一種熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法
【專利摘要】一種熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，屬于熱軋帶鋼軋制【技術領域】。包括：步驟一：對液力耦合器開口度—泵站流量曲線標定；步驟二：判斷帶鋼頭部是否到達升速點，若是，則由軋線向泵站發(fā)送設定壓力和總流量，執(zhí)行步驟三；若否，執(zhí)行步驟二；步驟三：判斷軋線發(fā)送給泵站的設定壓力和設定總流量是否滿足設定范圍，若是，打開超快冷集管，泵站進行流量開環(huán)控制，并進行升速，執(zhí)行步驟四；若否，報警；步驟四：判斷升速過程是否完成，若是，采用模糊PID控制方法進行軋線壓力動態(tài)調節(jié)；若否，則執(zhí)行步驟四；步驟五：判斷帶鋼尾部是否離開超快冷區(qū)域，若是，流量開環(huán)控制斷開，泵站降速至基速，軋線壓力動態(tài)調節(jié)閉環(huán)斷開；若否，則執(zhí)行步驟五。
【專利說明】一種熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于熱軋帶鋼軋制【技術領域】，特別是涉及一種用于熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)供水泵站的供水控制方法，用以保證供水系統(tǒng)的壓力和流量的穩(wěn)定性，達到節(jié)能降耗、系統(tǒng)穩(wěn)定、降低管路系統(tǒng)沖擊的目的。
【背景技術】
[0002]熱軋帶鋼超快速冷卻系統(tǒng)采用高壓、大流量冷卻水對帶鋼進行冷卻，從而實現(xiàn)帶鋼超快速冷卻工藝過程。通過對冷卻路徑和帶鋼溫度的精準控制，以采用合理的強化機制來實現(xiàn)帶鋼減量化生產(chǎn)。為了完成冷卻路徑和帶鋼溫度的精準控制，有賴于超快冷供水系統(tǒng)壓力和流量的精準控制，滿足軋線供水工藝需求。
[0003]在超快冷供水系統(tǒng)的水量參數(shù)控制環(huán)節(jié)中，最重要的是超快冷供水壓力的精準控制，因為壓力的穩(wěn)定性將直接影響到超快冷集管出口壓力，進而直接影響到超快冷集管流量的穩(wěn)定性，從而會對帶鋼最終的冷卻效果產(chǎn)生不利的影響；因此，這就需要采用合理的控制方法實現(xiàn)超快冷供水壓力的精準控制。
[0004]超快冷供水系統(tǒng)另一個重要的水量參數(shù)在于水流量。根據(jù)現(xiàn)場管路配置，需要實現(xiàn)水流量的合理控制。供水泵站供至現(xiàn)場的水流量過大，會造成旁通管路水流量過大，影響壓力穩(wěn)定；水流量過小，會造成用于帶鋼冷卻的冷卻水量不足，降低超快冷的冷卻能力。
[0005]超快冷供水系統(tǒng)的特性為一定供水壓力條件下的大流量控制過程，根據(jù)帶鋼超快冷工藝過程噴嘴集管管路和旁通水管需要頻繁開閉，導致管路震動過大、系統(tǒng)不穩(wěn)定，需要采用合理的開閉控制方法來減緩上述影響，確保系統(tǒng)穩(wěn)定投用。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法。該控制方法解決了在具有一定供水壓力要求情況下大流量供水系統(tǒng)采用液力耦合器控制存在的壓力及流量的穩(wěn)定性難題。采用該控制方法在降低投資成本及使用成本的同時，達到了節(jié)能降耗、降低管路振動和故障率、保證水系統(tǒng)流量平衡、保證系統(tǒng)長期連續(xù)穩(wěn)定運行的目的。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，一種熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，包括如下步驟:
[0008]步驟一:對特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行標定；
[0009]步驟二:判斷帶鋼頭部是否到達泵站升速點，若是，則由軋線向泵站發(fā)送設定壓力和設定總流量數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟三；若否，則返回執(zhí)行步驟二 ；
