一種型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，屬于高爐煉鐵的主要爐料的生產(chǎn)工藝，具體涉及一種型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵的控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]馬鋼三鋼軋總廠大H型鋼精軋后穿水冷卻系統(tǒng)于2010年投入運(yùn)行，該系統(tǒng)主要由三臺(tái)高壓水泵(560KW/臺(tái))、反沖洗過(guò)濾器、穿水旁通閥、I段和II段軋件穿水冷卻裝置(包括冷卻水噴嘴、噴水控制閥、手動(dòng)閘閥、冷卻水嘴移動(dòng)框架以及冷卻水收集盤等)、軋件冷卻水回水槽、回水池、提升泵、高速過(guò)濾器以及吸水井等所組成，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示?？紤]到單位時(shí)間內(nèi)該系統(tǒng)高壓水泵給水量遠(yuǎn)大于軋件冷卻水回水槽的回水量，為了防止型鋼冷卻水從冷卻水收集盤中外溢以及避免高壓水泵長(zhǎng)期處于憋壓和過(guò)載狀態(tài)，該型鋼穿水冷卻系統(tǒng)必須僅在穿水冷卻裝置過(guò)鋼時(shí)噴水，而無(wú)鋼時(shí)停止噴水并打開(kāi)穿水旁通閥，使高壓水泵輸出的冷卻水直接回到系統(tǒng)回水池。基于此，該系統(tǒng)的冷卻水控制方式為:當(dāng)穿水冷卻裝置過(guò)鋼時(shí)，穿水旁通閥關(guān)閉，噴水控制閥打開(kāi)，型鋼穿水冷卻；當(dāng)型鋼尾部脫離穿水冷卻裝置后，系統(tǒng)打開(kāi)穿水旁通閥，并在2秒鐘(即穿水旁通閥的響應(yīng)時(shí)間)后關(guān)閉噴水控制閥，穿水冷卻裝置停止噴水；當(dāng)型鋼頭部接近穿水冷卻裝置時(shí)，系統(tǒng)打開(kāi)噴水控制閥，并在2秒鐘(即噴水控制閥的響應(yīng)時(shí)間)后關(guān)閉穿水旁通閥，穿水冷卻裝置處于噴水狀態(tài)。該穿水系統(tǒng)的上述冷卻水控制方式使其存在多方面的缺陷:其一，對(duì)于現(xiàn)有的型鋼穿水冷卻系統(tǒng)，為了避免型鋼冷卻水從冷卻水收集盤中外溢，穿水冷卻裝置每過(guò)一根型鋼，噴水控制閥以及穿水旁通閥需要進(jìn)行兩次快速切換，并由此使系統(tǒng)高壓水泵出口壓力出現(xiàn)兩次劇烈波動(dòng)。正是由于高壓水泵出口壓力頻繁出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，使系統(tǒng)供水管道出現(xiàn)水錘現(xiàn)象，并由此導(dǎo)致系統(tǒng)管道頻繁出現(xiàn)開(kāi)焊爆管、管道過(guò)濾器內(nèi)腔損壞、高壓水泵葉輪破碎以及出水閥閥板脫落的故障；其二，由馬鋼大H型鋼生產(chǎn)線各種規(guī)格H型鋼穿水情況統(tǒng)計(jì)可知，對(duì)于大多數(shù)需要穿水的各種品種規(guī)格H型鋼來(lái)說(shuō)，型鋼穿水的水流量需求通常處在一臺(tái)泵供水水量偏小而兩臺(tái)泵供水水量又偏大的狀態(tài)。由于該穿水系統(tǒng)的供水泵采用的是1KV供電網(wǎng)絡(luò)直接供電的高壓水泵，高壓水泵的運(yùn)行速度不可調(diào)，這樣，型鋼穿水的水量調(diào)整只能通過(guò)控制冷卻水嘴打開(kāi)的數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，當(dāng)型鋼穿水實(shí)際噴水量小于或遠(yuǎn)小于水泵在額定負(fù)載狀態(tài)下可提供的水流量時(shí)，必然造成高壓水泵在型鋼穿水期間出現(xiàn)憋壓和過(guò)載現(xiàn)象，由此導(dǎo)致高壓水泵氣蝕嚴(yán)重，其葉輪平均使用壽命不到四個(gè)月，并且泵體的使用壽命也只有一年左右；其三，通常馬鋼大H型鋼穿水冷卻裝置的平均過(guò)鋼節(jié)奏為4分鐘，其中型鋼通過(guò)穿水冷卻裝置的平均時(shí)間僅為28秒。由此可知，在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，穿水系統(tǒng)高壓水泵絕大部分時(shí)間是在做無(wú)用功(即高壓水泵輸出的冷卻水直接經(jīng)穿水旁通閥回到回水池)，由此導(dǎo)致大量無(wú)用的電耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)型鋼穿水系統(tǒng)高壓供水管道的頻繁水錘現(xiàn)象以及高壓水泵頻繁憋壓和過(guò)載問(wèn)題，使得系統(tǒng)高壓供水部分的管道以設(shè)備部件頻繁損壞本發(fā)明提出了一種H型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵的控制方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵的控制系統(tǒng)，包括噴水閥狀態(tài)監(jiān)控單元、高壓變頻水泵運(yùn)行數(shù)量限定單元、自動(dòng)停泵脈沖信號(hào)發(fā)生單元、一號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧?