem Gesamtkühlmittelstrom für den jeweiligen Zeitpunkt ermit telt werden. In particular, it is possible for the control device to determine the associated total coolant flow for at least one future time and to take it into account when determining the change in the total coolant flow. In a simplest case, for example, the deviation from the total coolant flow for the respective time can be determined.
Zu noch besseren Ergebnissen führt es, wenn die Steuerein richtung bei der Ermittlung der Änderung des Gesamtkühlmit- telstroms zusätzlich zu den prognostizierten Kühlmittelströ men des mindestens einen zukünftigen Zeitpunkts weiterhin auch den Gesamtkühlmittelstrom mindestens eines vergangenen Zeitpunkts berücksichtigt. In diesem Fall liegt der jeweilige Zeitpunkt vorzugsweise in der Mitte zwischen dem mindestens einen zukünftigen Zeitpunkt und dem mindestens einen vergan genen Zeitpunkt. For even better results, the control device continues to determine the change in the total coolant flow in addition to the predicted coolant flows of the at least one future point in time also takes into account the total coolant flow of at least one past time. In this case, the respective time is preferably in the middle between the at least one future time and the at least one past time.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Kühlmittelauslässe Nutz-Kühlmittelauslässe und Bypass-Kühl mittelauslässe. In diesem Fall wird das heiße Walzgut aus schließlich mittels der über die Nutz-Kühlmittelauslässe ab gegebenen Kühlmittelströme gekühlt. Die Bypass-Kühlmittelaus lässe dienen als Möglichkeit, den Gesamtkühlmittelstrom zu beeinflussen, ohne die auf das heiße Walzgut aufgebrachten Kühlmittelströme zu ändern. Im Falle dieser Ausgestaltung be stimmt die Steuereinrichtung aufbauend auf den für den jewei ligen Zeitpunkt und/oder die zukünftigen Zeitpunkte über die Nutz-Kühlmittelauslässe abzugebenden Kühlmittelströmen die für den jeweiligen Zeitpunkt und/oder die zukünftigen Zeit punkte über die Bypass-Kühlmittelauslässe abzugebenden Kühl mittelströme derart, dass jeder Gesamtkühlmittelstrom, der zu einem vor dem jeweiligen Zeitpunkt liegenden früheren Zeit punkt im Rahmen der Ermittlung der für den früheren Zeitpunkt gültigen Änderung des Gesamtkühlmittelstroms berücksichtigt wurde, beibehalten wird. In a particularly preferred embodiment, the coolant outlets comprise useful coolant outlets and bypass coolant outlets. In this case, the hot rolling stock is finally cooled by means of the useful coolant outlets from given coolant flows. The bypass Kühlmittelaus outlets serve as a way to influence the total flow of coolant without changing the applied to the hot rolling stock coolant flows. In the case of this embodiment, the control means is based on the coolant streams to be delivered for the respective time and / or the future times via the useful coolant outlets, the cooling medium flows to be delivered via the bypass coolant outlets for the respective time and / or the future time in that any total flow of refrigerant taken into account at a prior time prior to the time in determining the change in the total flow of refrigerant valid for the earlier time is maintained.
Dadurch kann erreicht werden, dass der zeitliche Verlauf des Ansteuerzustands der Pumpe eine relativ niedrige Dynamik auf weist. Es kann also eine hinreichend „glatte" Ansteuerung der Pumpe erreicht werden. Dies vergrößert die Lebensdauer der Pumpe und vereinfacht deren Ansteuerung. Es kann natürlich auch eine Ausgestaltung ohne Bypass-Kühlmittelauslässe reali siert werden, bei der also ausschließlich Nutz-Kühlmittelaus lässe vorhanden sind. In diesem Fall muss jedoch zum einen die Pumpe mit einer relativ hohen Dynamik angesteuert werden. Darüber hinaus muss in Fällen, in denen auch bei einer An steuerung der Pumpe mit einer hohen Dynamik eine Änderung nicht hinreichend schnell bewirkt werden kann, eine temporäre Abweichung des tatsächlichen von der Pumpe geförderten Ge- samtkühlmittelstroms von einem gewünschten Gesamtkühlmit- telstrom in Kauf genommen werden. It can thereby be achieved that the time course of the drive state of the pump has a relatively low dynamics. Thus, a sufficiently "smooth" control of the pump can be achieved.This increases the service life of the pump and simplifies its activation.Of course, a configuration without bypass coolant outlets can be realized, in which therefore only Nutz-Kühlmittelaus outlets are available. In this case, on the one hand, however, the pump must be controlled with a relatively high degree of dynamics, and in addition, in cases in which a change can not be effected sufficiently quickly even when the pump is controlled with a high degree of dynamics, a temporary deviation from the actual value must occur pumped by the pump. total coolant flow of a desired total coolant flow can be accepted.
Alternativ oder zusätzlich zur Berücksichtigung der prognos tizierten Kühlmittelströme des mindestens einen zukünftigen Zeitpunkts bei der Ermittlung der Änderung des Gesamtkühl mittelstroms ist es möglich, dass die Steuereinrichtung an hand der Prognose - soweit erforderlich - eine vorausschauen de Anpassung des Ansteuerzustands der Pumpe vornimmt. Insbe sondere ist es möglich, dass die Steuereinrichtung bei der Ermittlung des Ansteuerzustands der Pumpe - also der Ermitt lung des Ansteuerzustands, mit dem die Pumpe zum jeweiligen Zeitpunkt angesteuert werden soll, -Alternatively or in addition to the consideration of prognos ticated coolant flows of the at least one future time in determining the change in the total cooling medium flow, it is possible that the control device on the hand of the forecast - if necessary - makes a forward de adjustment of the drive state of the pump. In particular special it is possible that the control device in the determination of the drive state of the pump - ie the determination of the drive state, with which the pump is to be activated at the respective time,
- für die zukünftigen Zeitpunkte anhand der jeweiligen prog nostizierten Kühlmittelströme einen jeweiligen prognosti zierten Gesamtkühlmittelstrom ermittelt, - For the future time points on the basis of the respective prog nostizierten coolant flows determined a respective prognosti ed total coolant flow,
- für die zukünftigen Zeitpunkte Änderungen der ermittelten Gesamtkühlmittelströme ermittelt und  - For the future time changes of the determined total coolant flows determined and
- für den jeweiligen Zeitpunkt und/oder zukünftige Zeitpunkte innerhalb des Prognosehorizonts die jeweiligen Gesamtkühl mittelströme in Abhängigkeit vom Einhalten oder Überschrei ten einer vorbestimmten Maximaländerung beibehält oder vo rausschauend anpasst, so dass nach Möglichkeit sowohl die Änderung des Gesamtkühlmittelstroms für den jeweiligen Zeitpunkt als auch die Änderungen der ermittelten Gesamt kühlmittelströme für die zukünftigen Zeitpunkte die Maxi maländerung einhalten.  - For the respective time and / or future time points within the forecast horizon, the respective total cooling medium flows depending on maintaining or exceeding a predetermined maximum change retains or ve outlook adapts, so that, if possible, both the change of the total coolant flow for the respective time and the changes the calculated total coolant flows comply with the maximum change for the future times.
Diese Vorgehensweise entspricht der im Rahmen einer modell- prädiktiven Regelung üblichen Vorgehensweise. This procedure corresponds to the usual procedure in the context of a model predictive control.
Falls eine Kenntnis bzw. Prognose von zukünftigen Gesamtkühl mittelströmen nicht möglich ist, ist es dennoch möglich, die Ansteuerung der Pumpe zu vergleichmäßigen. In diesem Fall um fassen die Kühlmittelauslässe - wie zuvor - Nutz-Kühlmittel auslässe und Bypass-Kühlmittelauslässe. Die Funktionalität der entsprechenden Kühlmittelauslässe ist ebenfalls wie zu vor. In diesem Fall bestimmt die Steuereinrichtung die über die Bypass-Kühlmittelauslässe abzugebenden Kühlmittelströme derart, dass über die Bypass-Kühlmittelauslässe abzugebende Kühlmittelströme möglichst nahe an einem Bypass-Soll-Kühl- mittelstrom liegen und eine Änderung des über die Nutz-Kühl- mittelauslässe und die Bypass-Kühlmittelauslässe insgesamt abzugebenden Gesamtkühlmittelstroms möglichst gering ist. If a knowledge or forecast of future total cooling medium flows is not possible, it is still possible to equalize the control of the pump. In this case to summarize the coolant outlets - as before - Nutz coolant outlets and bypass coolant outlets. The functionality of the corresponding coolant outlets is also as before. In this case, the controller determines the over the coolant flows to be delivered by the bypass coolant outlets such that coolant flows to be delivered via the bypass coolant outlets are as close as possible to a bypass desired coolant flow and a change in the total coolant flow to be delivered via the useful coolant outlets and the bypass coolant outlets is minimized ,
Die Ventile können im Einzelfall Schaltventile sein, die nur zwei Schaltzustände annehmen können, nämlich vollständig ge öffnet und vollständig geschlossen. Vorzugsweise sind die Ventile jedoch stufenlos oder zumindest in mehreren Stufen ansteuerbar. Es existiert also vorzugsweise mindestens eine Zwischenstellung des jeweiligen Ventils zwischen „vollständig geöffnet" und „vollständig geschlossen". The valves may be in individual cases switching valves that can only assume two switching states, namely fully ge opens and fully closed. Preferably, however, the valves are infinitely or at least in several stages controllable. Thus, there is preferably at least one intermediate position of the respective valve between "fully open" and "completely closed".
Vorzugsweise bestimmt die Steuereinrichtung den Arbeitsdruck derart, dass die Ansteuerzustände der Ventile Mindestabstände zu einer Minimalansteuerung und einer Maximalansteuerung ein- halten und der Ansteuerzustand der Pumpe so weit wie möglich konstant gehalten wird. Dadurch muss die Pumpe mit geringerer Dynamik angesteuert werden. The control device preferably determines the working pressure in such a way that the activation states of the valves keep minimum distances to a minimum activation and a maximum activation and the activation state of the pump is kept constant as far as possible. As a result, the pump must be controlled with less dynamics.
Vorzugsweise berücksichtigt die Steuereinrichtung im Rahmen der Ermittlung des Pumpendrucks zusätzlich auch eine zu über windende Höhendifferenz. Die Höhendifferenz stellt einen kon stanten Offset für den Pumpendruck dar. In the context of determining the pump pressure, the control device preferably also takes into account a height difference to be overcome. The height difference represents a con stant offset for the pump pressure.
Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung zusätzlich ein Steuersignal für ein der Pumpe parallel geschaltetes Kurz schlussventil und steuert das Kurzschlussventil entsprechend dem ermittelten Steuersignal an. Dadurch sind Betriebszustän de der Pumpe erreichbar, die ohne Kurzschlussventil unmöglich bzw. unzulässig wären. Der über das Kurzschlussventil rückge führte Kühlmittelstrom kann nach Bedarf dem Kühlmittelreser voir oder einer Verbindungsleitung zwischen dem Kühlmittelre servoir und der Pumpe zugeführt werden. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms durch die Steuerein richtung, dass die Steuereinrichtung die Kühlstrecke gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt. Preferably, the control device additionally determines a control signal for a pump connected in parallel short-circuit valve and controls the short-circuit valve according to the determined control signal. As a result, operating conditions of the pump can be achieved which would be impossible or inadmissible without a short-circuit valve. The rückge over the short-circuit valve led coolant flow can be supplied as needed the Kühlmittelreser voir or a connecting line between the Kühlmittelre reservoir and the pump. The object is further achieved by a computer program having the features of claim 13. According to the invention causes the execution of the computer program by the Steuerein direction that the control device operates the cooling section according to an operating method according to the invention.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfin dungsgemäßen Computerprogramm programmiert, so dass die Steu ereinrichtung die Kühlstrecke gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt. The object is further achieved by a control device for a cooling section with the features of claim 14. According to the invention, the control device is programmed with a computer program according to the invention, so that the control device operates the cooling section according to an operating method according to the invention.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kühlstrecke zum Kühlen von heißem Walzgut aus Metall mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Kühlstrecke eine erfin dungsgemäße Steuereinrichtung auf, welche die Kühlstrecke ge mäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt. Ein Kühlbereich der Kühlstrecke, innerhalb dessen das Kühlmittel auf das heiße Walzgut aufgebracht wird, kann insbesondere in nerhalb einer Walzstraße angeordnet und/oder einer Walzstraße vorgeordnet und/oder der Walzstraße nachgeordnet sein. Der Begriff „und/oder" ist hierbei in dem Sinne zu verstehen, dass der Kühlbereich vollständig innerhalb der Walzstraße an geordnet sein kann, vollständig der Walzstraße nachgeordnet sein kann oder teilweise innerhalb der Walzstraße angeordnet und teilweise der Walzstraße nachgeordnet sein kann. Analoge Ausführungen gelten für eine Anordnung vor der Walzstraße. The object is further achieved by a cooling section for cooling of hot metal rolling with the features of claim 15. According to the invention, the cooling section has a control device according to the invention which operates the cooling section according to an operating method according to the invention. A cooling region of the cooling section, within which the coolant is applied to the hot rolling stock, can be arranged in particular within a rolling train and / or upstream of a rolling train and / or downstream of the rolling train. The term "and / or" is to be understood in the sense that the cooling area can be arranged completely within the rolling train, completely downstream of the rolling train or partially disposed within the rolling train and partially downstream of the rolling mill for an arrangement in front of the rolling train.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung: FIG 1 eine Kühlstrecke, The above-described characteristics, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the Ausführungsbei games, which are explained in more detail in conjunction with the drawings. Here are shown in a schematic representation: 1 shows a cooling section,
FIG 2 ein Ablaufdiagramm,  2 shows a flow chart,
FIG 3 eine Ventilkennlinie,  3 shows a valve characteristic,
FIG 4 eine Pumpenkennlinie,  4 shows a pump curve,
FIG 5 ein Zeitdiagramm,  5 shows a time diagram,
FIG 6 ein Ablaufdiagramm,  6 shows a flow chart,
FIG 7 ein Zeitdiagramm,  7 shows a time diagram,
FIG 8 ein Ablaufdiagramm,  8 shows a flow chart,
FIG 9 ein Pumpendiagramm,  9 a pump diagram,
FIG 10 eine Pumpe mit einem parallel geschalteten Kurz  10 shows a pump with a parallel short
schlussventil und  closing valve and
FIG 11 eine Kühlstrecke. 11 shows a cooling section.
Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments
Gemäß FIG 1 weist eine Kühlstrecke einen Kühlbereich 1 auf. Innerhalb des Kühlbereichs 1 kann ein flüssiges Kühlmittel 2 - in der Regel Wasser - auf ein heißes Walzgut 3 aufgebracht werden und dadurch das heiße Walzgut 3 gekühlt werden. Das heiße Walzgut 3 besteht aus Metall, beispielsweise aus Stahl. Zum Aufbringen des flüssigen Kühlmittels 2 auf das heiße Walzgut 3 ist in dem Kühlbereich 1 eine Anzahl von Nutz-Kühl- mittelauslässen 4 angeordnet. Der Kühlbereich 1 ist entspre chend der Darstellung in FIG 1 teilweise innerhalb einer Walzstraße angeordnet. Dies ist in FIG 1 dadurch angedeutet, dass einer der Nutz-Kühlmittelauslässe 4 einem letzten Walz gerüst 5 der Walzstraße (beispielsweise einer Fertigstraße) vorgeordnet ist. Der Kühlbereich 1 könnte jedoch ebenso voll ständig innerhalb der Walzstraße angeordnet sein. Der Kühlbe reich 1 ist weiterhin teilweise der Walzstraße nachgeordnet. Dies ist in FIG 1 dadurch angedeutet, dass die anderen Nutz- Kühlmittelauslässe 4 dem letzten Walzgerüst 5 der Walzstraße nachgeordnet sind. Der Kühlbereich 1 könnte jedoch ebenso vollständig der Walzstraße nachgeordnet sein. Im Falle der teilweisen oder vollständigen Nachordnung kann der Kühlbe reich 1 beispielsweise zwischen dem letzten Walzgerüst 5 und einem Haspel 5' angeordnet sein. Weiterhin ist es auch mög lich, dass der Kühlbereich 1 vollständig oder teilweise der Walzstraße vorgeordnet ist. Dies ist in FIG 1 und auch den übrigen Figuren nicht mit dargestellt. According to FIG. 1, a cooling section has a cooling region 1. Within the cooling region 1, a liquid coolant 2 - usually water - are applied to a hot rolling stock 3 and thereby the hot rolling 3 are cooled. The hot rolling stock 3 is made of metal, for example steel. For applying the liquid coolant 2 to the hot rolling stock 3, a number of useful coolant outlets 4 are arranged in the cooling area 1. The cooling area 1 is accordingly arranged as shown in FIG 1 partially within a rolling train. This is indicated in FIG 1, characterized in that one of the Nutz-Kühlmittelauslässe 4 a last rolling stand 5 of the rolling train (for example, a finishing train) is arranged upstream. However, the cooling area 1 could also be arranged fully constantly within the rolling train. The Kühlbe rich 1 is still partially downstream of the rolling mill. This is indicated in FIG 1, characterized in that the other useful coolant outlets 4 are arranged downstream of the last roll stand 5 of the rolling mill. However, the cooling area 1 could just as easily be arranged downstream of the rolling train. In the case of partial or complete Nachordnung the Kühlbe can range 1, for example, between the last rolling stand 5 and a reel 5 'be arranged. Furthermore, it is also possible, please include, that the cooling area 1 completely or partially the Walzstraße is arranged upstream. This is not shown in FIG 1 and the other figures.
Zusätzlich zu den Nutz-Kühlmittelauslässen 4 sind vorzugswei se weiterhin Bypass-Kühlmittelauslässe 6 vorhanden. In FIG 1 ist nur ein einziger derartiger Bypass-Kühlmittelauslass 6 dargestellt. In der Regel ist auch nur ein einziger Bypass- Kühlmittelauslass 6 vorhanden. Prinzipiell können aber auch mehrere Bypass-Kühlmittelauslässe 6 vorhanden sein. Unabhän gig von der Anzahl an Bypass-Kühlmittelauslässen 6 erfolgt das Kühlen des heißen Walzguts 3 jedoch ausschließlich über die Nutz-Kühlmittelauslässe 4 . Kühlmittel 2, das über einen der Bypass-Kühlmittelauslässe 6 abgegeben wird, dient nicht zur Kühlung des heißen Walzguts 3. Beispielsweise kann dieser Teil des Kühlmittels 2 über einen Auffangbehälter 6 ' aufge fangen und rückgeführt werden. Die Rückführung des Kühlmit tels 2 aus dem Auffangbehälter 6 ' ist in FIG 1 nicht mit dar gestellt . In addition to the Nutz-Kühlmittelauslässen 4 vorzugswei se continue bypass coolant outlets 6 are available. In Figure 1, only a single such bypass coolant outlet 6 is shown. As a rule, only a single bypass coolant outlet 6 is present. In principle, however, a plurality of bypass coolant outlets 6 may also be present. Independently of the number of bypass coolant outlets 6, however, the cooling of the hot rolling stock 3 takes place exclusively via the useful coolant outlets 4. Coolant 2, which is discharged via one of the bypass coolant outlets 6, does not serve to cool the hot rolling stock 3. For example, this part of the coolant 2 can be collected and returned via a collecting container 6 '. The return of the Kühlmit means 2 from the collecting container 6 'is not provided in FIG 1 with dar.
Die Kühlstrecke weist eine Pumpe 7 auf. Die Pumpe 7 kann aus einem Kühlmittelreservoir 8 - beispielsweise einem Wassertank - Kühlmittel 2 entnehmen und über ein Leitungssystem 9 den Kühlmittelauslässen 4 , 6 zuführen. Der Begriff „Pumpe" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung im generischen Sinne ge braucht. Es kann sich bei der Pumpe 7 also um eine einzelne Pumpe oder mehrere hintereinander und/oder parallel angeord nete Pumpen handeln. The cooling section has a pump 7. The pump 7 can remove coolant 2 from a coolant reservoir 8, for example a water tank, and supply the coolant outlets 4, 6 via a line system 9. In the context of the present invention, the term "pump" is used in a generic sense, meaning that the pump 7 can be a single pump or a plurality of pumps arranged one behind the other and / or in parallel.
Zwischen der Pumpe 7 und den Kühlmittelauslässen 4 , 6 sindBetween the pump 7 and the coolant outlets 4, 6 are
Ventile 10 angeordnet. Mittels der Ventile 10 können Kühlmit telströme Wi, die über die Kühlmittelauslässe 4 , 6 abgegeben werden, gesteuert werden. Der Index i steht, wenn er den Wert 0 aufweist, für den Bypass-Kühlmittelauslass 6, der zugehöri ge Kühlmittelstrom WO also für den über den Bypass-Kühlmit telauslass 6 abgegebenen Kühlmittelstrom. In analoger Weise steht der Index i, wenn er den Wert 1, 2, ... n aufweist, für jeweils einen der Nutz-Kühlmittelauslässe 4, der zugehörige Kühlmittelstrom Wi also für den über den jeweiligen Nutz- Kühlmittelauslass 4 abgegebenen Kühlmittelstrom. Die Kühlmit telströme Wi weisen die Einheit m3/s auf. Valves 10 are arranged. By means of the valves 10 can Kühlmit telströme Wi, which are discharged through the coolant outlets 4, 6, are controlled. The index i stands, if it has the value 0, for the bypass coolant outlet 6, the associated coolant flow WO thus for the coolant flow discharged via the bypass coolant outlet 6. In an analogous manner, the index i, if it has the value 1, 2,... N, for each one of the Nutz coolant outlets 4, the associated coolant flow Wi thus for the over the respective Nutz- Coolant outlet 4 discharged coolant flow. The Kühlmit telströme Wi have the unit m 3 / s.
Die Kühlstrecke weist eine Steuereinrichtung 11 auf, welche die Kühlstrecke gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend näher erläutert wird. The cooling section has a control device 11, which operates the cooling section according to an operating method which will be explained in more detail below.
Die Steuereinrichtung 11 ist in der Regel als softwarepro grammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. Dies ist in FIG 1 dadurch angedeutet, dass in die Steuereinrichtung 11 die Zei chen ,,mR" für Mikroprozessor eingezeichnet sind. Die Steuer einrichtung 11 ist mit einem Computerprogramm 12 program miert. Das Computerprogramm 12 umfasst Maschinencode 13, der von der Steuereinrichtung 11 abarbeitbar ist. Die Programmie rung der Steuereinrichtung 11 mit dem Computerprogramm 12 (bzw. , hiermit äquivalent, die Abarbeitung des Maschinencodes 13 durch die Steuereinrichtung 11) bewirkt, dass die Steuer einrichtung 11 die Kühlstrecke gemäß dem nachfolgend erläu terten Betriebsverfahren betreibt. The control device 11 is usually designed as software programmable control device. This is indicated in FIG 1 by the fact that the microprocessor character "mR" is drawn into the control device 11. The control device 11 is programmed with a computer program 12. The computer program 12 comprises machine code 13 which can be processed by the control device 11 The programming of the control device 11 with the computer program 12 (or, equivalently, the processing of the machine code 13 by the control device 11) causes the control device 11 to operate the cooling path according to the operation procedure described below.
Aufgrund der Programmierung mit dem Computerprogramm 12 führt die Steuereinrichtung 11 das nachfolgend in Verbindung mit FIG 2 erläuterte Betriebsverfahren aus: Due to the programming with the computer program 12, the control device 11 carries out the operating method explained below in conjunction with FIG. 2:
In einem Schritt S1 wird der Steuereinrichtung 11 für einen jeweiligen Zeitpunkt für die Nutz-Kühlmittelauslässe 4 der jeweilige Kühlmittelstrom Wi bekannt. Der jeweilige Kühlmit telstrom Wi ist derjenige Kühlmittelstrom, der zu dem jewei ligen Zeitpunkt über den jeweiligen Nutz-Kühlmittelauslass 4 abgegeben werden soll. In a step S1, the controller 11 for a respective time for the Nutz coolant outlets 4, the respective coolant flow Wi known. The respective Kühlmit telstrom Wi is that coolant flow to be delivered to the time jewei time on the respective Nutz-Kühlmittelauslass 4.
In einem Schritt S2 bestimmt die Steuereinrichtung 11 den Kühlmittelstrom WO. Der Kühlmittelstrom WO ist derjenige Kühlmittelstrom, der zu dem jeweiligen Zeitpunkt über den By pass-Kühlmittelauslass 6 abgegeben werden soll. In der Regel erfolgt die Bestimmung des Kühlmittelstroms WO in Abhängig keit von der Summe der über die Nutz-Kühlmittelauslässe 4 ab- zugebenden Kühlmittelströme Wi . Dies wird aus späteren Aus führungen noch ersichtlich werden. In a step S2, the control device 11 determines the coolant flow W0. The coolant flow WO is that coolant flow which is to be discharged at the respective time via the bypass coolant outlet 6. In general, the determination of the coolant flow WO as a function of speed depends on the sum of the useful coolant outlets 4. to be admitted coolant flows Wi. This will become apparent from later executions.
In einem Schritt S3 bildet die Steuereinrichtung 11 durch Summieren der Kühlmittelströme Wi einen für den jeweiligen Zeitpunkt gültigen Gesamtkühlmittelstrom WG . In a step S3, the control device 11 forms by summing the coolant flows Wi a valid for the respective time total coolant flow WG.
In Einzelfällen kann es Vorkommen, dass zusätzlich zu den Nutz-Kühlmittelauslässen 4 und dem Bypass-Kühlmittelauslass 6 noch weitere Verbraucher an das Leitungssystem 9 angeschlos sen sind. In diesem Fall muss die von den weiteren Verbrau chern benötigte Kühlmittelmenge bei der Ermittlung des Ge samtkühlmittelstroms WG mit berücksichtigt werden. Oftmals wird auch der weitere Verbraucher von der Steuereinrichtung 11 gesteuert, so dass dies ohne weiteres möglich ist. Alter nativ ist es möglich, beispielsweise eine Istgröße zu erfas sen, anhand derer der aktuelle Verbrauch des weiteren Ver brauchers ermittelt werden kann. Wenn keine weitergehende In formation zur Verfügung steht, kann die von den weiteren Ver brauchern benötigte Kühlmittelmenge auch geschätzt werden. In individual cases, there may be occurrences that in addition to the Nutz coolant outlets 4 and the bypass coolant outlet 6 even more consumers are ruled out to the line system 9. In this case, the amount of coolant required by the other consumers must also be taken into account when determining the total coolant flow WG. Often the other consumer is controlled by the control device 11, so that this is readily possible. Age natively, it is possible, for example, an actual size erfas sen, on the basis of which the current consumption of further consumer Ver can be determined. If no further information is available, the amount of coolant required by the other consumers can also be estimated.