[0010]步驟三:判斷軋線發(fā)送給泵站的設定壓力和設定總流量是否滿足所設定的范圍，若是，按照過程自動化預設定組態(tài)打開超快冷集管，泵站根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行流量開環(huán)控制，對泵站進行升速，執(zhí)行步驟四；若否，則由泵站向軋線發(fā)送“設定壓力或設定總流量不滿足工藝要求”報警信號，并轉去執(zhí)行步驟六；[0011]步驟四:判斷泵站升速過程是否完成，若是，軋線將按照設定壓力采用PID或模糊 PID控制方法進行軋線壓力動態(tài)調節(jié)；若否，則返回執(zhí)行步驟四；[0012]步驟五:判斷帶鋼尾部是否離開超快冷區(qū)域，若是，則由軋線向泵站發(fā)送降速信號，流量開環(huán)控制斷開，泵站降速至基速狀態(tài)，軋線壓力動態(tài)調節(jié)閉環(huán)斷開；若否，則返回執(zhí)行步驟五；[0013]步驟六:結束。[0014]步驟一中所述的對特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行標定，其具體標定方法如下:[0015]步驟A:確定所需標定的設定壓力和設定總流量；[0016]步驟B:對采用最小設定壓力時的液力耦合器開口度進行標定；[0017]軋線壓力閉環(huán)投入，將壓力設定值設為最小設定壓力，同時泵站液力耦合器從基速狀態(tài)開始升速，逐漸提高液力耦合器開口度，直至實際流量達到最小設定總流量，待流量處于穩(wěn)定狀態(tài)后記錄此時液力耦合器開口度；再次提高液力耦合器開口度，待實際流量到達下一個流量標定點后記錄此時液力耦合器開口度；此過程依次進行，直至實際流量達到最大設定總流量；[0018]步驟C:對采用其他設定壓力時的液力耦合器開口度進行標定；[0019]步驟D:通過對各設定壓力時液力耦合器開口度的標定，得到特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線。[0020]步驟二中所述的泵站升速點的位置為:飛剪位置處、飛剪位置后方IOm處、精軋第一機架位置處、精軋第二機架位置處和精軋第三機架位置處五個位置點；[0021]不同厚度規(guī)格下，泵站升速點的位置如下:[0022]當帶鋼厚度≤6mm時，泵站升速點的位置為飛剪位置處；[0023]當6mm <帶鋼厚度≤12mm時,泵站升速點的位置為飛剪位置后方IOm處；[0024]當12mm <帶鋼厚度≤ 18mm時,泵站升速點的位置為精軋第一機架位置處；[0025]當18mm <帶鋼厚度≤ 24mm時,泵站升速點的位置為精軋第二機架位置處；[0026]當帶鋼厚度> 24mm時，泵站升速點的位置為精軋第三機架位置處。[0027]步驟三中所述的泵站根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行流量開環(huán)控制，其具體方法如下:[0028]根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線，采用線性插值法確定液力耦合器開口度的設定值，泵站再根據(jù)液力耦合器開口度的設定值進行流量開環(huán)控制。[0029]步驟四中所述的軋線將按照設定壓力采用PID或模糊PID控制方法進行軋線壓力動態(tài)調節(jié)，其具體方法如下:[0030]在軋線分流集水管上安裝有若干溢流管道，并均裝有氣動調節(jié)閥，通過調整氣動調節(jié)閥開口度的大小來調節(jié)溢流水量，當軋線分流集水管內的實際壓力高于設定壓力時， 提高氣動調節(jié)閥開口度，反之，則降低其開口度，從而達到調節(jié)軋線分流集水管水壓的目的；在壓力調節(jié)過程中，根據(jù)設定壓力與實際壓力偏差大小采用模糊PID算法計算出每個氣動調節(jié)閥的開口度，并下發(fā)至執(zhí)行機構，此過程循環(huán)進行，直至軋線分流集水管內的實際壓力達到設定壓力范圍內；如果當帶鋼頭部到達超快冷區(qū)域后供水壓力偏差仍然不能控制在所設定范圍內時，則發(fā)出報警信息。
[0031]本發(fā)明的有益效果:
[0032]本發(fā)明的控制方法解決了在具有一定供水壓力要求情況下大流量供水系統(tǒng)采用液力耦合器控制存在的壓力及流量的穩(wěn)定性難題。采用本發(fā)明的控制方法在降低投資成本及使用成本的同時，達到了節(jié)能降耗的目的。