、二號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧腿?hào)高壓變頻水泵啟停控制單元，所述自動(dòng)停泵脈沖信號(hào)發(fā)生單元、噴水閥狀態(tài)監(jiān)控單元、高壓變頻水泵運(yùn)行數(shù)量限定單元將各自的輸出信號(hào)分別發(fā)送至一號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧?、二號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧腿?hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧Ｋ鰢娝y為兩組噴水閥組，當(dāng)兩組噴水閥組任意一組關(guān)閉時(shí)，噴水閥狀態(tài)監(jiān)控單元輸出狀態(tài)為‘I’。所述控制系統(tǒng)控制高壓變頻水泵在型鋼穿水前高壓變頻水泵自動(dòng)啟動(dòng)，型鋼穿水后高壓變頻水泵自動(dòng)停車。所述自動(dòng)停泵脈沖信號(hào)發(fā)生單元包括前沿延時(shí)功能塊、后沿延時(shí)功能塊和前后沿識(shí)別功能塊，兩個(gè)熱金屬檢測(cè)器的檢查信號(hào)分別傳送至前沿延時(shí)功能塊和后沿延時(shí)功能塊，前后沿識(shí)別功能塊根據(jù)前沿延時(shí)功能塊和后沿延時(shí)功能塊的輸入信號(hào)分別發(fā)送控制自動(dòng)停泵脈沖信號(hào)至一號(hào)高壓變頻水泵啟停控制單元、二號(hào)高壓變頻水泵啟停控制單元和三號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧Ｋ銮把匮訒r(shí)功能塊XJCLSC08用于防止泵在自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程中因熱金屬檢測(cè)器T117或熱金屬檢測(cè)器T118瞬間誤檢得而產(chǎn)生自動(dòng)停泵脈沖信號(hào)；所述“后沿延時(shí)”功能塊XJCLSC09用于防止泵在軋件穿水過(guò)程中因熱金屬檢測(cè)器T117和熱金屬檢測(cè)器T118瞬間誤檢失而產(chǎn)生自動(dòng)停泵脈沖信號(hào)。該系統(tǒng)的三臺(tái)高壓變頻水泵采用兩用一備或一用兩備的控制方式。所述一號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧?、二號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧腿?hào)高壓變頻水泵啟停控制單元在高壓變頻水泵啟動(dòng)間隔控制、高壓水泵自動(dòng)運(yùn)行超時(shí)、噴水閥未打開(kāi)、高壓水泵方式選擇封鎖、高壓變頻水泵傳動(dòng)故障、高壓變頻水泵手動(dòng)停泵以及高壓變頻水泵自動(dòng)停泵中任意一個(gè)輸入信號(hào)為‘I’時(shí)，輸出停泵指令。所述一號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧?、二號(hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧腿?hào)高壓變頻水泵啟?？刂茊卧诟邏鹤冾l水泵投入數(shù)量未超限、高壓變頻水泵投入選擇、高壓變頻水泵傳動(dòng)裝置準(zhǔn)備就緒以及高壓變頻水泵手動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)或自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)都為‘I’時(shí)，輸出該泵運(yùn)行指令。該系統(tǒng)通過(guò)噴水閥打開(kāi)的數(shù)量以及高壓變頻水泵的速度調(diào)整噴水流量以及噴水壓力。該系統(tǒng)在型鋼進(jìn)入穿水冷卻裝置之前啟動(dòng)選定的高壓變頻水泵至設(shè)定的速度，在型鋼尾部離開(kāi)穿水冷卻裝置時(shí)封鎖高壓變頻水泵供電變頻器，使高壓變頻水泵處于停車狀態(tài)。
