本实用新型属于热轧生产技术领域，具体涉及一种热轧棒线材水冷装置控制系统。
背景技术：
在棒线材的热轧生产中，随着轧制速度的不断提高，在高速轧制区轧件产生急骤的温升，如果采用自然冷却方式，不仅造成冷却时间长、厂房及设备体积巨大，而且还会加剧成品内外温差，导致冷却极不均匀，从而造成金相组织不理想、性能不均匀、氧化铁皮过厚、二次脱碳等品质问题，因此一般需要在热轧棒线材生产线上精轧后布置水冷装置，通过水冷装置适当地控制线材冷却速度并使之冷却均匀，可以有效地减轻或消除这些影响。
热轧棒线材水冷装置一般包含冷却水箱以及设在冷却水箱上、下游的导槽，冷却水箱内一般包含干燥喷嘴、冷却喷嘴和清扫喷嘴。在热轧棒线材水冷装置中，如何实现喷嘴的启闭、如何实现对流量温度的检测和控制是一个系统且复杂的问题，因此，亟需一种结构简单、功能全面的热轧棒线材水冷装置控制系统。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种热轧棒线材水冷装置控制系统，该系统可以实现温度闭环控制、流量闭环控制和手动控制，可以快速、准确地控制各个冷却喷嘴、清扫喷嘴和干燥喷嘴的启闭，可以根据需要选择水箱内任意冷却喷嘴对轧件进行冷却，可以判断出是来料温度不均匀还是冷却水箱本身问题，冷却效果好。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种热轧棒线材水冷装置控制系统，包括供水管路、排水管路、供气管路、高温计、PLC控制器和人机界面，供水管路包括供水主路和供水支路，所有冷却喷嘴和清扫喷嘴与供水支路一一对应，所有供水支路汇至供水主路，排水管路包括排水主路和排水支路，排水支路将排水主路和供水主路连接，供水主路上设有电磁流量计，供水主路和排水主路上设有气动薄膜调节阀，所有供水支路和排水支路上均设有快速气动切断阀，供气管路包括供气主路和供气支路，供气支路与所有气动薄膜调节阀、快速气动切断阀、冷却喷嘴、清扫喷嘴和干燥喷嘴一一对应，与冷却喷嘴和干燥喷嘴对应的供气支路上均设有电磁阀，与清扫喷嘴对应的供气支路共用一个电磁阀，所有供气支路汇至供气主路，高温计设在冷却水箱上、下游的导槽上，高温计、气动薄膜调节阀、电磁流量计、快速气动切断阀和电磁阀分别与PLC控制器连接，PLC控制器与人机界面连接。
进一步地，所述的热轧棒线材水冷装置控制系统还包括设在冷却水箱上游的热金属检测器，热金属检测器位于冷却水箱上游的两段导槽之间。
进一步地，在供水主路上，气动薄膜调节阀的上下游各设有一个压力变送器，气动薄膜调节阀上游的压力变送器与低压报警器连接，气动薄膜调节阀下游的压力变送器与PLC控制器连接。
进一步地，压力变送器附近设有压力表。
进一步地，供水主路上的气动薄膜调节阀设有旁通管路。
进一步地，供气管路和供水管路上设有压力表。
进一步地，供气主路上设有气动三联件。
进一步地，供水主路上引出有一条降温支路，降温支路上设有为所有干燥喷嘴、冷却喷嘴和清扫喷嘴的外表面降温的降温喷嘴。
本实用新型的有益效果是：
1.该系统可以实现温度闭环控制、流量闭环控制和手动控制，温度闭环控制——高温计实时输出轧件在冷却水箱下游导槽上的温度，为实际温度，PLC控制器通过实际温度和设定目标温度调节供水主路上气动薄膜调节阀的开口度，从而使轧件的温度控制在目标值；流量闭环控制——电磁流量计实时输出冷却水的实际流量，PLC控制器通过实际流量和设定目标流量调节供水主路上气动薄膜调节阀的开口度，从而使供水的流量控制在目标值，手动控制——人机界面手动设定各个调节阀的开口度，适用于紧急情况下的人工干预；高温计可以检测轧件在冷却水箱上、下游导槽上的温度，轧件在冷却水箱上游导槽上的温度可作为来料钢温分析(记录和监控轧件的温度)，如果轧件在冷却水箱下游导槽上的温度不稳定，只需查看轧件在冷却水箱上游导槽上的温度是否稳定，即可判断出是来料温度不均匀还是冷却水箱本身问题；当上一根钢通过水冷装置后，安装在排水主路上的气动薄膜调节阀(自动)调节开口度，将水压控制在上一根钢冷却时的水压，防止下一根钢进行冷却时，产生较大的冲击，从而保证了精确的冷却效果；供水支路上的快速气动切断阀用于快速控制冷却喷嘴和清扫喷嘴的启闭，排水支路上的快速气动切断阀用于控制所在排水支路是否投入使用，供气支路上的电磁阀用于控制对应冷却喷嘴、清扫喷嘴和干燥喷嘴的启闭，本系统可以快速、准确地控制各个冷却喷嘴、清扫喷嘴和干燥喷嘴的启闭，可以根据需要选择冷却水箱内任意的冷却喷嘴对轧件进行冷却。