[0033]在供水泵站采用液力耦合器控制模式下，本發(fā)明也能很好地滿足熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水需要。本發(fā)明通過由泵站的液力耦合器開環(huán)控制水流量、軋線通過氣動調節(jié)閥閉環(huán)控制水壓的控制方法來實現(xiàn)超快冷系統(tǒng)供水壓力和流量的高精度控制；同時，通過對泵站升降速時間以及超快冷集管開閉狀態(tài)的精準控制、超快冷集管和氣動調節(jié)閥的合理控制，達到降低管路振動和故障率、保證水系統(tǒng)流量平衡、保證系統(tǒng)長期連續(xù)穩(wěn)定運行的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法的程序流程圖；
[0035]圖2為帶鋼冷卻過程中超快冷供水壓力變化曲線圖；
[0036]圖3為超快冷泵站升降速過程示意圖；
[0037]圖4為帶鋼冷卻過程中超快冷泵站流量變化曲線圖；
[0038]圖5為設定壓力為0.85MPa時液力耦合器開口度-泵站流量的標定曲線圖。
【具體實施方式】
[0039]如圖1所示，一種熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，包括如下步驟:
[0040]步驟一:對特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行標定，其具體標定方法如下:
[0041]步驟A:確定所需標定的設定壓力(0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa和1.0MPa)和設定總流量(3000m3/h ?7500m3/h)；
[0042]步驟B:對0.8MPa時的液力耦合器開口度進行標定；
[0043]軋線壓力閉環(huán)投入，將壓力設定值設為0.8MPa，同時泵站液力耦合器從基速狀態(tài)開始升速，逐漸提高液力耦合器開口度，直至實際流量達到3000m3/h，穩(wěn)定10s，待流量處于穩(wěn)定狀態(tài)后記錄此時液力耦合器開口度；再次提高液力耦合器開口度，待實際流量達到3500m3/h后記錄此時液力耦合器開口度；此過程依次進行，直至實際流量達到7500m3/h ；
[0044]步驟C:對0.85MPa、0.9MPa和1.0MPa時的液力耦合器開口度進行標定，其中設定壓力為0.8附MPa時液力耦合器開口度一泵站流量的標定曲線，如圖5所示；
[0045]步驟D:通過對各設定壓力時液力耦合器開口度的標定，得到特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線。
[0046]步驟二:判斷帶鋼頭部是否到達泵站升速點，若是，則由軋線向泵站發(fā)送設定壓力和設定總流量等數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟三；若否，則返回執(zhí)行步驟二。
[0047]超快速冷卻系統(tǒng)安裝在精軋機組后，在帶鋼頭部到達超快冷入口位置前需要控制系統(tǒng)將水壓控制在所要求的范圍內，從泵站開始升速到流量穩(wěn)定需要一定的時間，這就需要泵站升速在較早的時刻進行。泵站升速時間過早，超快冷區(qū)域較多的冷卻水直接排向地溝，不利于供水系統(tǒng)水平衡的穩(wěn)定；泵站升速時間過晚，可能會導致帶鋼頭部到達超快冷區(qū)域后，泵站升速還未完成，供水壓力偏差也無法達到±0.05MPa以內。[0048]根據(jù)熱軋帶鋼工藝特點，帶鋼厚度越厚，其穿帶速度越低，帶鋼輸送速度越低，泵站升速點越接近超快冷區(qū)的原則，本發(fā)明設計出了泵站升速點的位置為:飛剪位置處、飛剪位置后方IOm處、精軋第一機架(精軋Fl)位置處、精軋第二機架(精軋F2)位置處和精軋第三機架(精軋F3)位置處五個位置點。[0049]不同厚度規(guī)格下，泵站升速點的位置如下:[0050]當帶鋼厚度< 6mm時,泵站升速點的位置為飛剪位置處；[0051]當6mm <帶鋼厚度< 12mm時,泵站升速點的位置為飛剪位置后方IOm處；[0052]當12mm <帶鋼厚度≤18mm時，泵站升速點的位置為精軋第一機架(精軋Fl)位置處；[0053]當18mm <帶鋼厚度≥24mm時，泵站升速點的位置為精軋第二機架(精軋F2)位置處；[0054]當帶鋼厚度> 24_時，泵站升速點的位置為精軋第三機架(精軋F3)位置處。