一种热连轧线超快速冷却系统的供水控制方法

摘要

一种热连轧线超快速冷却系统的供水控制方法，属于热轧带钢轧制技术领域。包括：步骤一：对液力耦合器开口度—泵站流量曲线标定；步骤二：判断带钢头部是否到达升速点，若是，则由轧线向泵站发送设定压力和总流量，执行步骤三；若否，执行步骤二；步骤三：判断轧线发送给泵站的设定压力和设定总流量是否满足设定范围，若是，打开超快冷集管，泵站进行流量开环控制，并进行升速，执行步骤四；若否，报警；步骤四：判断升速过程是否完成，若是，采用模糊PID控制方法进行轧线压力动态调节；若否，则执行步骤四；步骤五：判断带钢尾部是否离开超快冷区域，若是，流量开环控制断开，泵站降速至基速，轧线压力动态调节闭环断开；若否，则执行步骤五。

说明书

技术领域

本发明属于热轧带钢轧制技术领域，特别是涉及一种用于热连轧线超快速冷却系统供水泵站的供水控制方法，用以保证供水系统的压力和流量的稳定性，达到节能降耗、系统稳定、降低管路系统冲击的目的。 

背景技术

热轧带钢超快速冷却系统采用高压、大流量冷却水对带钢进行冷却，从而实现带钢超快速冷却工艺过程。通过对冷却路径和带钢温度的精准控制，以采用合理的强化机制来实现带钢减量化生产。为了完成冷却路径和带钢温度的精准控制，有赖于超快冷供水系统压力和流量的精准控制，满足轧线供水工艺需求。 

在超快冷供水系统的水量参数控制环节中，最重要的是超快冷供水压力的精准控制，因为压力的稳定性将直接影响到超快冷集管出口压力，进而直接影响到超快冷集管流量的稳定性，从而会对带钢最终的冷却效果产生不利的影响；因此，这就需要采用合理的控制方法实现超快冷供水压力的精准控制。 

超快冷供水系统另一个重要的水量参数在于水流量。根据现场管路配置，需要实现水流量的合理控制。供水泵站供至现场的水流量过大，会造成旁通管路水流量过大，影响压力稳定；水流量过小，会造成用于带钢冷却的冷却水量不足，降低超快冷的冷却能力。 

超快冷供水系统的特性为一定供水压力条件下的大流量控制过程，根据带钢超快冷工艺过程喷嘴集管管路和旁通水管需要频繁开闭，导致管路震动过大、系统不稳定，需要采用合理的开闭控制方法来减缓上述影响，确保系统稳定投用。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种热连轧线超快速冷却系统的供水控制方法。该控制方法解决了在具有一定供水压力要求情况下大流量供水系统采用液力耦合器控制存在的压力及流量的稳定性难题。采用该控制方法在降低投资成本及使用成本的同时，达到了节能降耗、降低管路振动和故障率、保证水系统流量平衡、保证系统长期连续稳定运行的目的。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种热连轧线超快速冷却系统的供水控制方法，包括如下步骤： 

步骤一：对特定压力下液力耦合器开口度—泵站流量曲线进行标定； 

步骤二：判断带钢头部是否到达泵站升速点，若是，则由轧线向泵站发送设定压力和设定总流量数据，执行步骤三；若否，则返回执行步骤二； 

步骤三：判断轧线发送给泵站的设定压力和设定总流量是否满足所设定的范围，若是，按照过程自动化预设定组态打开超快冷集管，泵站根据设定压力、设定总流量以及步骤一中所标定的液力耦合器开口度—泵站流量曲线进行流量开环控制，对泵站进行升速，执行步骤四；若否，则由泵站向轧线发送“设定压力或设定总流量不满足工艺要求”报警信号，并转去执行步骤六； 

步骤四：判断泵站升速过程是否完成，若是，轧线将按照设定压力采用PID或模糊PID控制方法进行轧线压力动态调节；若否，则返回执行步骤四； 

步骤五：判断带钢尾部是否离开超快冷区域，若是，则由轧线向泵站发送降速信号，流量开环控制断开，泵站降速至基速状态，轧线压力动态调节闭环断开；若否，则返回执行步骤五； 

步骤六：结束。 

步骤一中所述的对特定压力下液力耦合器开口度—泵站流量曲线进行标定，其具体标定方法如下： 

步骤A：确定所需标定的设定压力和设定总流量； 

步骤B：对采用最小设定压力时的液力耦合器开口度进行标定； 

轧线压力闭环投入，将压力设定值设为最小设定压力，同时泵站液力耦合器从基速状态开始升速，逐渐提高液力耦合器开口度，直至实际流量达到最小设定总流量，待流量处于稳定状态后记录此时液力耦合器开口度；再次提高液力耦合器开口度，待实际流量到达下一个流量标定点后记录此时液力耦合器开口度；此过程依次进行，直至实际流量达到最大设定总流量； 

