一种热连轧线超快冷系统变频供水方法与流程

本发明属于热连轧超快冷技术领域，特别是涉及一种热连轧线超快冷系统变频供水方法。

背景技术：

与常规层流及加密层流冷却模式相比，超快速冷却系统具有更大的冷却强度(为常规层流冷却强度的2～5倍)，采用超快速冷却技术，配合控制轧制工艺技术，通过对冷却强度、冷却策略、冷却路径等轧后冷却工艺的综合控制，可实现对钢材的组织类型、形态与分布的控制，进而达到改善钢材组织和提高综合力学性能的效果，是热轧钢材产品研发与生产的重要技术手段。而为实现超快冷后带钢温度的精确控制，泵站供水系统需满足超快冷用水压力和水量的需求，在带钢冷却过程中保持在稳定的工作状态。

超快速冷却系统使用过程中，冷却水压力是最为重要的控制要素之一，因为超快冷水压的稳定性，直接影响着超快冷喷嘴流量的稳定性以及带钢冷却效率，压力控制不稳会对带钢最终冷却效果产生不利的影响，尤其当带钢头部温度需要特殊冷却控制时，如干头控制，为实现干头功能，当带钢头部空冷一定距离后，超快冷系统集管瞬间开启时，系统压力损失较大，不利于前段温度控制，导致控制效果差，因此需采取合理的控制方法以保证超快冷用水压力的稳定性。

超快速冷却系统在控制冷却过程中，具有压力高、流量大的特点，同时调节过程中喷嘴集管管路和溢流阀管路需要频繁调节，易导致管路震动较大，影响设备和系统的稳定性，因此需要通过合理的控制方法以减缓流量压力变化对系统造成的冲击。

技术实现要素：

针对目前现有技术存在的问题，本发明提供一种热连轧线超快冷系统变频供水方法。用以保证超快冷系统压力稳定性，同时达到降低能耗、降低管路冲击的作用。采用该方法在利用现有设备的基础上，解决了高压大流量供水过程中压力稳定控制的难题，尤其针对带钢头部温度特殊冷却控制工艺，能够快速稳定的保证超快冷水压，同时到达了节能降耗，减少管路冲击，降低管路震动，起到保护设备的作用，保证系统长期连续稳定运行。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热连轧线超快冷系统变频供水方法，其实现包括的步骤如下：

步骤一：热连轧线超快冷系统使用过程中，当带钢头部到达精轧f1时，作为水泵频率升速点，将此时超快冷系统用水压力和用水流量传输至泵站，泵站控制系统根据所标定的水泵频率-流量曲线，采用插值法求出水泵频率；

步骤二：根据热连轧线l2发送的冷却控制工艺，判断带钢头部温度是否需要特殊冷却控制；

步骤三：根据带钢头部温度是否需要特殊冷却控制，分为以下两种情况：

第一种情况：当带钢头部温度不需要特殊冷却控制时，泵站开始升速至步骤一中计算的水泵频率，升速完成后，并当带钢头部到达精轧出口高温计时，泵站接收到调压信号，泵站控制系统按照超快冷压力设定值，采用pid控制方法进行水泵供水压力动态调节。

第二种情况：当带钢头部温度需要特殊冷却控制时，泵站在基础频率上，频率提升步骤一中计算的水泵频率与基础频率差值的20％～35％，升速到设定值后，完成一次升速；当带钢头部达到精轧f6时，水泵以匀速升频提升至步骤一中计算的水泵频率，升速完成后，带钢头部达到超快冷出口高温计时，泵站接收到调压信号，泵站控制系统按照超快冷压力设定值，采用pid控制方法进行水泵供水压力动态调节。

步骤四：判断带钢尾部是否离开超快冷区域，若是，则由超快冷系统向泵站发送降速信号，泵站压力动态调节闭环断开，泵站降速至基础频率状态；若否，则返回执行步骤四；当泵站降速至基础频率状态，结束。

所述的步骤一种，所述的水泵频率-流量曲线的标定方法如下：

标定前，将超快冷系统中的分流集水管泄压阀全部关闭，此时泵站的供水全部通过超快冷系统的超快冷集管，通过调节超快冷集管开口度，进行压力调节，在0.3～1.0mpa压力下，每隔0.1mpa压力下监控超快冷集管的喷嘴流量总和，忽略供水管路出现的损失，将超快冷集管的喷嘴流量总和作为泵站供水的实际流量；随着水泵变频器不断提升频率，记录其频率和流量的关系，形成水泵频率-流量曲线。

所述的步骤三的第二种情况中，当带钢头部温度需要特殊冷却控制时，水泵需要二次升速，第一次升速在基础频率上频率提升步骤一中计算的水泵频率与基础频率差值的20％～35％，第二次升速，提升至步骤一中计算的水泵频率，并进行匀速升速控制。

所述的匀速升速控制为：根据带钢穿带速度不同，其水泵二次升频速度按照以下方法进行：

若带钢穿带速度≥5m/s时，带钢头部到达精轧f6时，水泵立即开始升速；若带钢穿带速度小于5m/s时，带钢头部到达f6后，延迟2s水泵开始升速，其水泵二次升频速度为：