[0055]步驟三:判斷軋線發(fā)送給泵站的設定壓力和設定總流量是否滿足所設定的范圍， 超快冷工藝要求設定壓力范圍為0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa或1.0MPa，設定總流量范圍為 3000m3/h~7500m3/h ;若是,按照過程自動化預設定組態(tài)打開超快冷集管,泵站根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行流量開環(huán)控制，對泵站進行升速，執(zhí)行步驟四；若否，則由泵站向軋線發(fā)送“設定壓力或設定總流量不滿足工藝要求”報警信號，并轉去執(zhí)行步驟六。[0056]所述的泵站根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行流量開環(huán)控制，其具體方法如下:[0057]根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線，采用線性插值法即可確定所需的液力耦合器開口度的設定值，并下發(fā)至PLC，泵站再根據(jù)液力耦合器開口度的設定值進行流量開環(huán)控制，在設定總流量不發(fā)生變化時，液力耦合器保持其設定開口度不變。[0058]步驟四:判斷泵站升速過程是否完成，即判斷泵站升速時間是否達到18s，若是， 軋線將按照設定壓力采用PID或模糊PID控制方法進行軋線壓力動態(tài)調節(jié)；若否，則返回執(zhí)行步驟四。[0059]所述的軋線將按照設定壓力采用PID或模糊PID控制方法進行軋線壓力動態(tài)調節(jié)，其具體方法如下:[0060]在軋線分流集水管上安裝有四個溢流管道，并均裝有一個氣動調節(jié)閥，通過調整氣動調節(jié)閥開口度的大小來調節(jié)溢流水量，當軋線分流集 水管內的實際壓力高于設定壓力時，提高氣動調節(jié)閥開口度，反之，則降低其開口度，從而達到調節(jié)軋線分流集水管水壓的目的；在壓力調節(jié)過程中，將四個氣動調節(jié)閥的初始開口度設定為40%，然后在初始開口度設定值的基礎上進行供水壓 力的調節(jié)；根據(jù)設定壓力與實際壓力偏差大小采用PID或模糊 PID算法計算出每個氣動調節(jié)閥的開口度，并下發(fā)至執(zhí)行機構，此過程循環(huán)進行，直至軋線分流集水管內的實際壓力達到設定壓力范圍內；如果當帶鋼頭部到達超快冷區(qū)域后供水壓力偏差仍然不能控制在所設定范圍±0.05MPa以內時，則發(fā)出報警信息；實際供水壓力由壓力傳感器測得。
[0061]步驟五:判斷帶鋼尾部是否離開超快冷區(qū)域(帶鋼尾部位置大于21.7m)，若是，則由軋線向超快冷泵站發(fā)送降速信號，流量開環(huán)控制斷開，泵站降速至基速狀態(tài)(此時液力耦合器開口度為20%)，軋線壓力動態(tài)調節(jié)閉環(huán)斷開；將軋線四個氣動調節(jié)閥開口度設定為40%,當帶鋼尾部離開超快冷區(qū)域40m后，按照由前至后的順序逐個關閉超快冷集管；若否，則返回執(zhí)行步驟五。
[0062]泵站的降速點采用超快速冷卻系統(tǒng)的最后一根集管，即當帶鋼尾部離開超快速冷卻系統(tǒng)的最后一根集管后軋線即向泵站發(fā)送降速信號，泵站此時開始降速；與此同時，超快冷集管將按照由前至后(從軋機側向卷取機方向)的次序逐個關閉，在超快冷集管關閉過程中，氣動調節(jié)閥開口度也逐漸增大，避免出現(xiàn)超快冷集管關閉過程中壓力升高的問題，達到降低管路震動，避免明顯水錘現(xiàn)象的發(fā)生的目的。泵站降速過程中提供的冷卻水全部通過旁通管路輸送回泵站取水點，提高了供水系統(tǒng)水循環(huán)的穩(wěn)定性。
[0063]通過本發(fā)明的泵站升、降速方法可達到節(jié)水和保證供水系統(tǒng)水平衡的需要。
[0064]步驟六:結束。
【權利要求】
1.一種熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟一:對特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行標定；步驟二:判斷帶鋼頭部是否到達泵站升速點，若是，則由軋線向泵站發(fā)送設定壓力和設定總流量數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟三；若否，則返回執(zhí)行步驟二 ；步驟三:判斷軋線發(fā)送給泵站的設定壓力和設定總流量是否滿足所設定的范圍，若是， 