步骤C：对采用其他设定压力时的液力耦合器开口度进行标定； 

步骤D：通过对各设定压力时液力耦合器开口度的标定，得到特定压力下液力耦合器开口度—泵站流量曲线。 

步骤二中所述的泵站升速点的位置为：飞剪位置处、飞剪位置后方10m处、精轧第一机架位置处、精轧第二机架位置处和精轧第三机架位置处五个位置点； 

不同厚度规格下，泵站升速点的位置如下： 

当带钢厚度≤6mm时，泵站升速点的位置为飞剪位置处； 

当6mm＜带钢厚度≤12mm时，泵站升速点的位置为飞剪位置后方10m处； 

当12mm＜带钢厚度≤18mm时，泵站升速点的位置为精轧第一机架位置处； 

当18mm＜带钢厚度≤24mm时，泵站升速点的位置为精轧第二机架位置处； 

当带钢厚度＞24mm时，泵站升速点的位置为精轧第三机架位置处。 

步骤三中所述的泵站根据设定压力、设定总流量以及步骤一中所标定的液力耦合器开口度—泵站流量曲线进行流量开环控制，其具体方法如下： 

根据设定压力、设定总流量以及步骤一中所标定的液力耦合器开口度—泵站流量曲线，采用线性插值法确定液力耦合器开口度的设定值，泵站再根据液力耦合器开口度的设定值进行流量开环控制。 

步骤四中所述的轧线将按照设定压力采用PID或模糊PID控制方法进行轧线压力动态调节，其具体方法如下： 

在轧线分流集水管上安装有若干溢流管道，并均装有气动调节阀，通过调整气动调节阀开口度的大小来调节溢流水量，当轧线分流集水管内的实际压力高于设定压力时，提高气动调节阀开口度，反之，则降低其开口度，从而达到调节轧线分流集水管水压的目的；在压力调节过程中，根据设定压力与实际压力偏差大小采用模糊PID算法计算出每个气动调节阀的开口度，并下发至执行机构，此过程循环进行，直至轧线分流集水管内的实际压力达到设定压力范围内；如果当带钢头部到达超快冷区域后供水压力偏差仍然不能控制在所设定范围内时，则发出报警信息。 

本发明的有益效果： 

本发明的控制方法解决了在具有一定供水压力要求情况下大流量供水系统采用液力耦合器控制存在的压力及流量的稳定性难题。采用本发明的控制方法在降低投资成本及使用成本的同时，达到了节能降耗的目的。 

在供水泵站采用液力耦合器控制模式下，本发明也能很好地满足热连轧线超快速冷却系统的供水需要。本发明通过由泵站的液力耦合器开环控制水流量、轧线通过气动调节阀闭环控制水压的控制方法来实现超快冷系统供水压力和流量的高精度控制；同时，通过对泵站升降速时间以及超快冷集管开闭状态的精准控制、超快冷集管和气动调节阀的合理控制，达到降低管路振动和故障率、保证水系统流量平衡、保证系统长期连续稳定运行的目的。 

附图说明

图1为本发明的热连轧线超快速冷却系统的供水控制方法的程序流程图； 

图2为带钢冷却过程中超快冷供水压力变化曲线图； 

图3为超快冷泵站升降速过程示意图； 

图4为带钢冷却过程中超快冷泵站流量变化曲线图； 

图5为设定压力为0.85MPa时液力耦合器开口度-泵站流量的标定曲线图。 

具体实施方式

如图1所示，一种热连轧线超快速冷却系统的供水控制方法，包括如下步骤： 

步骤一：对特定压力下液力耦合器开口度—泵站流量曲线进行标定，其具体标定方法如下： 

步骤A：确定所需标定的设定压力(0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa和1.0MPa)和设定总流量(3000m³/h～7500m³/h)； 

步骤B：对0.8MPa时的液力耦合器开口度进行标定； 

轧线压力闭环投入，将压力设定值设为0.8MPa，同时泵站液力耦合器从基速状态开始升速，逐渐提高液力耦合器开口度，直至实际流量达到3000m³/h，稳定10s，待流量处于稳定状态后记录此时液力耦合器开口度；再次提高液力耦合器开口度，待实际流量达到3500m³/h后记录此时液力耦合器开口度；此过程依次进行，直至实际流量达到7500m³/h； 

步骤C：对0.85MPa、0.9MPa和1.0MPa时的液力耦合器开口度进行标定，其中设定压力为0.8附MPa时液力耦合器开口度—泵站流量的标定曲线，如图5所示； 

步骤D：通过对各设定压力时液力耦合器开口度的标定，得到特定压力下液力耦合器开口度—泵站流量曲线。 

步骤二：判断带钢头部是否到达泵站升速点，若是，则由轧线向泵站发送设定压力和设定总流量等数据，执行步骤三；若否，则返回执行步骤二。 

超快速冷却系统安装在精轧机组后，在带钢头部到达超快冷入口位置前需要控制系统将水压控制在所要求的范围内，从泵站开始升速到流量稳定需要一定的时间，这就需要泵站升速在较早的时刻进行。泵站升速时间过早，超快冷区域较多的冷却水直接排向地沟，不利于供水系统水平衡的稳定；泵站升速时间过晚，可能会导致带钢头部到达超快冷区域后，泵站升速还未完成，供水压力偏差也无法达到±0.05MPa以内。 