In einem Schritt S4 ermittelt die Steuereinrichtung 11 eine Änderung 5WG des Gesamtkühlmittelstroms WG. Die Änderung 5W des Gesamtkühlmittelstroms WG gibt an, in welchem Umfang sich der Gesamtkühlmittelstrom WG zum jeweiligen Zeitpunkt ändert. Es handelt sich also um die Ableitung des Gesamtkühlmit- telstroms WG nach der Zeit. Die Steuereinrichtung 11 kann zur Ermittlung der Änderung 5W des Gesamtkühlmittelstroms WG ins besondere einen Gesamtkühlmittelstrom WG' verwenden, der ihr aus einem vorherigen Zyklus bekannt ist. In a step S4, the control device 11 determines a change 5WG of the total coolant flow WG. The change 5W of the total refrigerant flow WG indicates the extent to which the total refrigerant flow WG changes at that time. It is therefore the derivation of the total coolant flow WG over time. The control device 11 can use to determine the change 5W of the total coolant flow WG in particular a total coolant flow WG ', which is known to her from a previous cycle.
In einem Schritt S5 aktualisiert die Steuereinrichtung 11 den Gesamtkühlmittelstrom WG' für den vorherigen Zyklus. Bei spielsweise übernimmt sie den Wert für den Gesamtkühlmittel- strom WG, den sie im Schritt S3 ermittelt hat. In a step S5, the controller 11 updates the total refrigerant flow WG 'for the previous cycle. For example, it assumes the value for the total coolant flow WG, which it has determined in step S3.
In einem Schritt S6 legt die Steuereinrichtung 11 einen Ar beitsdruck pA (Einheit: N/m2) fest. Der Arbeitsdruck pA ist derjenige Druck, den das Kühlmittel 3 eingangsseitig der Ven tile 10 aufweisen soll. Es ist möglich, dass der Arbeitsdruck pA der Steuereinrichtung 11 vorgegeben wird. Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 11 den Arbeitsdruck pA eigenständig bestimmt. In a step S6, the controller 11 sets an operating pressure pA (unit: N / m 2 ). The working pressure pA is the pressure that the coolant 3 on the input side of the valves Ven 10 should have. It is possible that the working pressure pA of the control device 11 is predetermined. Alternatively, it is possible that the control device 11 independently determines the working pressure pA.
In einem Schritt S7 ermittelt die Steuereinrichtung 11 An steuerzustände Ci (mit i = 0, 1, ... n) für die Ventile 10.In a step S7, the control device 11 determines control states Ci (with i = 0, 1,... N) for the valves 10.
Die Ansteuerzustände Ci können insbesondere Öffnungsstellun gen der Ventile 10 sein. The drive states Ci can be in particular Öffnungsstellun conditions of the valves 10.
Die Ventile 10 sind vorzugsweise stufenlos oder zumindest in mehreren Stufen ansteuerbar. Der über das jeweilige Ventil 10 fließende Kühlmittelstrom Wi kann daher gemäß der Beziehung bestimmt werden. In Gleichung 1 ist gi eine für das jeweilige Ventil 10 gültige Kennlinie. Die Kennlinie gi ist eine Funk tion des jeweiligen Ansteuerzustands Ci. Sie gibt für einen Nenndruck pAO an, wie groß bei einem bestimmten Ansteuerzu stand Ci der über das jeweilige Ventil 10 fließende Kühlmit telstrom Wi jeweils ist. Dies ist in FIG 3 für ein einzelnes Ventil 10 rein exemplarisch dargestellt. Die Kennlinien gi der Ventile 10 können entweder aus Datenblättern der Herstel ler der Ventile 10 entnommen werden oder experimentell ermit telt werden. Zur Ermittlung des jeweils erforderlichen An steuerzustands Ci kann die Steuereinrichtung beispielsweise Gleichung 1 nach Ci auflösen. The valves 10 are preferably steplessly stepless or at least in several stages. The flowing over the respective valve 10 coolant flow Wi can therefore according to the relationship be determined. In Equation 1, gi is a characteristic valid for the respective valve 10. The characteristic gi is a radio tion of the respective drive state Ci. It indicates for a nominal pressure pAO, how big at a certain Ansteuerzu Ci the current flowing over the respective valve 10 Kühlmit telstrom Wi each. This is shown purely by way of example in FIG. 3 for a single valve 10. The characteristic curves gi of the valves 10 can either be taken from data sheets of the manufacturer of the valves 10 or experimentally determined. In order to determine the respectively required control state Ci, the control device can, for example, solve equation (1) for Ci.
In einem Schritt S8 ermittelt die Steuereinrichtung 11 einen Pumpendruck pP. Der Pumpendruck pP ist derjenige Druck, der ausgangsseitig der Pumpe 7 herrschen soll, so dass eingangs seitig der Ventile 10 der Arbeitsdruck pA erreicht wird. Die Steuereinrichtung 11 berücksichtigt bei der Ermittlung des Pumpendrucks pP zumindest den Gesamtkühlmittelstrom WG, den Arbeitsdruck pA und die Änderung 5W des Gesamtkühlmit- telstroms WG . Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 11 den Pumpendruck pP gemäß der Beziehung pP = pA + pH + pliVG) + p2(ßWG ) ( 2 ) ermitteln. In Gleichung 2 ist pH ein (in der Regel konstan ter) Druck, der durch eine Höhendifferenz H hervorgerufen wird. Die Höhendifferenz H wird zwischen der Ausgangsseite der Pumpe 7 und den Auslässen der Ventile 10 gemessen. Der Druck pl beschreibt einen Druckabfall, der aufgrund der ge förderten Gesamtkühlmittelstroms WG auf dem Weg von der Pumpe 7 zu den Ventilen 10 auftritt. Der Druck pl beschreibt somit den Leitungswiderstand des Leitungssystems 9. Der Druck pl ist eine - in der Regel nichtlineare - Funktion des Gesamt kühlmittelstroms WG. In den Druck pl gehen, soweit erforder lich, auch zusätzliche Widerstände des Leitungssystems 9 wie beispielsweise Filterwiderstände und dergleichen mehr ein.In a step S8, the controller 11 determines a pump pressure pP. The pump pressure pP is the pressure that should prevail on the output side of the pump 7, so that the input side of the valves 10, the working pressure pA is reached. When determining the pump pressure pP, the control device 11 takes into account at least the total coolant flow WG, the working pressure pA and the change 5W in the total coolant flow. telstroms WG. For example, the controller 11 may determine the pump pressure pP according to the relationship pP = pA + pH + pliVG) + p2 (βWG) (2). In Equation 2, pH is a (usually constant) pressure, which is caused by a height difference H. The height difference H is measured between the output side of the pump 7 and the outlets of the valves 10. The pressure pl describes a pressure drop that occurs due to the GE promoted total coolant flow WG on the way from the pump 7 to the valves 10. The pressure pl thus describes the line resistance of the line system 9. The pressure pl is a - usually non-linear - function of the total coolant flow WG. If necessary, additional resistances of the line system 9, such as, for example, filter resistances and the like, also enter the pressure pl.
Der Druck p2 ist eine Funktion der Änderung 5WG des Gesamt kühlmittelstroms WG. Er errechnet sich wie folgt: The pressure p2 is a function of the change 5WG of the total coolant flow WG. It is calculated as follows:
Für die Beschleunigung des Kühlmittels 3 im Leitungssystem 9 wird nachfolgend davon ausgegangen, dass das Leitungssystem 9 über seine gesamte Länge L einheitlich einen Querschnitt A aufweist. Wenn dies nicht der Fall ist, muss die nachfolgende Betrachtung für die einzelnen Abschnitte des Leitungssystems 9 vorgenommen werden, die jeweils einen einheitlichen Quer schnitt aufweisen. For the acceleration of the coolant 3 in the line system 9, it is assumed below that the line system 9 has a cross section A uniform over its entire length L. If this is not the case, the following consideration must be made for the individual sections of the line system 9, each having a uniform cross section.
Die im Leitungssystem 9 befindliche Menge an Kühlmittel 3 ergibt sich demzufolge zu AL, die Masse m des Kühlmittels 3 zu pAL, wobei p die Dichte des Kühlmittels 3 ist (in der üb lichen Einheit kg/m3) . Die erforderliche Beschleunigung a ergibt sich zu 5WG/A. Damit ergibt sich die erforderliche Kraft F zu ma, also dem Produkt von Masse m und Beschleuni gung a. Somit ergibt sich der erforderliche Druck p2 zu F/A. Ineinander eingesetzt gilt somit: The amount of coolant 3 present in the line system 9 thus results in AL, the mass m of the coolant 3 to pAL, where p is the density of the coolant 3 (in the usual unit kg / m 3 ). The required acceleration a is 5WG / A. This results in the required force F to ma, ie the product of mass m and acceleration a supply. Thus, the required pressure p2 is F / A. Inserted into one another:
Hierzu ein Zahlenbeispiel: Man nehme an, das Leitungssystem 9 weise eine Länge L von 100 m und einen Querschnitt A von 1 m2 auf. Das Kühlmittel 3 sei Wasser. Binnen 1 Sekunde soll der Gesamtkühlmittelstrom WG von 2 m3/s auf 2,5 m3/s erhöht wer den. Dann ist für die erforderliche Beschleunigung der im Leitungssystem 9 befindlichen Wassermenge ein Druck p2 von 50 kPa erforderlich. For this purpose, a numerical example: It is assumed that the line system 9 has a length L of 100 m and a cross-section A of 1 m 2 . The coolant 3 is water. Within 1 second, the total coolant flow WG from 2 m 3 / s to 2.5 m 3 / s increases who the. Then a pressure p2 of 50 kPa is required for the required acceleration of the amount of water in the line 9.
Nach der Ermittlung des erforderlichen Pumpendrucks pP ermit telt die Steuereinrichtung 11 in einem Schritt S9 einen zuge hörigen Ansteuerzustand CP für die Pumpe 7, so dass ausgangs seitig der Pumpe 7 der gewünschte Pumpendruck pP erreicht wird. Die Steuereinrichtung 11 berücksichtigt bei der Ermitt lung den Pumpendruck pP, den Gesamtkühlmittelstrom WG und ei nen Saugdruck pS, der eingangsseitig der Pumpe 7 herrscht.After the determination of the required pump pressure pP, the control device 11 determines in a step S9 a supplied control state CP for the pump 7, so that the desired pump pressure pP is reached on the output side of the pump 7. The controller 11 takes into account the pump pressure pP, the total coolant flow WG and egg NEN suction pressure pS, the input side of the pump 7 prevails in the determination.
Der Saugdruck pS kann der Steuereinrichtung 11 vorgegeben sein oder messtechnisch erfasst werden. Er kann, je nach Lage des Einzelfalls, einen negativen oder einen positiven Wert oder auch den Wert 0 aufweisen. Die Steuereinrichtung 11 ver wendet zur Ermittlung des Ansteuerzustands CP für die Pumpe 7 vorzugsweise eine Pumpenkennlinie. Die Pumpenkennlinie setzt den Gesamtkühlmittelstrom WG, den Saugdruck pS eingangsseitig der Pumpe 7 und den Pumpendruck pP ausgangsseitig der Pumpe 7 in Beziehung zueinander. Die Pumpenkennlinie kann beispiels weise entsprechend der Darstellung in FIG 4 als Eingangspara meter den Gesamtkühlmittelstrom WG und die Differenz zwischen Pumpendruck pP und Saugdruck pS aufweisen und als Ausgangspa rameter den zugehörigen Ansteuerzustand CP liefern. Der An steuerzustand CP kann insbesondere die Drehzahl der Pumpe 7 sein. Derartige Kennlinien sind Fachleuten allgemein bekannt. The suction pressure pS can be predetermined for the control device 11 or can be detected metrologically. It can, depending on the situation of the individual case, have a negative or a positive value or also the value 0. The controller 11 ver used to determine the drive state CP for the pump 7 preferably a pump curve. The pump characteristic sets the total coolant flow WG, the suction pressure pS on the input side of the pump 7 and the pump pressure pP on the output side of the pump 7 in relation to each other. The pump characteristic example, as shown in FIG 4 as Eingangsspara meter the total coolant flow WG and the difference between the pump pressure pP and suction pressure pS have and as Ausgangspa parameters provide the associated control state CP. At the control state CP can be in particular the speed of the pump 7. Such characteristics are well known to those skilled in the art.
Nach der Ermittlung sämtlicher Ansteuerzustände Ci, CP steu ert die Steuereinrichtung in einem Schritt S10 die Ventile 10 und die Pumpe 7 entsprechend den ermittelten Ansteuerzustän den Ci, CP an. Vom Schritt S10 aus geht die Steuereinrichtung 11 zum Schritt S1 zurück. Die Steuereinrichtung 11 führt die Schritte S1 bis S10 also zyklisch aus, wobei die jeweilige Ausführung für ei nen jeweiligen Zeitpunkt gültig ist. Vorzugsweise erfolgt ei ne streng zyklische Ausführung, d.h. es existiert ein fester Arbeitstakt T, innerhalb dessen die Schritte S1 bis S10 je weils einmal abgearbeitet werden. Der Arbeitstakt T kann bei spielsweise bei 0,1 Sekunden bis 1,0 Sekunden liegen, vor zugsweise zwischen 0,2 Sekunden und 0,5 Sekunden, insbesonde re bei ca. 0,3 Sekunden. After the determination of all activation states Ci, CP, the control device controls the valves 10 and the pump 7 in accordance with the ascertained activation states Ci, CP in a step S10. From step S10, the controller 11 returns to step S1. The controller 11 thus executes the steps S1 to S10 cyclically, the respective embodiment being valid for a particular time. Preferably ei ne strictly cyclical execution, ie there is a fixed stroke T, within which the steps S1 to S10 are processed once each Weil once. The power stroke T may be in example 0.1 seconds to 1.0 seconds, preferably between 0.2 seconds and 0.5 seconds, in particular re about 0.3 seconds.