按照過程自動化預設定組態(tài)打開超快冷集管，泵站根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行流量開環(huán)控制，對泵站進行升速，執(zhí)行步驟四；若否，則由泵站向軋線發(fā)送“設定壓力或設定總流量不滿足工藝要求”報警信號，并轉去執(zhí)行步驟六；步驟四:判斷泵站升速過程是否完成，若是，軋線將按照設定壓力采用PID或模糊PID 控制方法進行軋線壓力動態(tài)調節(jié)；若否，則返回執(zhí)行步驟四；步驟五:判斷帶鋼尾部是否離開超快冷區(qū)域，若是，則由軋線向泵站發(fā)送降速信號，流量開環(huán)控制斷開，泵站降速至基速狀態(tài)，軋線壓力動態(tài)調節(jié)閉環(huán)斷開；若否，則返回執(zhí)行步驟五；步驟六:結束。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，其特征在于步驟一中所述的對特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行標定，其具體標定方法如下: 步驟A:確定所需標定的設定壓力和設定總流量；步驟B ;對采用最小設定壓力時的液力耦合器開口度進行標定；軋線壓力閉環(huán)投入，將壓力設定值設為最小設定壓力，同時泵站液力耦合器從基速狀態(tài)開始升速，逐漸提高液力耦合器開口度，直至實際流量達到最小設定總流量，待流量處于穩(wěn)定狀態(tài)后記錄此時液力耦合器開口度；再次提高液力耦合器開口度，待實際流量到達下一個流量標定點后記錄此時液力耦合器開口度；此過程依次進行，直至實際流量達到最大設定總流量；步驟C:對采用其他設定壓力時的液力耦合器開口度進行標定；步驟D:通過對各設定壓力時液力耦合器開口度的標定，得到特定壓力下液力耦合器開口度一泵站流量曲線。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，其特征在于步驟二中所述的泵站升速點的位置為:飛剪位置處、飛剪位置后方IOm處、精軋第一機架位置處、精軋第二機架位置處和精軋第三機架位置處五個位置點；不同厚度規(guī)格下，泵站升速點的位置如下:當帶鋼厚度< 6mm時，泵站升速點的位置為飛剪位置處；當6mm <帶鋼厚度< 12mm時,泵站升速點的位置為飛剪位置后方IOm處；當12_ <帶鋼厚度< 18_時，泵站升速點的位置為精軋第一機架位置處；當18_ <帶鋼厚度< 24_時，泵站升速點的位置為精軋第二機架位置處；當帶鋼厚度> 24_時，泵站升速點的位置為精軋第三機架位置處。
4.根據(jù)權利要求1所述的熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，其特征在于步驟三中所述的泵站根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線進行流量開環(huán)控制，其具體方法如下: 根據(jù)設定壓力、設定總流量以及步驟一中所標定的液力耦合器開口度一泵站流量曲線，采用線性插值法確定液力耦合器開口度的設定值，泵站再根據(jù)液力耦合器開口度的設定值進行流量開環(huán)控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱連軋線超快速冷卻系統(tǒng)的供水控制方法，其特征在于步驟四中所述的軋線將按照設定壓力采用PID或模糊PID控制方法進行軋線壓力動態(tài)調節(jié)，其具體方法如下: 在軋線分流集水管上安裝有若干溢流管道，并均裝有氣動調節(jié)閥，通過調整氣動調節(jié)閥開口度的大小來調節(jié)溢流水量，當軋線分流集水管內的實際壓力高于設定壓力時，提高氣動調節(jié)閥開口度，反之，則降低其開口度，從而達到調節(jié)軋線分流集水管水壓的目的；在壓力調節(jié)過程中，根據(jù)設定壓力與實際壓力偏差大小采用PID或模糊PID算法計算出每個氣動調節(jié)閥的開口度，并下發(fā)至執(zhí)行機構，此過程循環(huán)進行，直至軋線分流集水管內的實際壓力達到設定壓力范圍內；如果當帶鋼頭部到達超快冷區(qū)域后供水壓力偏差仍然不能控制在所設定范圍內時，則發(fā)出報警`信息。
【文檔編號】G05D27/02GK103605390SQ201310485115
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權日:2013年10月16日
【發(fā)明者】袁國, 李振壘, 郭杰, 江連運, 薛金成, 李曉磊, 桑林, 江瀟, 曹彥宏, 王國棟 申請人:東北大學