2.热金属检测器用于控制冷却水箱的启闭。
3.气动薄膜调节阀上游的压力变送器用于测量压力，当水压小于设定压力(0.55MPa)时报警，气动薄膜调节阀下游的压力变送器用于测量压力并将压力值反馈至PLC控制器。
4.压力变送器附近的压力表测量的压力用于校核复查压力变送器的压力值。
5.供水主路上的气动薄膜调节阀的旁通管路用于检修阀时或紧急情况下的人工干预。
6.压力表用于监测各处压力。
7.气动三联件用于提高压缩空气的品质，保护各用气仪表元件。
8.降温喷嘴为所有干燥喷嘴、冷却喷嘴和清扫喷嘴的外表面降温，防止过热变形。
附图说明
图1是冷却水箱内所有喷嘴、供水管路、排水管路和供气管路的示意图。
图中：PI0101、PI0104、PI0128-PI0133为压力表；PT0102、PT0105为压力变送器；FCV0103、PCV0106为气动薄膜调节阀；FET0107为电磁流量计；SV0108-SV0118为快速气动切断阀；SV0119-SV0127为电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
以具冷却水箱内具有2个干燥喷嘴、6个冷却喷嘴、2个清扫喷嘴的热轧棒线材水冷装置为例，设计热轧棒线材水冷装置控制系统。值得说明的是，在实际应用中，干燥喷嘴、冷却喷嘴和清扫喷嘴的个数并不局限，可以随意选择搭配。
一种热轧棒线材水冷装置控制系统，包括供水管路、排水管路、供气管路、高温计、PLC控制器和人机界面，如图1所示，供水管路包括供水主路和供水支路，所有冷却喷嘴和清扫喷嘴与供水支路一一对应，所有供水支路汇至供水主路，排水管路包括排水主路和排水支路，排水支路将排水主路和供水主路连接，供水主路上设有电磁流量计FET0107，供水主路和排水主路上设有气动薄膜调节阀(FCV0103、PCV0106)，所有供水支路和排水支路上均设有快速气动切断阀(SV0108-SV0118)，供气管路包括供气主路和供气支路，供气支路与所有气动薄膜调节阀(FCV0103、PCV0106)、快速气动切断阀(SV0108-SV0118)、冷却喷嘴、清扫喷嘴和干燥喷嘴一一对应，与冷却喷嘴和干燥喷嘴对应的供气支路上均设有电磁阀(SV0119-SV0126)，与清扫喷嘴对应的供气支路共用一个电磁阀SV0127，所有供气支路汇至供气主路，高温计设在冷却水箱上、下游的导槽上，高温计、气动薄膜调节阀(FCV0103、PCV0106)、电磁流量计FET0107、快速气动切断阀(SV0108-SV0118)和电磁阀(SV0119-SV0127)分别与PLC控制器连接，PLC控制器与人机界面连接。
该系统可以完成温度闭环控制、流量闭环控制和手动控制，操作工可以在三种模式下随意切换，切换时气动薄膜调节阀FCV0103的开口度随新的控制模式逐步进行调节、不会发生突变，温度闭环控制——高温计实时输出轧件在冷却水箱下游导槽上的温度，为实际温度，PLC控制器通过实际温度和设定目标温度调节供水主路上气动薄膜调节阀FCV0103的开口度(自动地、连续地进行PI调节)，从而使轧件的温度控制在目标值；流量闭环控制——电磁流量计FET0107实时输出冷却水的实际流量，PLC控制器通过实际流量和设定目标流量调节供水主路上气动薄膜调节阀FCV0103的开口度(自动地、连续地进行PI调节)，从而使供水的流量控制在目标值，手动控制——人机界面手动设定各个调节阀的开口度，适用于紧急情况下的人工干预。