Im einfachsten Fall sind der Steuereinrichtung 11 nur die Nutz-Kühlmittelströme Wi (i = 1, 2, ... n) für den jeweiligenIn the simplest case, the controller 11 only the Nutz coolant flows Wi (i = 1, 2, ... n) for the respective
Zeitpunkt und für zeitlich vor dem jeweiligen Zeitpunkt lie gende Zeitpunkte bekannt. Sogar in diesem Fall kann die Steu ereinrichtung 11 den über den Bypass-Kühlmittelauslass 6 ab gegebenen Kühlmittelstrom WO dazu verwenden, den Ansteuerzu stand CP der Pumpe 7 zu vergleichmäßigen. Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung 11 beispielsweise eine Funktion F der Form ansetzen. WG' ist der Gesamtkühlmittelstrom des vorherigen Zeitpunkts. WO* ist ein für den Bypass-Kühlmittelauslass 6 vorgegebener Soll-Kühlmittelstrom. Er liegt vorzugsweise bei ca. 30 % bis ca. 70 % des maximalen Kühlmittelstroms für den Bypass-Kühlmittelauslass 6, insbesondere bei ca. 50 % dieses Wertes, a und ß sind Wichtungsfaktoren. Sie sind nicht-nega tiv. Weiterhin kann - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - gefordert werden, dass die beiden Wichtungsfaktoren a, ß sich zu 1 summieren. Die Doppelstriche stehen für eine Norm. Bei der Norm kann es sich insbesondere um die übliche Quadratnorm handeln . Die Kühlmittelströme Wi für die Nutz-Kühlmittelauslässe 4 für den jeweiligen Zeitpunkt sind der Steuereinrichtung 11 fest vorgegeben. Die Funktion F hat somit als einzigen frei wähl baren Parameter den über den Bypass-Kühlmittelauslass 6 abzu gebenden Kühlmittelstrom WO. Es ist daher möglich, das Mini mum der Funktion F zu ermitteln und als Kühlmittelstrom WO für den Bypass-Kühlmittelauslass 6 denjenigen Wert heranzu ziehen, bei dem sich dieses Minimum ergibt. Im Ergebnis wird dadurch erreicht, dass der über den Bypass-Kühlmittelauslass 6 abzugebende Kühlmittelstrom WO möglichst nahe an dem By- pass-Soll-Kühlmittelstrom WO* liegt und die Änderung des Ge samtkühlmittelstroms WG möglichst gering ist. Timing and for temporally before the respective date lie ing dates known. Even in this case, the control device 11 can use the coolant flow W0 given from the bypass refrigerant outlet 6 to equalize the driving state CP of the pump 7. For this purpose, the control device 11, for example, a function F of the form begin. WG 'is the total coolant flow of the previous time. WO * is a predetermined coolant flow predetermined for the bypass coolant outlet 6. It is preferably about 30% to about 70% of the maximum coolant flow for the bypass coolant outlet 6, in particular about 50% of this value, a and ß are weighting factors. They are not negative. Furthermore, without limiting the generality, it can be demanded that the two weighting factors a, β add up to 1. The double strokes stand for a standard. The standard may in particular be the usual square standard. The coolant flows Wi for the Nutz coolant outlets 4 for the respective time are the controller 11 fixed. The function F thus has as the only freely selectable parameters parameter via the bypass coolant outlet 6 surrendering coolant flow WO. It is therefore possible to determine the minimum value of the function F and to use as the coolant flow W0 for the bypass coolant outlet 6 the value at which this minimum results. As a result, it is achieved that the coolant flow W0 to be discharged via the bypass coolant outlet 6 is as close as possible to the bypass desired coolant flow W0 * and the change in the total coolant flow WG is as low as possible.
Falls kein Kühlmittelauslass 6 vorhanden ist, ist die Ermitt lung gemäß Gleichung 4 nicht sinnvoll. In diesem Fall ergibt sich der zu fördernde Gesamtkühlmittelstrom WG direkt aus der Summe der Nutz-Kühlmittelströme Wi . Wenn die Dynamik der Pum pe 7 ausreichend ist, ist ohne weiteres eine entsprechende Ansteuerung der Pumpe 7 möglich, so dass der zu fördernde Ge samtkühlmittelstrom WG eingestellt werden kann. Falls jedoch trotz einer Ansteuerung der Pumpe 7 mit einer hohen Dynamik eine eigentlich erforderliche Änderung nicht hinreichend schnell bewirkt werden kann, muss eine temporäre Abweichung des tatsächlichen von der Pumpe 7 geförderten Gesamtkühlmit- telstroms von einem gewünschten Gesamtkühlmittelstrom WG in Kauf genommen werden. If no coolant outlet 6 is present, the determination according to equation 4 does not make sense. In this case, the total coolant flow WG to be delivered results directly from the sum of the useful coolant flows Wi. If the dynamics of the pump Pum 7 is sufficient, a corresponding control of the pump 7 is readily possible, so that the total Ge to be conveyed coolant flow WG can be adjusted. However, if, despite a control of the pump 7 with a high dynamics, a change actually required can not be effected with sufficient speed, a temporary deviation of the actual total coolant flow conveyed by the pump 7 from a desired total coolant flow WG must be accepted.
Vorzugsweise sind der Steuereinrichtung 11 jedoch nicht nur die Kühlmittelströme für den jeweiligen Zeitpunkt und - bezo gen auf den jeweiligen Zeitpunkt - für die Vergangenheit be kannt, sondern zusätzlich auch für einen Prognosehorizont PH prognostizierte Nutz-Kühlmittelströme, also diejenigen Kühl mittelströme, die für eine Anzahl von zukünftigen Zeitpunkten über die Nutz-Kühlmittelauslässe 4 abgegeben werden sollen. Dargestellt ist dies in FIG 5 für die sich jeweils ergebenden Gesamtkühlmittelströme WG und einen Prognosehorizont PH von (rein beispielhaft) vier Arbeitstakten T. Der Begriff „Prog nosehorizont" ist weiterhin nicht in dem Sinne gemeint, wie weit der Steuereinrichtung 11 tatsächlich eine Prognose be kannt ist. Es kommt nur drauf an, wie weit die Steuereinrich tung 11 die Prognose im Rahmen der Ermittlung der Ansteuerzu stände Ci, CP für die Ventile 10 und die Pumpe 7 verwertet. Der Prognosehorizont PH kann beispielsweise im Bereich von 2 bis 10 Sekunden liegen. Allgemein sollte er bei einer streng zyklischen Ausführung der Vorgehensweise von FIG 2 mit mehre ren Arbeitstakten T korrespondieren. Preferably, however, the control device 11 is not only the coolant flows for the respective time and - Bezo conditions at the respective time - for the past be known, but also for a forecast horizon PH projected Nutz coolant flows, ie those cooling medium flows, for a number be delivered from future times via the Nutz coolant outlets 4. This is shown in FIG. 5 for the respective resulting total coolant flows WG and a prognosis horizon PH of (purely by way of example) four working cycles T. The term "prognosis horizon" is furthermore not meant in the sense that far the controller 11 is actually a forecast be known. It depends only on how far the Steuereinrich device 11, the forecast in the context of determining the Ansteuerzu stands Ci, CP for the valves 10 and the pump 7 utilized. The forecast horizon PH may, for example, be in the range of 2 to 10 seconds. In general, he should correspond with a severely cyclical execution of the procedure of FIG 2 with several Ren working cycles T.
In dem Fall, dass der Steuereinrichtung 11 auch die prognos tizierten Nutz-Kühlmittelströme bekannt sind, kann die Steu ereinrichtung 11 die prognostizierten Nutz-Kühlmittelströme mindestens eines der zukünftigen Zeitpunkte bei der Ermitt lung des Ansteuerzustands CO für das den Bypass-Kühlmittel auslass 6 steuernden Ventils 10 und/oder des Ansteuerzustands CP der Pumpe 7 berücksichtigen. Hierbei existieren verschie dene Möglichkeiten zur Berücksichtigung. Mehrere der Möglich keiten werden nachstehend erläutert. In the event that the control device 11, the prognos ticated useful coolant flows are known, the STEU ereinrichtung 11, the predicted useful coolant flows at least one of the future times in the determination of the drive state CO for the bypass coolant outlet 6 controlling valve 10 and / or the drive state CP of the pump 7 take into account. Here are various possibilities for consideration. Several of the possibilities are explained below.
Um die Vorgehensweise darzulegen, werden die Kühlmittelströme nachfolgend mit zwei Indizes versehen. Der erste Index (i) steht - wie zuvor - für den jeweiligen Kühlmittelauslass 4,In order to explain the procedure, the coolant flows are subsequently provided with two indices. The first index (i) is - as before - for the respective coolant outlet 4,
6. Der zweite Index (j) steht für den Zeitpunkt, wobei ein Wert j = 0 für den jeweiligen Zeitpunkt steht, ein Wert j = 1 für den nachfolgenden Zeitpunkt usw.. In analoger Weise sind auch die Gesamtkühlmittelströme mit dem zweiten Index (j) versehen. Beispielsweise für den mit dem zweiten Index j = 2 bezeichneten Zeitpunkt sind also Wi2 die jeweiligen Kühlmit telströme für die einzelnen Kühlmittelauslässe 4, 6, während WG2 den zugehörigen Gesamtkühlmittelstrom bezeichnet. 6. The second index (j) stands for the time, where a value j = 0 stands for the respective time, a value j = 1 for the subsequent time, etc. In an analogous manner, the total refrigerant flows with the second index (j ) Provided. For example, for the time indicated by the second index j = 2 Wi2 are the respective Kühlmit telströme for the individual coolant outlets 4, 6, while WG2 denotes the associated total coolant flow.
Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 11 für mindestens einen zukünftigen Zeitpunkt den zugehörigen Gesamtkühlmittelstrom WGj (mit j > 0) ermittelt und diesen Gesamtkühlmittelstrom WGj bei der Ermittlung der Änderung des Gesamtkühlmittelstroms 5WG berücksichtigt. Bei dem entspre chenden Gesamtkühlmittelstrom WGj kann es sich insbesondere um den Gesamtkühlmittelstrom WG1 für den nächsten Zeitpunkt handeln . For example, it is possible for the control device 11 to determine the associated total coolant flow WGj (with j> 0) for at least one future time and to take into account this total coolant flow WGj when determining the change in the total coolant flow 5WG. In the corre sponding total coolant flow WGj may be in particular to act on the total coolant flow WG1 for the next time.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 11 für den jeweili gen Zeitpunkt (j = 0) und den nächsten Zeitpunkt (j = 1) je weils so, wie obenstehend erläutert, die Funktion F optimie ren und dadurch für die beiden genannten Zeitpunkte jeweils den zugehörigen Gesamtkühlmittelstrom WG0, WG1 ermitteln und sodann anhand der Beziehung For example, the controller 11 for the respective time (j = 0) and the next time (j = 1) depending Weil as explained above, the function F optimie ren and thereby for the two mentioned times each associated overall coolant flow WG0, Determine WG1 and then on the basis of the relationship
WGl - WG0 WGl - WG0
SWG (5)  SWG (5)
T die Änderung des Gesamtkühlmittelstroms 5WG ermitteln. Vor zugsweise berücksichtigt die Steuereinrichtung 11 bei der Er mittlung der Änderung 5WG des Gesamtkühlmittelstroms jedoch zusätzlich zu den prognostizierten Nutz-Kühlmittelströmen Wij des mindestens einen zukünftigen Zeitpunkts weiterhin auch den Gesamtkühlmittelstrom WG' mindestens eines vergangenen Zeitpunkts. Der jeweilige Zeitpunkt sollte in der Mitte zwi schen dem mindestens einen zukünftigen Zeitpunkt und dem min destens einen vergangenen Zeitpunkt liegen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 11 die Änderung 5WG des Gesamtkühlmit- telstroms WG anhand der Beziehung  T determine the change in the total coolant flow 5WG. Preferably, however, the controller 11 further takes into account the total refrigerant flow WG 'of at least one past time in addition to the predicted useful refrigerant flows Wij of the at least one future time when determining the change 5WG of the total refrigerant flow. The respective time should lie in the middle between the at least one future time and the at least one past time. In particular, the control device 11 can determine the change 5WG of the total coolant flow WG on the basis of the relationship
WGl - WG' WGl - WG '
SWG (6)  SWG (6)
2 T ermitteln. Bei dem Gesamtkühlmittelstrom WG' für den vergan genen Zeitpunkt kann es sich alternativ um einen Sollwert oder um einen Istwert handeln. Dies steht im Gegensatz zu den übrigen im vorliegenden Fall verwendeten variablen Größen, bei denen es sich stets um Sollwerte handelt.  Determine 2T. The total coolant flow WG 'for the past time may alternatively be a desired value or an actual value. This is in contrast to the other variable variables used in the present case, which are always setpoints.