[0005]本發(fā)明有如下積極效果:采用這種H型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵的控制方法后，不僅可以消除穿水高壓管線劇烈的壓力波動(dòng)對(duì)高壓水泵、閥門、過(guò)濾器以及高壓水管的影響，而且還可獲得很好的節(jié)能效果。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的改造后的型鋼穿水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0007]圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵的控制系統(tǒng)框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0009]通過(guò)對(duì)馬鋼大H型鋼精軋后需要穿水冷卻的各種品種規(guī)格的統(tǒng)計(jì)可知，大H型鋼精軋后穿水冷卻裝置的工作節(jié)奏通常在4?6分鐘之間，其中型鋼通過(guò)穿水冷卻裝置的平均時(shí)間為28秒，穿水冷卻裝置待鋼停噴時(shí)間為3.5?5.5分鐘左右。由此可知，在正常軋制過(guò)程中，穿水冷卻裝置絕大部分時(shí)間是處在待鋼停噴狀態(tài)?；诖?，可以采用3臺(tái)1KV高壓變頻器分別給型鋼穿水冷卻系統(tǒng)3臺(tái)高壓水泵供電，這樣，每次可在型鋼進(jìn)入穿水冷卻裝置之前啟動(dòng)選定的高壓變頻水泵至設(shè)定的速度，而在型鋼尾部離開(kāi)穿水冷卻裝置時(shí)封鎖高壓變頻水泵供電變頻器，使高壓變頻水泵處于自由停車狀態(tài)。通常H型鋼穿水高壓變頻水泵的啟動(dòng)時(shí)間可控制在15秒以內(nèi)。鑒于H型鋼穿水高壓變頻水泵可實(shí)現(xiàn)僅在型鋼穿水時(shí)工作，這樣，型鋼穿水冷卻裝置的噴水控制閥在生產(chǎn)過(guò)程中可始終處于打開(kāi)狀態(tài)。在這種情況下，型鋼穿水冷卻裝置的噴水流量以及噴水壓力可通過(guò)噴嘴打開(kāi)的數(shù)量以及高壓變頻水泵的速度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。由此可知，在型鋼穿水高壓水泵采用變頻器供電后，不僅避免了穿水高壓供水管線因壓力劇烈波動(dòng)而產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象以及具有很好的節(jié)能效果，而且還便于型鋼穿水流量和壓力的精細(xì)調(diào)控，以此達(dá)到最佳的型鋼穿水冷卻效果。問(wèn)題是如何根據(jù)型鋼生產(chǎn)線的軋制節(jié)奏及時(shí)準(zhǔn)確地控制型鋼穿水冷卻水泵的啟停。為此，我們獨(dú)立地設(shè)計(jì)了一種型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵的控制程序(或控制方法)，其控制程序結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示。
[0010]在上圖2中，NCM為“數(shù)值比較”功能塊，當(dāng)Xl > X2時(shí)，QU為‘I’，當(dāng)Xl = X2時(shí)，QE為‘1’，當(dāng)Xl <X2時(shí)，QL為‘I’ ；RSR為“復(fù)位端R優(yōu)先的RS觸發(fā)器”功能塊，當(dāng)S為‘1’，R 為 ‘0’ 時(shí)，Q 為‘1’，QN 為 ‘0’，當(dāng) S 為 ‘1’，R 為 ‘I’ 時(shí)，Q 為 ‘0’，QN 為 ‘1’，當(dāng) S 為‘0’，R為‘O，時(shí)，Q和QN保持原態(tài)，當(dāng)S為‘0，，R為‘I，時(shí)，Q為‘O，QN為‘I’ ；ETE為“前后沿設(shè)別”功能塊，當(dāng)輸入端I由‘0’變‘I’時(shí)，QP端僅輸出長(zhǎng)度為I個(gè)循環(huán)周期的正向脈沖，在其余狀態(tài)下QP端保持為‘0’態(tài)。當(dāng)輸入端I由‘I’變‘0’時(shí)，QN端僅輸出長(zhǎng)度為I個(gè)循環(huán)周期的正向脈沖，在其余狀態(tài)下QN端保持為‘0’態(tài)；MFP為“脈沖發(fā)生器”功能塊，當(dāng)輸入端I由‘0’變‘I’時(shí)，Q端將輸出I個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度為T的正向脈沖，并且在Q端輸出正向脈沖期間，輸入端I的狀態(tài)變化對(duì)Q端輸出狀態(tài)不再產(chǎn)生影響；PDE為“前沿延時(shí)”功能塊；PDF為“后沿延時(shí)”功能塊；OR為“或門” ;AND為“與門” ;NOT為“非門”。這種型鋼穿水冷卻高壓變頻水泵控制程序的設(shè)計(jì)及控制思想如下:
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