根据热轧带钢工艺特点，带钢厚度越厚，其穿带速度越低，带钢输送速度越低，泵站升速点越接近超快冷区的原则，本发明设计出了泵站升速点的位置为：飞剪位置处、飞剪位置后方10m处、精轧第一机架(精轧F1)位置处、精轧第二机架(精轧F2)位置处和精轧第三机架(精轧F3)位置处五个位置点。 

不同厚度规格下，泵站升速点的位置如下： 

当带钢厚度≤6mm时，泵站升速点的位置为飞剪位置处； 

当6mm＜带钢厚度≤12mm时，泵站升速点的位置为飞剪位置后方10m处； 

当12mm＜带钢厚度≤18mm时，泵站升速点的位置为精轧第一机架(精轧F1)位置处； 

当18mm＜带钢厚度≤24mm时，泵站升速点的位置为精轧第二机架(精轧F2)位置处； 

当带钢厚度＞24mm时，泵站升速点的位置为精轧第三机架(精轧F3)位置处。 

步骤三：判断轧线发送给泵站的设定压力和设定总流量是否满足所设定的范围，超快冷 工艺要求设定压力范围为0.8MPa、0.85MPa、0.9MPa或1.0MPa，设定总流量范围为3000m³/h～7500m³/h；若是，按照过程自动化预设定组态打开超快冷集管，泵站根据设定压力、设定总流量以及步骤一中所标定的液力耦合器开口度—泵站流量曲线进行流量开环控制，对泵站进行升速，执行步骤四；若否，则由泵站向轧线发送“设定压力或设定总流量不满足工艺要求”报警信号，并转去执行步骤六。 

所述的泵站根据设定压力、设定总流量以及步骤一中所标定的液力耦合器开口度—泵站流量曲线进行流量开环控制，其具体方法如下： 

根据设定压力、设定总流量以及步骤一中所标定的液力耦合器开口度—泵站流量曲线，采用线性插值法即可确定所需的液力耦合器开口度的设定值，并下发至PLC，泵站再根据液力耦合器开口度的设定值进行流量开环控制，在设定总流量不发生变化时，液力耦合器保持其设定开口度不变。 

步骤四：判断泵站升速过程是否完成，即判断泵站升速时间是否达到18s，若是，轧线将按照设定压力采用PID或模糊PID控制方法进行轧线压力动态调节；若否，则返回执行步骤四。 

所述的轧线将按照设定压力采用PID或模糊PID控制方法进行轧线压力动态调节，其具体方法如下： 

在轧线分流集水管上安装有四个溢流管道，并均装有一个气动调节阀，通过调整气动调节阀开口度的大小来调节溢流水量，当轧线分流集水管内的实际压力高于设定压力时，提高气动调节阀开口度，反之，则降低其开口度，从而达到调节轧线分流集水管水压的目的；在压力调节过程中，将四个气动调节阀的初始开口度设定为40%，然后在初始开口度设定值的基础上进行供水压力的调节；根据设定压力与实际压力偏差大小采用PID或模糊PID算法计算出每个气动调节阀的开口度，并下发至执行机构，此过程循环进行，直至轧线分流集水管内的实际压力达到设定压力范围内；如果当带钢头部到达超快冷区域后供水压力偏差仍然不能控制在所设定范围±0.05MPa以内时，则发出报警信息；实际供水压力由压力传感器测得。 

步骤五：判断带钢尾部是否离开超快冷区域(带钢尾部位置大于21.7m)，若是，则由轧线向超快冷泵站发送降速信号，流量开环控制断开，泵站降速至基速状态(此时液力耦合器开口度为20%)，轧线压力动态调节闭环断开；将轧线四个气动调节阀开口度设定为40%，当带钢尾部离开超快冷区域40m后，按照由前至后的顺序逐个关闭超快冷集管；若否，则返回执行步骤五。 

泵站的降速点采用超快速冷却系统的最后一根集管，即当带钢尾部离开超快速冷却系统的最后一根集管后轧线即向泵站发送降速信号，泵站此时开始降速；与此同时，超快冷集管 将按照由前至后(从轧机侧向卷取机方向)的次序逐个关闭，在超快冷集管关闭过程中，气动调节阀开口度也逐渐增大，避免出现超快冷集管关闭过程中压力升高的问题，达到降低管路震动，避免明显水锤现象的发生的目的。泵站降速过程中提供的冷却水全部通过旁通管路输送回泵站取水点，提高了供水系统水循环的稳定性。 

通过本发明的泵站升、降速方法可达到节水和保证供水系统水平衡的需要。 

步骤六：结束。