Die soeben erläuterte Vorgehensweise wird nachstehend in Ver bindung mit FIG 6 nochmals detailliert dargelegt. FIG 6 umfasst unter anderem - analog zu FIG 2 - die Schritte S6 bis S10. Diese Schritte werden daher nachstehend nicht nochmals erläutert. Die Schritte S1 bis S5 sind jedoch durch Schritte Sil bis S15 ersetzt. The procedure just explained will be explained in detail in connection Ver with FIG 6 again in detail. FIG. 6 includes, inter alia, analogously to FIG. 2, the steps S6 to S10. These steps will therefore not be explained again below. However, the steps S1 to S5 are replaced by steps Sil to S15.
Im Schritt Sil wird der Steuereinrichtung 11 - analog zum Schritt S1 - für einen jeweiligen Zeitpunkt für die Nutz- Kühlmittelauslässe 4 der jeweilige Kühlmittelstrom WiO be kannt. Insoweit wird auf die obigen Ausführungen zu FIG 2 verwiesen. Zusätzlich werden der Steuereinrichtung 11 jedoch für spätere Zeitpunkte, also für Zeitpunkte, die nach dem je weiligen Zeitpunkt liegen, für die Nutz-Kühlmittelauslässe 4 die jeweiligen Kühlmittelströme Wij (mit j = 1, 2, ... m) be kannt . In step Sil, the control device 11 - analogous to step S1 - for a respective time for the Nutz- coolant outlets 4 of the respective coolant flow WiO be known. In that regard, reference is made to the above statements to FIG 2. In addition, however, the control device 11 for later times, ie for times that are after the respective time, for the Nutz coolant outlets 4, the respective coolant flows Wij (with j = 1, 2, ... m) be known.
Im Schritt S12 bestimmt die Steuereinrichtung 11 den Kühlmit telstrom W00. Insbesondere ergibt sich der Kühlmittelstrom W00 anhand der Beziehung In step S12, the controller 11 determines the coolant flow W00. In particular, the coolant flow W00 results from the relationship
Dadurch wird erreicht, dass bezüglich der Änderung 5WG des Gesamtkühlmittelstroms WGO die Prognose des vorherigen Zyklus eingehalten wird. Es wird also erreicht, dass der Gesamtkühl mittelstrom WGO des aktuellen Zyklus mit dem Gesamtkühlmit- telstrom WG1 des vorherigen Zyklus übereinstimmt. Der im vor herigen Zyklus prognostizierte Gesamtkühlmittelstrom wird al so beibehalten. Diese Vorgehensweise ist im Rahmen von FIG 6, bei welcher zur Ermittlung der Änderung 5WG des Gesamtkühl mittelstroms WGO nur der Gesamtkühlmittelstrom WG1 des nächs ten Zyklus und der Gesamtkühlmittelstrom WG' des vorherigen Zyklus berücksichtigt werden, ausreichend. Analoge Vorgehens weisen können bei Bedarf auch für weitere Gesamtkühlmittel- ströme WGj (mit j > 1) ergriffen werden. Insbesondere kann die Vorgehensweise für jeden Gesamtkühlmittelstrom WGj er griffen werden, der in einem vorherigen Zyklus im Rahmen der Ermittlung der für den jeweiligen Zyklus gültigen Änderung 5WG des Gesamtkühlmittelstroms WGO berücksichtigt wurde. Es werden also die Kühlmittelströme WOj für den Bypass-Kühlmit telauslass 6 angepasst, um den Gesamtkühlmittelstrom WGj , der im Rahmen des vorherigen Zyklus verwertet wurde, konstant halten zu können. Ohne Bypass-Kühlmittelauslass 6 können Än derungen, die sich kurzfristig ergeben, möglicherweise nicht mehr berücksichtigt werden. It is thereby achieved that with respect to the change 5WG of the total coolant flow WGO the prognosis of the previous cycle is maintained. It is thus achieved that the total cooling medium flow WGO of the current cycle coincides with the total coolant flow WG1 of the previous cycle. The total coolant flow predicted in the previous cycle is retained as is. This approach is in the context of FIG 6, in which to determine the change 5WG of the total cooling medium flow WGO only the total coolant flow WG1 of the next th cycle and the total coolant flow WG 'of the previous cycle are taken into account, sufficient. If required, analogous procedures can also be used for further total coolant flows WGj (with j> 1). In particular, the procedure can be used for each total coolant flow WGj taken in a previous cycle as part of determining the change valid for the respective cycle 5WG of the total coolant flow WGO was considered. Thus, the coolant flows WOj for the bypass Kühlmit telauslass 6 are adjusted in order to keep the total coolant flow WGj, which was utilized in the previous cycle, constant. Without Bypass Coolant Outlet 6, changes that occur in the short term may not be considered.
Weiterhin bestimmt die Steuereinrichtung 11 im Schritt S12 für zumindest einen Arbeitstakt T, für den der Steuereinrich tung 11 die prognostizierten Nutz-Kühlmittelströme Wij be kannt sind, den zugehörigen Bypass-Kühlmittelstrom WOj . Im Rahmen der konkreten Vorgehensweise von FIG 6 kann die Steu ereinrichtung 11 beispielsweise den Bypass-Kühlmittelstrom W01 durch Minimieren der nachfolgenden Gleichung 8 ermitteln: Furthermore, the control device 11 determines in step S12 for at least one power stroke T, for which the Steuereinrich device 11, the predicted Nutz coolant flows Wij be known, the associated bypass coolant flow WOj. As part of the concrete procedure of FIG. 6, the control device 11 can determine, for example, the bypass coolant flow W01 by minimizing the following equation 8:
Die Vorgehensweise ist die gleiche, wie sie obenstehend be reits in Verbindung mit Gleichung 4 erläutert wurde. The procedure is the same as that already explained above in connection with equation 4.
In einem Schritt S13 bildet die Steuereinrichtung 11 durch Summieren der entsprechenden Kühlmittelströme Wij die ent sprechenden Gesamtkühlmittelströme WGj . In a step S13, the controller 11 forms by summing the corresponding coolant streams Wij the ent speaking total coolant flows WGj.
Im Schritt S14 ermittelt die Steuereinrichtung 11 die Ände rung 5WG des Gesamtkühlmittelstroms WG . Der Unterschied zum Schritt S4 von FIG 2 besteht darin, dass die Steuereinrich tung 11 im Schritt S14 die obenstehend in Gleichung 6 angege bene Beziehung verwendet. In step S14, the controller 11 determines the change 5WG of the total refrigerant flow WG. The difference from step S4 of FIG. 2 is that the control device 11 uses the relationship indicated above in Equation 6 in step S14.
Im Schritt S15 aktualisiert die Steuereinrichtung 11 den Ge samtkühlmittelstrom WG' für den vorherigen Zyklus. Der Unter schied zum Schritt S5 von FIG 2 besteht darin, dass die Steu ereinrichtung 11 im Schritt S15 nicht den Gesamtkühlmittel- strom WGO des aktuellen Zyklus verwendet, sondern den Gesamt- kühlmittelstrom WG1, den sie im Rahmen der Ermittlung der Än derung 5WG des Gesamtkühlmittelstroms WGO verwertet hat. In step S15, the controller 11 updates the total refrigerant flow WG 'for the previous cycle. The difference to step S5 of FIG. 2 is that the control device 11 does not use the total coolant flow WGO of the current cycle in step S15, but rather the total coolant flow WG1, which it used to determine the change in 5WG of the total coolant flow WGO.
Eine weitere Möglichkeit zur Berücksichtigung der prognosti zierten Nutz-Kühlmittelströme wird nachstehend in Verbindung mit FIG 7 erläutert. Another way to consider the prognostic ed Nutz coolant flows is explained below in connection with FIG.
Wie obenstehend bereits erläutert, ermittelt die Steuerein richtung 11 - siehe in FIG 6 den Schritt S13 - für den jewei ligen Zeitpunkt und nach diesem Zeitpunkt liegende zukünftige Zeitpunkte jeweils den zugehörigen Gesamtkühlmittelstrom WGj . FIG 7 zeigt dies für einen Prognosehorizont PH von vier Ar beitstakten T. Dieser Prognosehorizont PH ist aber selbstver ständlich nur beispielhaft. Der Prognosehorizont PH könnte auch größer oder kleiner sein. Die ermittelten Gesamtkühlmit- telströme WGj sind in FIG 7 durch kleine Kreuze angedeutet. As already explained above, determines the Steuerein device 11 - see in FIG 6, the step S13 - for each jewei time and after this time lying future time points each associated with the total coolant flow WGj. FIG. 7 shows this for a forecast horizon PH of four work cycles T. However, this forecast horizon PH is of course only an example. The forecast horizon PH could also be larger or smaller. The determined total coolant flows WGj are indicated in FIG. 7 by small crosses.
FIG 7 zeigt weiterhin die jeweilige Summe der Nutz-Kühlmit telströme Wij . Diese Ermittlung ist im Rahmen des Prognoseho rizonts PH ohne weiteres möglich, da der Steuereinrichtung 11 die Nutz-Kühlmittelströme Wij bekannt sind. Die zugehörigen Summen der Nutz-Kühlmittelströme Wij sind in FIG 7 durch kleine Kreise angedeutet. FIG 7 also shows the respective sum of the Nutz-Kühlmit telströme Wij. This determination is readily possible within the framework of the prognosis range PH, since the control device 11 knows the useful coolant flows Wij. The associated sums of the useful coolant flows Wij are indicated in FIG. 7 by small circles.
Die Steuereinrichtung 11 ermittelt nunmehr weiterhin durch Bilden der Differenz unmittelbar aufeinanderfolgender Gesamt kühlmittelströme WGj - beispielsweise der Gesamtkühlmittel- ströme WG1 und WG2 - die zugehörigen Änderungen der Gesamt kühlmittelströme WGj . Sodann prüft die Steuereinrichtung 11 innerhalb des Prognosehorizonts PH, ob die ermittelten Ände rungen der Gesamtkühlmittelströme WGj jeweils eine vorbe stimmte Maximaländerung 5max einhalten oder nicht. Wenn die Gesamtkühlmittelströme WGj die Maximaländerung 5max einhal ten, behält die Steuereinrichtung 11 die ermittelten Gesamt kühlmittelströme WGj bei. Wenn die Gesamtkühlmittelströme WGj die Maximaländerung 5max hingegen nicht einhalten, passt die Steuereinrichtung 11 die ermittelten Gesamtkühlmittelströme WGj vorausschauend an. Die zugehörigen modifizierten Gesamt- kühlmittelströme WGj sind in FIG 7 durch kleine Rechtecke dargestellt . The control device 11 now further determines the associated changes in the total coolant flows WGj by forming the difference of directly consecutive total coolant flows WGj - for example, the total coolant flows WG1 and WG2. Then checks the controller 11 within the forecast horizon PH, whether the determined changes ments of the total coolant flows WGj each meet a vorbe agreed maximum change 5max or not. When the total refrigerant flows WGj maintain the maximum change 5max, the controller 11 maintains the detected total refrigerant flows WGj. On the other hand, if the total coolant flows WGj do not comply with the maximum change 5max, the control device 11 adapts the determined total coolant flows WGj in a forward-looking manner. The associated modified total Coolant streams WGj are shown in FIG 7 by small rectangles.
Die Anpassung erfolgt nach Möglichkeit derart, dass sowohl die Änderung 5WG des Gesamtkühlmittelstroms WGO für den je weiligen Zeitpunkt als auch die Änderungen der ermittelten Gesamtkühlmittelströme WGj für die zukünftigen Zeitpunkte die Maximaländerung 5max einhalten. Diese Situation ist in FIG 7 dargestellt . The adaptation is carried out as far as possible in such a way that both the change 5WG of the total coolant flow WGO for the respective time and the changes of the determined total coolant flows WGj for the future times comply with the maximum change 5max. This situation is shown in FIG.
Nach Möglichkeit behält die Steuereinrichtung 11 im Rahmen der Anpassung die für die verschiedenen Zeitpunkte vorgegebe nen Nutz-Kühlmittelströme Wij bei und passt nur die Bypass- Kühlmittelströme WOj an. Falls das Einhalten der Maximalände rung 5max mit einer Anpassung ausschließlich der Bypass-Kühl mittelströme WOj nicht erreicht werden kann, muss jedoch auch eine Anpassung der Nutz-Kühlmittelströme Wij vorgenommen wer den. Ohne Bypass-Kühlmittelauslass 6 müssen erforderliche An passungen vollständig durch eine Anpassung der Nutz-Kühlmit telströme Wij vorgenommen werden. If possible, the control device 11 keeps in the context of the adjustment for the various times given NEN Nutz coolant flows Wij and adjusts only the bypass coolant flows WOj. If it is not possible to achieve compliance with the maximum change 5max with an adaptation of only the bypass cooling medium flows WOj, however, an adaptation of the useful coolant flows Wij must also be undertaken. Without bypass coolant outlet 6 required adjustments must be made entirely by adjusting the Nutz-Kühlmit telströme Wij.
Es kann also, basierend auf der Prognose, eine vorausschauen de prädiktive Planung erfolgen. Dies kann nicht nur, so wie in FIG 7 dargestellt, bei einer Erhöhung der angeforderten Gesamtkühlmittelströme WGj erforderlich sein, sondern auch bei einer Reduzierung der angeforderten Gesamtkühlmittelströ me WGj . Thus, based on the prognosis, predictive planning can be anticipated. This can not only, as shown in FIG 7, be required for an increase in the requested total coolant flows WGj, but also at a reduction of the requested Gesamtmittels Kühlmittelströ me WGj.
