[發明專利]精確控制煉鋼中壓泵組水壓流量的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710596736.3
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107143492B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 張金龍;張義春;李建軍;張向英
• 申請（專利權）人: 唐山國豐第二冷軋鍍鋅技術有限公司
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06;F04B49/20;C21C5/46
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 張云和

1.一種精確控制煉鋼中壓泵組水壓流量的方法，包括PLC控制器（20）、水泵電機（22）、水泵（23），水泵（23）的冷卻水總管道上設置有水泵出口流量及壓力傳感器（1），通向被冷卻設備的冷卻水分支管道上設置有分口冷卻水流量及壓力傳感器（19），水泵出口流量及壓力傳感器（1）和分口冷卻水流量及壓力傳感器（19）與PLC控制器（20）的信號輸入端連接，PLC控制器（20）的信號輸出端通過變頻器（21）連接水泵電機（22），水泵電機（22）通過變頻調節水泵（23）轉速，水泵（23）轉速信號反饋至PLC控制器（20）；

被冷卻設備包括1#轉爐、1#轉爐煙道、2#轉爐、2#轉爐煙道、1#LF爐、2#LF爐、1#RH爐、2#RH爐，通向1#轉爐的冷卻水分支管道上設置有1#轉爐冷卻水流量及壓力傳感器（7），通向1#轉爐煙道的冷卻水分支管道上設置有1#轉爐煙道冷卻水流量及壓力傳感器（13），通向2#轉爐的冷卻水分支管道上設置有2#轉爐冷卻水流量及壓力傳感器（9），通向2#轉爐煙道的冷卻水分支管道上設置有2#轉爐煙道冷卻水流量及壓力傳感器（11），通向1#LF爐的冷卻水分支管道上設置有1#LF爐冷卻水流量及壓力傳感器（3），通向2#LF爐的冷卻水分支管道上設置有2#LF爐冷卻水流量及壓力傳感器（5），通向1#RH爐的冷卻水分支管道上設置有1#RH爐冷卻水流量及壓力傳感器（15），通向2#RH爐的冷卻水分支管道上設置有2#RH爐冷卻水流量及壓力傳感器（17）；

1#轉爐的冷卻水分支管道上設置有1#轉爐冷卻水調節閥門（8），2#轉爐的冷卻水分支管道上設置有2#轉爐冷卻水調節閥門（10），1#轉爐煙道的冷卻水分支管道上設置有1#轉爐煙道冷卻水調節閥門（14），2#轉爐煙道的冷卻水分支管道上設置有2#轉爐煙道冷卻水調節閥門（12），1#LF爐的冷卻水分支管道上設置有1#LF爐冷卻水調節閥門（4），2#LF爐的冷卻水分支管道上設置有2#LF爐冷卻水調節閥門（6），1#RH爐的冷卻水分支管道上設置有1#RH爐冷卻水調節閥門（16），2#RH爐的冷卻水分支管道上設置有2#RH爐冷卻水調節閥門（18）；

其特征在于，所述方法包括如下步驟：

（1）煉鋼中壓泵組電機全部改為變頻器（21）控制啟停調速，現場的各分口冷卻設備的冷卻水自動關閉條件：轉爐停爐后將爐前、爐側進水閥門自動關閉，停爐4小時后，自動關閉爐后、爐口的進水閥門，轉爐所有用水部位閥門自動關閉后就可以自動關閉1#轉爐冷卻水閥門（8）或者2#轉爐冷卻水調節閥門（10）；轉爐停爐后，必須滿足冷卻水回水溫度不高于55攝氏度且持續供應冷卻水至少30min后，自動關閉2#轉爐煙道冷卻水調節閥門（12）或者1#轉爐煙道冷卻水調節閥門（14），LF爐停爐后，滿足冷卻水回水溫度不高于55攝氏度且持續供應冷卻水至少30min后，自動關閉LF設備冷卻水和1#LF爐冷卻水調節閥門（4）或者2#LF爐冷卻水調節閥門（6），RH停爐后，滿足回水溫度達到40攝氏度，同時進水和回水溫度差小于10攝氏度后，自動關閉1#RH爐冷卻水調節閥門（16）或者2#RH爐冷卻水調節閥門（18）；

（2）煉鋼中壓泵組的變頻器（21）、PLC控制器（20）和上位機軟件WINCC，利用profibus網絡和工業以太網通訊連接，PLC控制器（20）根據各分口冷卻水流量及壓力傳感器（19）的變化，控制變頻器（21）實現無極調速；

（3）設所有分支正常工作時總管流量和壓力與各分支設備冷卻水的壓力和流量的數值為各自的額定壓力流量值，由于總管的流量只與變頻器（21）的頻率有關系，當頻率一定時，總管的流量就一定，采集煉鋼中壓泵組以及各分支設備冷卻水的壓力和流量的數值，通過調整各分口冷卻水閥門即1#LF爐冷卻水調節閥門（4）、2#LF爐冷卻水調節閥門（6）、1#轉爐冷卻水閥門（8）、2#轉爐冷卻水調節閥門（10）、2#轉爐煙道冷卻水調節閥門（12）、1#轉爐煙道冷卻水調節閥門（14）、1#RH爐冷卻水調節閥門（16）、2#RH爐冷卻水調節閥門（18），改變其他的冷卻管道的流量和壓力，在保證各冷卻水流量滿足設備冷卻要求的情況下，降低轉速；通過各個分支設備冷卻水的流量和壓力數據、冷卻水壓力和流量與變頻器（21）、水泵電機（22）、水泵（23）之間的關系，建立數學模型；

（4）將各分口冷卻水閥門即1#LF爐冷卻水調節閥門（4）、2#LF爐冷卻水調節閥門（6）、1#轉爐冷卻水閥門（8）、2#轉爐冷卻水調節閥門（10）、2#轉爐煙道冷卻水調節閥門（12）、1#轉爐煙道冷卻水調節閥門（14）、1#RH爐冷卻水調節閥門（16）、2#RH爐冷卻水調節閥門（18）的狀態、以及總管的壓力流量和分口冷卻水的流量和壓力作為PLC控制器（20）輸入信號，各分口額定冷卻水流量和壓力為PLC控制器（20）的給定信號，變頻器（21）的頻率、水泵電機（22）的轉速、水泵（23）的轉速為PLC控制器（20）的反饋信號，通過輸入信號、給定信號和反饋信號結合數學模型計算分析出所需要的頻率，作為變頻器（21）的輸入頻率，從而控制水泵電機（22）和水泵（23）的轉速；并設定當冷卻水閥門全部打開，水泵電機（22）和水泵（23）恢復為額定轉速；

（5）通過閥門開度與流量的關系和不同風量、不同控制方式時的軸功率的關系，和根據電機原理，水泵壓力流量、轉速、軸功率的關系，驗證流量與變頻器頻率的關系，步驟如下：

①各分口冷卻水閥門手動關閉；

②觀察其他分口冷卻水流量明顯變化；如果沒有，不降低水泵轉速，記錄數據；

③如果有明顯變化，記錄數據，記錄關閉的冷卻水閥門位置；

④觀察其他分口冷卻水流量是否大于該對應分口的額定流量；如果是，繼續降低水泵電機轉速；

⑤如果不是，停止降低水泵轉速，并記錄數據；

⑥確定冷卻水閥門、冷卻水流量壓力與變頻器、水泵電機、水泵之間的關系，建立數學模型。