具体的，温度闭环控制时，设定目标值T目，初始水量值Q(单位：m3/h)，系统根据初始流量Q自动调节供水主路上气动薄膜调节阀FCV0103的开口度，轧件在冷却水箱下游导槽上的温度为实际温度T实，实际温度T实反馈至PLC控制器，PLC控制器将实际温度T实与目标温度T目进行比较，若|T实-T目|≤10℃，则满足控制精度要求，否则控制系统自动地、连续地进行PI调节，输出用于控制流量调节回路，直至达到精度要求为止，为防止由于高温计检测出现误信号而导致调节器产生错误输出，在温度检测环节设软件滤波回路，对温度检测做移动平均滤波。流量闭环控制时，在人机界面上直接对流量进行设定，系统根据实际流量自动调节供水主路上气动薄膜调节阀FCV0103的开口度，在系统进行初次设定时，可以根据生产经验先设定一个流量设定值生产，自学习系统会在这种工作模式下保持学习，投入温度闭环控制时，会在此基础上调节。水冷系统投入使用后第一次轧制某个钢种和规格时，可将系统处于温度开环、流量闭环控制状态，操作工依据历史经验来设定流量或手动控制调节阀FCV0103开口度，达到基本满意的控制效果后，再投入温度闭环控制系统，进一步提高控制精度，该系统会根据生产情况记录下相应的学习经验，在以后的生产中，自动调出使用。
高温计可以检测轧件在冷却水箱上、下游导槽上的温度，轧件在冷却水箱上游导槽上的温度可作为来料钢温分析，记录和监控轧件的温度，如果轧件在冷却水箱下游导槽上的温度不稳定，只需查看轧件在冷却水箱上游导槽上的温度是否稳定，即可判断出是来料温度不均匀还是冷却水箱本身问题。
当上一根钢通过水冷装置后，安装在排水主路上的气动薄膜调节阀PCV0106(自动)调节开口度，将水压控制在上一根钢冷却时的水压，防止下一根钢进行冷却时，产生较大的冲击，从而保证了精确的冷却效果。
供水支路上的快速气动切断阀(SV0108-SV0115)用于快速控制冷却喷嘴和清扫喷嘴的启闭，排水支路上的快速气动切断阀(SV0116-SV0118)用于控制所在排水支路是否投入使用，供气支路上的电磁阀(SV0119-SV0127)用于控制对应冷却喷嘴、清扫喷嘴和干燥喷嘴的启闭，本系统可以快速、准确地控制各个冷却喷嘴、清扫喷嘴和干燥喷嘴的启闭，可以根据需要选择冷却水箱内任意冷却喷嘴对轧件进行冷却。
在本实施例中，热轧棒线材水冷装置控制系统还包括设在冷却水箱上游的热金属检测器，热金属检测器位于冷却水箱上游的导槽的两段之间。热金属检测器用于控制冷却水箱的启闭。
如图1所示，在本实施例中，在供水主路上，气动薄膜调节阀FCV0103的上下游各设有一个压力变送器(PT0102、PT0105)，气动薄膜调节阀FCV0103上游的压力变送器PT0102与低压报警器连接，气动薄膜调节阀FCV0103下游的压力变送器PT0105与PLC控制器连接。气动薄膜调节阀FCV0103上游的压力变送器PT0102用于测量压力，当水压小于设定压力(0.55MPa)时报警，气动薄膜调节阀FCV0103下游的压力变送器PT0105用于测量压力并将压力值反馈至PLC控制器。
如图1所示，在本实施例中，压力变送器(PT0102、PT0105)附近设有压力表(PI0101、PI0104)。压力变送器(PT0102、PT0105)附近的压力表(PI0101、PI0104)测量的压力用于校核复查压力变送器(PT0102、PT0105)的压力值。
如图1所示，在本实施例中，供水主路上的气动薄膜调节阀FCV0103设有旁通管路。供水主路上的气动薄膜调节阀FCV0103的旁通管路用于检修阀时或紧急情况下的人工干预。
如图1所示，在本实施例中，供气管路和供水管路上设有压力表(PI0128-PI0133)。压力表(PI0128-PI0133)用于监测各处压力。
如图1所示，在本实施例中，供气主路上设有气动三联件。气动三联件用于提高压缩空气的品质，保护各用气仪表元件。
如图1所示，在本实施例中，供水主路上引出有一条降温支路，降温支路上设有为所有干燥喷嘴、冷却喷嘴和清扫喷嘴的壳体表面降温的降温喷嘴。降温喷嘴为所有干燥喷嘴、冷却喷嘴和清扫喷嘴的外表面降温，防止过热变形。
本实用新型为生产高性能的合金钢棒线材以及轧制速度的进一步提高提供了技术保障，尤其对于生产锰-钒-铌钢的性能极为有利，可得到强度高韧性好的非调质钢，为轧钢在提高产量、降低成本、提高经济效益、节约能源、提高产品质量上提供技术解决方案，本实用新型控制灵活，控制精度高，适用于在热轧棒线材项目中推广。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。