Im Rahmen der Vorgehensweise gemäß FIG 2 - gleiches gilt für die Vorgehensweise gemäß FIG 6 - wird der Arbeitsdruck pA im Schritt S6 einmalig festgesetzt und wird danach nicht mehr geändert. Es ist jedoch möglich, die Vorgehensweise von FIG 2 so zu modifizieren, wie dies nachfolgend in Verbindung mit FIG 8 erläutert wird. Eine analoge Modifikation ist für die Vorgehensweise von FIG 6 möglich. As part of the procedure of FIG 2 - the same applies to the procedure of FIG 6 - the working pressure pA is set once in step S6 and is then no longer changed. However, it is possible to modify the procedure of FIG. 2 as explained below in connection with FIG. 8. An analogous modification is possible for the procedure of FIG.
Gemäß FIG 8 ist zwischen den Schritten S9 und S10 ein Schritt S21 vorhanden. Im Schritt S21 prüft die Steuereinrichtung 11, ob die Ansteuerzustände Ci der Ventile 10 Mindestabstände zu einer Minimalansteuerung des jeweiligen Ventils 10 und einer Maximalansteuerung des jeweiligen Ventils 10 einhalten. Wei terhin prüft die Steuereinrichtung 11 im Schritt S21, in wel chem Umfang der Ansteuerzustand CP der Pumpe 7 geändert wor den ist. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 11 im Rah men des Schrittes S21 ein Optimierungsproblem mit zu beach tenden Randbedingungen ansetzen. Derartige Optimierungsprob leme sind Fachleuten allgemein bekannt. According to FIG. 8, a step S21 is present between the steps S9 and S10. In step S21, the controller 11 checks whether the activation states Ci of the valves 10 comply with minimum distances to a minimum activation of the respective valve 10 and a maximum activation of the respective valve 10. Wei terhin checks the controller 11 in step S21, in wel chem extent the drive state CP of the pump 7 is changed wor the. For example, in the context of step S21, the control device 11 can set an optimization problem with boundary conditions to be observed. Such optimization problems are well known to those skilled in the art.
Wenn die Steuereinrichtung 11 im Schritt S21 zu dem Ergebnis kommt, dass die Ansteuerzustände Ci der Ventile 10 die Min destabstände einhalten und der Ansteuerzustand CP der Pumpe 7 so weit wie möglich konstant gehalten wird, geht die Steuer einrichtung 11 zum Schritt S10 über. Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 11 zu einem Schritt S22 über. Im Schritt S22 variiert die Steuereinrichtung 11 den angesetzten Ar beitsdruck pA im Sinne der genannten Optimierung. When the controller 11 determines in step S21 that the drive states Ci of the valves 10 keep the minimum distances and the drive state CP of the pump 7 is kept constant as much as possible, the controller 11 proceeds to step S10. Otherwise, the controller 11 proceeds to a step S22. In step S22, the control device 11 varies the scheduled Ar beitsdruck pA in terms of said optimization.
Die Pumpe 7 weist einen zulässigen Betriebsbereich auf. Ins besondere ist der Betrieb der Pumpe 7 entsprechend der Dar stellung in FIG 9 nur zwischen einer minimalen Drehzahl nmin und einer maximalen Drehzahl nmax zulässig. Weiterhin muss die geforderte Kühlmittelmenge - also der jeweilige Gesamt kühlmittelstrom WG - zwischen einem minimal zulässigen Kühl mittelstrom WGmin und einem maximal zulässigen Kühlmittel strom WGmax liegen. Der minimal zulässige Kühlmittelstrom WGmin und der maximal zulässige Kühlmittelstrom WGmax sind hierbei entsprechend der Darstellung in FIG 9 von der Diffe renz zwischen dem Pumpendruck pP und dem Saugdruck pS abhän gig. Ohne weitere Maßnahmen kann die Pumpe 7 daher nur inner halb des in FIG 9 unschraffierten Bereichs betrieben werden. The pump 7 has an allowable operating range. In particular, the operation of the pump 7 according to the Dar position in FIG 9 only between a minimum speed nmin and a maximum speed nmax is permissible. Furthermore, the required amount of coolant - ie the respective total coolant flow WG - must be between a minimum allowable coolant flow WGmin and a maximum allowable coolant flow WGmax. The minimum allowable coolant flow WGmin and the maximum allowable coolant flow WGmax are hereby dependent on the representation in FIG. 9 of the difference between the pump pressure pP and the suction pressure pS. Without further measures, the pump 7 can therefore only be operated within half of the unhatched area in FIG.
Es ist jedoch möglich, der Pumpe 7 entsprechend der Darstel lung in FIG 10 ein Kurzschlussventil 14 parallel zu schalten. Dadurch ist es - je nach Ansteuerung des Kurzschlussventils 14 - möglich, zwischen 0 % und 100 % des von der Pumpe 7 ge- förderten Kühlmittelstroms über das Kurzschlussventil 14 ab- zuzweigen und zur Eingangsseite der Pumpe 7 oder zum Kühlmit telreservoir 8 zurückzuführen. Dadurch verbleibt nur der üb rige, nicht zurückgeführte Anteil als Gesamtkühlmittelstrom WG . Somit ist es nicht nur möglich, die Gesamtheit von Pumpe 7 und Kurzschlussventil 14 nicht nur innerhalb des in FIG 9 unschraffierten Bereichs zu betreiben. Dies wäre auch ohne das Kurzschlussventil 14 möglich. Vielmehr ist es aufgrund des Kurzschlussventils 14 zusätzlich auch möglich, die Ge samtheit von Pumpe 7 und Kurzschlussventil 14 innerhalb des in FIG 9 kreuzweise schraffierten Bereichs zu betreiben. Die Ermittlung eines Steuersignals CK für das Kurzschlussventil 14 kann beispielsweise im Rahmen des Schrittes S9 (vergleiche FIG 2 und FIG 6) erfolgen. Selbstverständlich erfolgt in die sem Fall im Schritt S10 eine entsprechende Ansteuerung des Kurzschlussventils 14 durch die Steuereinrichtung 11. However, it is possible to switch the pump 7 according to the presen- tation in FIG 10, a short-circuit valve 14 in parallel. Depending on the activation of the short-circuit valve 14, this makes it possible to dispense between 0% and 100% of the coolant flow conveyed by the pump 7 via the short-circuit valve 14. zuzweigen and return to the input side of the pump 7 or the Kühlmit telreservoir 8. As a result, only the remaining, non-recirculated portion remains as the total coolant flow WG. Thus, not only is it possible to operate the entirety of pump 7 and short-circuit valve 14 not only within the area unshaded in FIG. This would also be possible without the short-circuit valve 14. Rather, it is also possible because of the short-circuit valve 14, the totality of the pump 7 and short-circuit valve 14 to operate within the cross-hatched in FIG 9 area. The determination of a control signal CK for the short-circuit valve 14 can, for example, in the context of step S9 (see FIG 2 and FIG 6) take place. Of course, in this case a corresponding activation of the short-circuit valve 14 by the control device 11 takes place in step S10.
Vorzugsweise erfolgt im Falle der Ausgestaltung gemäß FIG 10 zunächst eine Prüfung, ob die Pumpe 7 in einem für sich gese hen zulässigen Bereich betrieben werden kann. Wenn dies der Fall ist, bleibt das Kurzschlussventil 14 (vollständig) ge schlossen. Wenn dies nicht der Fall ist, wird das Kurz schlussventil 14 so weit geöffnet, wie dies erforderlich ist, um die Pumpe 7 in einem für sich gesehen zulässigen Bereich zu betreiben. Preferably, in the case of the embodiment according to FIG. 10, a check is first made as to whether the pump 7 can be operated in a range that is permissible for itself. If this is the case, the short-circuit valve 14 remains (fully) closed. If this is not the case, the short-circuit valve 14 is opened as far as necessary to operate the pump 7 in a permissible range in itself.
Die vorliegende Erfindung wurde obenstehend für eine einfache Ausgestaltung des Leitungssystems 9 erläutert, nämlich gemäß der Darstellung in FIG 1 für eine einzelne direkte Verbindung von der Pumpe 7 zu den Ventilen 10, wobei die Längen der ein zelnen Stichleitungen zwischen einem Knotenpunkt 15, an der die Stichleitungen zu den einzelnen Ventilen 10 abgehen, und den Kühlmittelauslässen 4, 6 vernachlässigt werden können.The present invention has been explained above for a simple embodiment of the conduit system 9, as shown in FIG 1 for a single direct connection from the pump 7 to the valves 10, wherein the lengths of a individual stubs between a node 15 at which the Branch lines to the individual valves 10 depart, and the coolant outlets 4, 6 can be neglected.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch anwendbar, wenn das Leitungssystem 9 komplexer ausgestaltet ist. In diesem Fall muss lediglich berücksichtigt werden, dass für jeden Knoten punkt, an dem eine Verzweigung auftritt, die Summe der in den jeweiligen Knotenpunkt einströmenden und von dem jeweiligen Knotenpunkt ausströmenden Kühlmittelströme insgesamt 0 erge- ben muss und dass an dem jeweiligen Knotenpunkt für jeden an geschlossenen Abschnitt des Leitungssystems 9 derselbe Druck gegeben sein muss. Die Vorgehensweise ist analog zu den Kirchhoffsehen Regeln der Elektrotechnik. Die Vorgehensweise wird dadurch zwar rechentechnisch komplizierter, die Systema tik bleibt aber unverändert. However, the present invention is also applicable when the piping system 9 is made more complex. In this case, it merely has to be taken into account that, for each node point at which a branching occurs, the sum of the coolant flows flowing into the respective node point and flowing out from the respective node point totals 0. ben and that must be given at the respective node for each closed section of the line system 9, the same pressure. The procedure is analogous to the Kirchhoff rules of electrical engineering. Although the procedure becomes more computationally complicated, the systematics remains unchanged.
Die Systematik bleibt sogar dann unverändert, wenn in einzel nen der Abschnitte des Leitungssystems 9 eigene Pumpen ange ordnet sind. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit FIG 11 anhand eines Beispiels näher erläutert. The system remains unchanged even if in individual NEN of the sections of the pipe system 9 own pumps are arranged. This will be explained in more detail below in conjunction with FIG 11 using an example.
Gemäß FIG 11 weist das Leitungssystem 9 drei Abschnitte 16a, 16b, 16c auf. Der Abschnitt 16a erstreckt sich von einer Pum pe 7a bis zu einem Knotenpunkt 15. Er weist die Länge La und den Querschnitt Aa auf. Von dem Knotenpunkt 15 erstrecken sich die beiden anderen Abschnitte 16b, 16c zu jeweiligen Nutz-Kühlmittelauslässen 4b, 4c und jeweiligen Bypass-Kühl mittelauslässen 6b, 6c. In dem Abschnitt 16b befindet sich kurz hinter dem Knotenpunkt 15 eine weitere Pumpe 7b. Der Ab schnitt 16b weist eine Länge Lb und einen Querschnitt Ab auf. In dem Abschnitt 16c befindet sich keine Pumpe. Der Abschnitt 16c weist eine Länge Lc und einen Querschnitt Ac auf. Den Kühlmittelauslässen 4b, 4c und 6b, 6c sind jeweils Ventile 10b, 10c vorgeordnet. Die in FIG 11 gezeigte Konfiguration kann beispielsweise bei einer Kühlstrecke auftreten, die ei nerseits eine Intensivkühlung (Kühlmittelauslässe 4b) und zu sätzlich eine Laminarkühlung (Kühlmittelauslässe 4c) sowie für jede der beiden Kühlungen je einen Bypass-Kühlmittelaus lass 6b, 6c aufweist. Das heiße Walzgut 3 und die Anordnung der Nutz-Kühlmittelauslässe 4b, 4c im Kühlbereich 1 sind in FIG 11 nicht mit dargestellt, um FIG 11 nicht zu überfrach ten . According to FIG 11, the line system 9 three sections 16a, 16b, 16c. The section 16a extends from a Pum PE 7a to a node 15. It has the length La and the cross section Aa. From the node 15, the two other portions 16b, 16c extend to respective Nutz-Kühlmittelauslässen 4b, 4c and respective bypass Kühlmittelauslässen 6b, 6c. In the section 16b is located just behind the node 15, a further pump 7b. The section 16b has a length Lb and a cross section Ab. There is no pump in section 16c. The section 16c has a length Lc and a cross section Ac. The coolant outlets 4b, 4c and 6b, 6c are each preceded by valves 10b, 10c. The configuration shown in FIG 11 may, for example, occur at a cooling line, the egg nerseits intensive cooling (coolant outlets 4b) and additionally to a Laminarkühlung (coolant outlets 4c) and for each of the two coolings each bypass Bühlmittelaus let 6b, 6c. The hot rolling stock 3 and the arrangement of the Nutz-coolant outlets 4b, 4c in the cooling area 1 are not shown in FIG 11, th to 11 not überfrach.
Die Ansteuerzustände Cic der Ventile 10c im Abschnitt 16c er geben sich gemäß The driving states Cic of the valves 10c in the section 16c are given in accordance with
Wie = gic(Cic ) · -j pAc l pAO ( 9 ) Wie sind die jeweiligen Kühlmittelströme, gic ist die jewei lige Ventilkennlinie, pAc der eingangsseitig der Ventile 10c herrschende Arbeitsdruck. pAO ist, wie bereits in Verbindung mit Gleichung 1 erläutert, ein Nenndruck pAO . Dadurch ergibt sich der Gesamtkühlmittelstrom Wc für den Abschnitt 16c zu As = gic (Cic) · -j pAc l pAO (9) How are the respective coolant flows, gic is the jewei time valve characteristic, pAc the input side of the valves 10c prevailing working pressure. pAO is, as already explained in connection with equation 1, a nominal pressure pAO. This results in the total coolant flow Wc for the section 16c
Wc = Wic (10) Hieraus folgt unter Vernachlässigung von zu überwindenden Hö hendifferenzen für den Druck pl5 am Knotenpunkt 15: p\5 = pAc + plc{Wc) + p2c(öWc) (11) plc und p2c sind analog zu den Funktionen pl und p2 defi niert, jedoch auf den Abschnitt 16c bezogen. 5Wc ist die Än derung des Gesamtkühlmittelstroms Wc . Wc = Wic (10) From this follows, neglecting to be overcome height differences for the pressure pl5 at the node 15: p \ 5 = pAc + plc {Wc) + p2c (öWc) (11) plc and p2c are analogous to the functions pl and p2 defi ned, but referred to the section 16c. 5Wc is the change of the total coolant flow Wc.
In analoger Weise ergeben sich die Ansteuerzustände Cib der Ventile 10b im Abschnitt 16b gemäß In an analogous manner, the drive states Cib of the valves 10b in the section 16b result
Wib = gib(db)·JpAb/ pAO (12) Wib = gib (db) · JpAb / pAO (12)
Wib sind die jeweiligen Kühlmittelströme, gib ist die jewei- lige Ventilkennlinie, pAb der eingangsseitig der Ventile 10b herrschende Arbeitsdruck. pAO ist wie zuvor ein Nenndruck pAO . Dadurch ergibt sich der Gesamtkühlmittelstrom Wb für den Abschnitt 16b zu Wb = Wib (13) Wib are the respective coolant flows, gib is the respective valve characteristic, pAb is the working pressure prevailing on the input side of the valves 10b. As before, pAO is a nominal pressure pAO. This results in the total coolant flow Wb for the section 16b to Wb = Wib (13)
Hieraus folgt - erneut unter Vernachlässigung von zu überwin denden Höhendifferenzen - für den Pumpendruck pPb ausgangs seitig der Pumpe 7b: pPb = pAb + plb(Wb) + p2b{SWb) (14) plb und p2b sind analog zu den Funktionen pl und p2 defi niert, jedoch auf den Abschnitt 16b bezogen. 5Wb ist die Än derung des Gesamtkühlmittelstroms Wb. Dadurch kann auch ent sprechend From this follows - again neglecting to be overcome height differences - for the pump pressure pPb output side of the pump 7b: pPb = pAb + plb (Wb) + p2b {SWb) (14) p1b and p2b are defined analogously to the functions p1 and p2, but with reference to the section 16b. 5Wb is the change of the total coolant flow Wb. This also allows accordingly
CPb = CPb(Wb,pPb-p\5) (15) der erforderliche Ansteuerzustand CPb der Pumpe 7b ermittelt werden . CPb = CPb (Wb, pPb-p \ 5) (15) the required drive state CPb of the pump 7b can be determined.
Der im Abschnitt 16a fließende Gesamtkühlmittelstrom Wa ergibt sich als Summe der in den Abschnitten 16b und 16c fließenden Gesamtkühlmittelströme Wb, Wc : Wa = Wb + Wc (16) The total coolant flow Wa flowing in section 16a is the sum of the total coolant flows Wb, Wc flowing in sections 16b and 16c: Wa = Wb + Wc (16)
Dadurch kann nun anhand der Beziehung pPa = pl6+ pla(Wa)+ p2a(SWa) (17) der erforderliche Pumpendruck pPa ausgangsseitig der Pumpe 7a ermittelt werden, pla und p2a sind analog zu den Funktionen pl und p2 definiert, jedoch auf den Abschnitt 16a bezogen. Anhand des Pumpendrucks pPa kann nun mittels der Beziehung As a result, the required pump pressure pPa on the output side of the pump 7a can now be determined on the basis of the relationship pPa = pl6 + pla (Wa) + p2a (SWa) (17), pla and p2a are defined analogously to the functions pl and p2, but to the section 16a based. Based on the pump pressure pPa can now by means of the relationship
CPa = CPa(Wa,pPa- pS) (18) der Ansteuerzustand CPa der Pumpe 7a ermittelt werden. Nunmehr sind die Arbeitsdrücke pAb und pAc Zielgrößen des Systems, die vorgegeben oder unter Umständen auch von der Steuereinrichtung 11 bestimmt werden können. Die Gesamtkühl mittelströme Wb, Wc sind bekannt. Für die Ermittlung der Än derungen 5Wb, 5Wc (und damit im Ergebnis auch der Änderung 5Wa) kann auf die oben stehenden Ausführungen in Verbindung mit den FIG 2 und 6 verwiesen werden. Das Gleichungssystem ist somit eindeutig lösbar. Auch hier ist jedoch wieder eine Realisierung ohne Bypass- Kühlmittelauslässe 6b, 6c möglich. CPa = CPa (Wa, pPa- pS) (18) the drive state CPa of the pump 7a are determined. Now, the working pressures pAb and pAc are target variables of the system, which can be predetermined or under certain circumstances also determined by the control device 11. The total cooling medium flows Wb, Wc are known. For the determination of the changes 5Wb, 5Wc (and consequently also the change 5Wa), reference may be made to the above statements in conjunction with FIGS. 2 and 6. The equation system is thus clearly solvable. Again, however, a realization without bypass coolant outlets 6b, 6c is possible again.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson dere werden die geforderten Kühlmittelströme Wi, WG mit hoher Genauigkeit zur Verfügung gestellt, ohne einen Wassertank oder andere Ausgleichsmaßnahmen zu benötigen. Der Arbeits druck pA kann nach Bedarf gewählt und sogar während des Be triebs der Kühlstrecke angepasst werden. Der Betriebsbereich der Kühlstrecke wird erweitert. Insbesondere können nach Be darf sowohl der Saugdruck pS als auch der Pumpendruck pP va riiert werden. Dies gilt sowohl für eine reine Laminarkühlung als auch für eine reine Intensivkühlung als auch für eine Kühlstrecke, welche sowohl eine Laminarkühlung als auch eine Intensivkühlung umfasst. Aufgrund der Anpassung des Arbeits drucks pA und des Pumpendrucks pP kann in erheblichem Umfang Energie eingespart werden. In einer Warmbreitbandstraße kann dadurch der mittlere Energieverbrauch, der zum Pumpen des Kühlmittels 2 erforderlich ist, gegenüber den Lösungen des Standes der Technik um mindestens 30 % gesenkt werden, in manchen Fällen sogar um bis zu 50 %. Die hiermit verbundenen Kosteneinsparungen können im Bereich von weit oberhalb von 100.000 € pro Jahr liegen. Weiterhin ist das Verfahren extrem flexibel. Innerhalb weniger Sekunden kann der Gesamtkühlmit- telstrom WG von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ge steigert werden bzw. umgekehrt von dem Maximalwert auf den Minimalwert gesenkt werden, ohne dass die Genauigkeit der Kühlung darunter leidet. The present invention has many advantages. In particular, the required coolant flows Wi, WG are provided with high accuracy without requiring a water tank or other compensatory measures. The working pressure pA can be selected as needed and even adjusted during operation of the cooling section. The operating range of the cooling section will be expanded. In particular, after loading, both the suction pressure pS and the pump pressure pP may be biased. This applies both to pure laminar cooling and to pure intensive cooling as well as to a cooling section which comprises both laminar cooling and intensive cooling. Due to the adaptation of the working pressure pA and the pump pressure pP considerable energy can be saved. In a hot strip mill, the average energy consumption required to pump the coolant 2 can thereby be reduced by at least 30% over the prior art solutions, in some cases even by up to 50%. The associated cost savings can range well beyond € 100,000 a year. Furthermore, the process is extremely flexible. Within a few seconds, the total coolant flow WG can be increased from a minimum value to a maximum value or, conversely, reduced from the maximum value to the minimum value without the accuracy of the cooling suffers.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus ab geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu ver lassen . Bezugszeichenliste Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred Ausfüh approximately example, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variants can be derived from the expert from this, without leaving the scope of the invention to ver. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kühlbereich 1 cooling area
2 Kühlmittel  2 coolants
3 Walzgut  3 rolling stock
4, 4b, 4c Nutz-Kühlmittelauslässe  4, 4b, 4c Nutz coolant outlets
5 Walzgerüst 5 rolling stand
5 ' Haspel  5 'reel
6, 6b, 6c Bypass-Kühlmittelauslass  6, 6b, 6c bypass coolant outlet
6' Auffangbehälter  6 'collecting container
7, 7a, 7b Pumpen  7, 7a, 7b pumps
8 Kühlmittelreservoir 8 coolant reservoir
9 Leitungssystem  9 pipe system
10, 10b, 10c Ventile  10, 10b, 10c valves
11 Steuereinrichtung  11 control device
12 Computerprogramm  12 computer program
13 Maschinencode  13 machine code
14 KurzSchlussventil  14 short-circuit valve
15 Knotenpunkt  15 node
16a, 16b, 16c Abschnitte des Leitungssystems  16a, 16b, 16c sections of the conduit system
A, Aa, Ab, Ac Querschnitt des Leitungssystems Ci, Cib, Cic Ansteuerzustände der Ventile CP, CPa, CPb Ansteuerzustände von Pumpen F Funktion A, Aa, Ab, Ac Cross section of the line system Ci, Cib, Cic Control states of the valves CP, CPa, CPb Control states of pumps F Function
gi, gib, gic Ventilkennlinien gi, gic, gic valve characteristics
H Höhendifferenz H height difference
i r j Indizes i r j indices
L, La, Lb, Lc Länge des Leitungssystems nmin, nmax Drehzahlen  L, La, Lb, Lc length of the duct system nmin, nmax speeds
pl, pla bis plc Funktionen pl, pla to plc functions
p2, p2a bis p2c p2, p2a to p2c
pl5 Druck pl5 pressure
pA, pAb, pAc Arbeitsdrücke pA, pAb, pAc working pressures
pAO Nenndruck pAO nominal pressure
PH Prognosehorizont  PH forecast horizon
pP, pPa, pPb Pumpendrücke pP, pPa, pPb Pump pressures
pS Saugdruck S1 bis S22 Schritte pS suction pressure S1 to S22 steps
T Arbeitstakt T work cycle
WG, WG' , WGj Gesamtkühlmitteiströme  WG, WG ', WGj total cooling medium flows
Wgmin, Wgmax Kühlmitteiströme Wgmin, Wgmax refrigerant flows
Wi, WO, Wij Wi, wo, Wij
WO* So11-Kühlmitteiström a, ß Wichtungsfaktoren WO * So11-Kühlmitteiström a, ß weighting factors
5WG, 5Wa, 5Wb, Änderung des Gesamtkühlmittelstroms 5WG, 5Wa, 5Wb, change of total coolant flow
5Wc 5wc
5max Maximaländerung  5max maximum change
P Dichte des Kühlmittels  P Density of the coolant

Claims

Ansprüche claims
1. Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen von hei ßem Walzgut (3) aus Metall, wobei die Kühlstrecke eine Pumpe (7) aufweist, die aus einem Kühlmittelreservoir (8) Kühlmit tel (2) entnimmt und über ein Leitungssystem (9) einer Anzahl von Kühlmittelauslässen (4, 6) zuführt, die über den Kühlmit telauslässen (4, 6) vorgeordnete Ventile (10) gesteuert wer den, 1. Operating method for a cooling section for cooling of hei ßem rolling stock (3) made of metal, wherein the cooling section comprises a pump (7) from a coolant reservoir (8) Kühlmit tel (2) extracts and a line system (9) a number from Kühlmittelauslässen (4, 6) which controls via the Kühlmit telauslässen (4, 6) upstream valves (10) who controlled,
- wobei eine Steuereinrichtung (11) der Kühlstrecke zyklisch für einen jeweiligen Zeitpunkt - Wherein a control device (11) of the cooling section cyclically for a respective time
-- unter Berücksichtigung von Kühlmittelströmen (Wi) , die zu dem jeweiligen Zeitpunkt über die Kühlmittelauslässe (4, 6) abgegeben werden sollen, in Verbindung mit einem eingangsseitig der Ventile (10) anstehenden Arbeitsdruck - Taking into account coolant flows (Wi), which are to be delivered at the respective time via the coolant outlets (4, 6), in connection with an input side of the valves (10) pending working pressure
(pA) des Kühlmittels (2) Ansteuerzustände (Ci) für die Ventile (10) ermittelt, (pA) of the coolant (2) determines activation states (Ci) for the valves (10),
-- durch Summieren der Kühlmittelströme (Wi) einen Gesamt kühlmittelstrom (WG) ermittelt,  - determined by summing the coolant flows (Wi) a total coolant flow (WG),
-- unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstroms (WG) , des Arbeitsdrucks (pA) des Kühlmittels (2) und zusätz lich einer Änderung (5WG) des Gesamtkühlmittelstroms (WG) einen Pumpendruck (pP) ermittelt, der ausgangssei tig der Pumpe (7) herrschen soll, so dass eingangsseitig der Ventile (10) der Arbeitsdruck (pA) erreicht wird, - Taking into account the total coolant flow (WG), the working pressure (pA) of the coolant (2) and additional Lich a change (5WG) of the total coolant flow (WG) determines a pump pressure (pP), the output side of the pump (7) prevail such that on the input side of the valves (10) the working pressure (pA) is reached,
-- unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstroms (WG) , des Pumpendrucks (pP) und eines eingangsseitig der Pumpe (7) herrschenden Saugdrucks (pS) einen Ansteuerzustand (CP) für die Pumpe (7) ermittelt und - Taking into account the total coolant flow (WG), the pump pressure (pP) and an inlet side of the pump (7) prevailing suction pressure (pS) determines a drive state (CP) for the pump (7) and
-- die Ventile (10) und die Pumpe (7) entsprechend den er mittelten Ansteuerzuständen (Ci, CP) ansteuert.  - The valves (10) and the pump (7) according to the he averaged drive states (Ci, CP) controls.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2. Operating method according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass die Steuereinrichtung (11) bei der Ermittlung des Pum pendrucks (pP) einen von dem Gesamtkühlmittelstrom (WG) zu überwindenden Leitungswiderstand (p2) des Leitungssystems (9) berücksichtigt . in that the control device (11) takes into account, in the determination of the pump pressure (pP), a line resistance (p2) of the line system (9) to be overcome by the total coolant flow (WG).
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. Operating method according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass der Steuereinrichtung (11) zusätzlich zu den Kühlmittel strömen (Wij ) , die zu dem jeweiligen Zeitpunkt über die Kühl mittelauslässe (4, 6) abgegeben werden sollen, für einenthat the control device (11) in addition to the coolant flow (Wij), which at the respective time via the cooling medium outlets (4, 6) to be delivered, for a
Prognosehorizont (PH) prognostizierte Kühlmittelströme (Wij ) bekannt sind, die für eine Anzahl von zukünftigen Zeitpunkten über die Kühlmittelauslässe (4, 6) abgegeben werden sollen, und dass die Steuereinrichtung (11) die prognostizierten Kühlmittelströme (Wij ) mindestens eines der zukünftigen Zeit punkte bei der Ermittlung des Ansteuerzustands (CP) der Pumpe (7) berücksichtigt. Forecast horizon (PH) are predicted coolant flows (Wij) to be delivered for a number of future times via the coolant outlets (4, 6), and that the controller (11) the predicted coolant flows (Wij) at least one of the future time points taken into account in determining the activation state (CP) of the pump (7).
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 3, 4. Operating method according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass die Steuereinrichtung (11) für mindestens einen zukünf tigen Zeitpunkt den zugehörigen Gesamtkühlmittelstrom (WGj ) ermittelt und bei der Ermittlung der Änderung (5WG) des Ge samtkühlmittelstroms (WGO) berücksichtigt. the control device (11) determines the associated total coolant flow (WGj) for at least one future point in time and takes it into account when determining the change (5WG) of the total coolant flow (WGO).
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4, 5. Operating method according to claim 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass die Steuereinrichtung (11) bei der Ermittlung der Ände rung (5WG) des Gesamtkühlmittelstroms (WGO) zusätzlich zu den prognostizierten Kühlmittelströmen (Wij ) des mindestens einen zukünftigen Zeitpunkts weiterhin auch den Gesamtkühlmittel- strom (WG' ) mindestens eines vergangenen Zeitpunkts berück sichtigt und dass der jeweilige Zeitpunkt in der Mitte zwi schen dem mindestens einen zukünftigen Zeitpunkt und dem min destens einen vergangenen Zeitpunkt liegt. that the control device (11) in the determination of the change (5WG) of the total coolant flow (WGO) in addition to the predicted coolant flows (Wij) of the at least one future time also continues to take into account the total coolant flow (WG ') of at least one past time point and that the respective time lies in the middle between the at least one future time and the at least one past time.
6. Betriebsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, 6. Operating method according to claim 4 or 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
- dass die Kühlmittelauslässe (4, 6) Nutz-Kühlmittelauslässe (4) und Bypass-Kühlmittelauslässe (6) umfassen, - dass das heiße Walzgut (3) ausschließlich mittels der über die Nutz-Kühlmittelauslässe (4) abgegebenen Kühlmittelströ me (Wij ) gekühlt wird, the coolant outlets (4, 6) comprise useful coolant outlets (4) and by-pass coolant outlets (6), - That the hot rolling stock (3) exclusively by means of the Nutz coolant outlets (4) emitted Kühlmittelströ me (Wij) is cooled,
- dass die Steuereinrichtung (11) aufbauend auf den für den jeweiligen Zeitpunkt und/oder die zukünftigen Zeitpunkte über die Nutz-Kühlmittelauslässe (4) abzugebenden Kühlmit telströmen (Wij) die für den jeweiligen Zeitpunkt und/oder die zukünftigen Zeitpunkte über die Bypass-Kühlmittelaus lässe (6) abzugebenden Kühlmittelströme (WiO) derart be stimmt, dass jeder Gesamtkühlmittelstrom (WGj ) , der zu ei nem vor dem jeweiligen Zeitpunkt liegenden früheren Zeit punkt im Rahmen der Ermittlung der für den früheren Zeit punkt gültigen Änderung (5WG) des Gesamtkühlmittelstroms (WG) berücksichtigt wurde, beibehalten wird.  - That the control device (11) based on the to be delivered for the respective time and / or the future times on the Nutz coolant outlets (4) Kühlmit telströmen (Wij) for the respective time and / or the future times on the bypass Kühlmittelaus Coolant streams (WiO) to be delivered (6) are such that each total flow of coolant (WGj) at an earlier point in time prior to the respective point in time is determined as part of the determination of the change (5WG) of the total flow of coolant ( WG) is maintained.
7. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 7. Operating method according to one of claims 3 to 6, d a d e c o v e n c e n e c e,
dass die Steuereinrichtung (11) bei der Ermittlung des An steuerzustands (CP) der Pumpe (7) in that the control device (11) determines the state of control (CP) of the pump (7).
- für die zukünftigen Zeitpunkte anhand der jeweiligen prog nostizierten Kühlmittelströme (Wij) einen jeweiligen prog nostizierten Gesamtkühlmittelstrom (WGj) ermittelt,  - For the future time points on the basis of the respective prog nostizierten coolant flows (Wij) a respective prog nostizierten total coolant flow (WGj) determined,
- für die zukünftigen Zeitpunkte Änderungen der ermittelten Gesamtkühlmittelströme (WGj) ermittelt und  - For the future time changes of the determined total coolant flows (WGj) determined and
- für den jeweiligen Zeitpunkt und/oder zukünftige Zeitpunkte innerhalb des Prognosehorizonts (PH) die jeweiligen Gesamt kühlmittelströme (WGj) in Abhängigkeit vom Einhalten oder Überschreiten einer vorbestimmten Maximaländerung (5max) beibehält oder vorausschauend anpasst, so dass nach Mög lichkeit sowohl die Änderung des Gesamtkühlmittelstroms (WGO) für den jeweiligen Zeitpunkt als auch die Änderungen der ermittelten Gesamtkühlmittelströme (WGj) für die zu künftigen Zeitpunkte die Maximaländerung (5max) einhalten.  - For the respective time and / or future time points within the forecast horizon (PH), the respective total coolant flows (WGj) as a function of adhering to or exceeding a predetermined maximum change (5max) maintains or anticipated adapts, so that, if possible, both the change of the total coolant flow (WGO) for the respective time as well as the changes of the determined total coolant flows (WGj) for the future times the maximum change (5max).
8. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, 8. Operating method according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
- dass die Kühlmittelauslässe (4, 6) Nutz-Kühlmittelauslässe (4) und Bypass-Kühlmittelauslässe (6) umfassen, - dass das heiße Walzgut (3) ausschließlich mittels der über die Nutz-Kühlmittelauslässe (4) abgegebenen Kühlmittelströ me (Wi) gekühlt wird und the coolant outlets (4, 6) comprise useful coolant outlets (4) and by-pass coolant outlets (6), - That the hot rolling stock (3) exclusively by means of the Nutz coolant outlets (4) emitted Kühlmittelströ me (Wi) is cooled and
- dass die Steuereinrichtung (11) die über die Bypass-Kühl- mittelauslässe (6) abzugebenden Kühlmittelströme (WO) der art bestimmt, dass die über die Bypass-Kühlmittelauslässe (6) abzugebenden Kühlmittelströme (WO) möglichst nahe an einem Bypass-Soll-Kühlmittelstrom (WO*) liegen und eine Än derung (5WG) des über die Nutz-Kühlmittelauslässe (4) und die Bypass-Kühlmittelauslässe (6) insgesamt abzugebenden Gesamtkühlmittelstroms (WG) möglichst gering ist.  in that the control device (11) determines the coolant flows (WO) to be delivered via the bypass coolant outlets (6) such that the coolant flows (WO) to be delivered via the bypass coolant outlets (6) are as close as possible to a bypass target Coolant flow (WO *) are and a change (5WG) of about the Nutz coolant outlets (4) and the bypass coolant outlets (6) to be delivered total total coolant flow (WG) is minimized.
9. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 9. Operating method according to one of the preceding claims, d a d e r c h e c e n e c e n e,
dass die Ventile (10) stufenlos oder zumindest in mehreren Stufen ansteuerbar sind. the valves (10) can be controlled steplessly or at least in several stages.
10. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 10. Operating method according to one of the above claims, d a a c e c o v e c e s e c e n e,
dass die Steuereinrichtung (11) den Arbeitsdruck (pA) derart bestimmt, dass die Ansteuerzustände (Ci) der Ventile (10) Mindestabstände zu einer Minimalansteuerung und einer Maxi- malansteuerung einhalten und der Ansteuerzustand (CP) der Pumpe (7) so weit wie möglich konstant gehalten wird. the control device (11) determines the working pressure (pA) in such a way that the control states (Ci) of the valves (10) maintain minimum distances to a minimum control and a maximum control and the control state (CP) of the pump (7) as far as possible is kept constant.
11. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 11. Operating method according to one of the above claims, d a d u c h e c e n e c e n e,
dass die Steuereinrichtung (11) im Rahmen der Ermittlung des Pumpendrucks (pP) zusätzlich auch eine zu überwindende Höhen- differenz (H) berücksichtigt. in that the control device (11) additionally takes into account a height difference (H) to be overcome during the determination of the pump pressure (pP).
12. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 12. Operating method according to one of the above claims, d a d u c h e c e n e c e n e,
dass die Steuereinrichtung (11) zusätzlich ein Steuersignal (CK) für ein der Pumpe (7) parallel geschaltetes Kurzschluss ventil (14) ermittelt und das Kurzschlussventil (14) entspre chend dem ermittelten Steuersignal (CK) ansteuert. in that the control device (11) additionally determines a control signal (CK) for a short-circuit valve (14) connected in parallel with the pump (7) and actuates the short-circuit valve (14) accordingly to the determined control signal (CK).
13. Computerprogramm, das Maschinencode (13) umfasst, der von einer Steuereinrichtung (11) für eine Kühlstrecke abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (13) durch die Steuereinrichtung (11) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (11) die Kühlstrecke gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt. 13. Computer program, the machine code (13), which is executable by a control device (11) for a cooling line, the processing of the machine code (13) by the control device (11) causes the control device (11) the cooling section according to a Operating method according to one of the above claims operates.
14. Steuereinrichtung für eine Kühlstrecke, wobei die Steuer einrichtung mit einem Computerprogramm (12) nach Anspruch 13 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Kühlstre cke gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 betreibt. 14. Control device for a cooling section, wherein the control device is programmed with a computer program (12) according to claim 13, so that the control device operates the Kühlstre bridge according to an operating method according to one of claims 1 to 12.
15. Kühlstrecke zum Kühlen von heißem Walzgut (3) aus Metall,15. Cooling section for cooling hot rolling stock (3) made of metal,
- wobei die Kühlstrecke eine Pumpe (7) aufweist, die aus ei nem Kühlmittelreservoir (8) Kühlmittel (2) entnimmt und über ein Leitungssystem (9) einer Anzahl von Kühlmittelaus lässen (4, 6) zuführt, die über den Kühlmittelauslässen (4,- wherein the cooling section comprises a pump (7) which takes from egg nem coolant reservoir (8) coolant (2) and via a line system (9) a number of Kühlmittelaus outlets (4, 6), which via the Kühlmittelauslässen (4,
6) vorgeordnete Ventile (10) gesteuert werden, 6) upstream valves (10) are controlled,
- wobei die Kühlstrecke eine Steuereinrichtung (11) aufweist, welche die Kühlstrecke gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 betreibt.  - Wherein the cooling section has a control device (11) which operates the cooling section according to an operating method according to one of claims 1 to 12.
16. Kühlstrecke nach Anspruch 15, 16. Cooling section according to claim 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , characterized ,
dass ein Kühlbereich (1) der Kühlstrecke, innerhalb dessen das Kühlmittel (2) auf das heiße Walzgut (3) aufgebracht wird, innerhalb einer Walzstraße angeordnet und/oder einer Walzstraße vorgeordnet und/oder der Walzstraße nachgeordnet ist . a cooling region (1) of the cooling section, within which the coolant (2) is applied to the hot rolling stock (3), is arranged within a rolling train and / or arranged upstream of a rolling train and / or downstream of the rolling train.
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