其中：α为水泵一次升速时提升频率占总提升频率的比例；v为水泵二次升频速度，单位为hz/s，f为水泵计算频率，单位为hz，fo为水泵基础频率，单位为hz，vthread为带钢穿带速度，单位为m/s。

所述的热连轧线超快冷系统变频供水方法，热连轧线超快冷系统使用过程中，热连轧线超快冷系统的供水方法分为两个阶段，第一阶段：当带钢头部达到调压位置前，泵站按照流量开环控制供水；第二阶段：当带钢头部到达调压位置后，泵站采用pid控制方法对供水压力动态闭环调节，以满足超快冷稳定用水需求。

本发明的一种热连轧线超快冷系统变频供水方法，其有益效果为：本发明方法在利用现有设备的基础上，解决了高压大流量供水过程中压力稳定控制的难题，尤其针对带钢头部温度特殊冷却控制工艺，能够快速稳定的保证超快冷水压的，同时达了节能降耗，减少管路冲击，降低管路震动，起到保护设备的作用，保证系统长期连续稳定运行。

附图说明

图1为本发明方法热连轧超快冷变频供水控制方法程序流程图；

图2为本发明实施例1中标定的水泵频率-流量曲线。

图3为带钢冷却过程中，超快冷分流集水管压力变化趋势图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例以厚度为6mm的q235b钢生产为例。

一种热连轧线超快冷系统变频供水方法，其程序流程图见图1，具体包括如下步骤：

步骤一：当带钢头部到达水泵频率升速点精轧f1咬钢时，作为水泵频率升速点，将此时超快冷系统设定压力0.8mpa和流量2200m³/h传输至泵站，泵站根据超快冷用水压力、流量以及所标定的水泵频率-流量曲线采用插值法计算水泵频率，计算得到的水泵频率为42hz。

其中，水泵频率-流量曲线标定方法如下：标定前，将超快冷分流集水管泄压阀全部关闭，此时泵站的供水全部通过超快冷系统的超快冷集管，通过调整超快冷集管的开口度，进行压力调节，分别在0.3～1.0mpa压力下，每隔0.1mpa压力下监控超快冷集管的喷嘴流量总和，忽略供水管路出现的损失，将超快冷集管的喷嘴流量总和作为泵站供水的实际流量。随着水泵变频器不断提升频率，记录其频率、流量形成水泵频率-流量曲线，形成的曲线见图2。

步骤二：泵站根据轧线发送的冷却工艺，无干头、热头工艺要求，带钢头部温度不需要特殊冷却控制。

步骤三：根据带钢头部温度不需要特殊冷却控制，泵站从基础频率20hz开始升速，升速至42hz，当升速完成后，带钢头部到达精轧出口高温计时，泵站接收到调压信号，采用pid控制方法进行轧线压力动态调节。

步骤四：当带钢尾部离开超快冷区域，由超快冷系统向泵站发送降速信号，泵站压力动态调节闭环断开，泵站降速至基础频率20hz状态，结束。

实施例2

本实施例以生产11mm的q345b为例。

一种热连轧线超快冷系统变频供水方法，其程序流程图见图1，具体包括如下步骤：

步骤一：当带钢头部到达水泵频率升速点f1咬钢时，作为水泵频率升速点，将此时超快冷系统压力0.8mpa和流量4500m³/h传输至泵站，泵站根据超快冷用水压力、流量以及所标定的水泵频率-流量曲线采用插值法计算水泵频率，计算得到的水泵频率为48hz。

其中，水泵频率-流量曲线标定方法如下：标定前，将超快冷分流集水管泄压阀全部关闭，此时泵站的供水全部通过超快冷系统的超快冷集管，通过调整超快冷集管的开口度，进行压力调节，分别在0.3～1.0mpa压力下，每隔0.1mpa压力下监控超快冷集管的喷嘴流量总和，忽略供水管路出现的损失，将超快冷集管的喷嘴流量总和作为泵站供水的实际流量。随着水泵变频器不断提升频率，记录其频率、流量形成水泵频率-流量曲线。

步骤二：泵站根据轧线发送的冷却工艺，判断带钢头部温度是否需要特殊冷却控制。

根据轧线下发的冷却工艺，需要控制2m长的干头，带钢头部温度需要冷却控制；

步骤三：带钢头部温度需要特殊冷却控制，泵站从基础频率20hz提升27hz进行升速控制，当达到27hz后，完成一次升速；

当带钢头部达到精轧f6时，根据带钢末机架穿带速度为5m/s时，水泵进行二次升频匀速升速至48hz；

其中，水泵二次升频速度v＝(1-α)×(f-f0)×vthread÷18＝(1-0.25)×(48-20)×5÷18＝5.8hz/s；

以上式中，α为水泵一次升速时提升频率占总提升频率的比例，v为水泵二次升频速度，f为水泵计算频率，fo为水泵基础频率，vthread为带钢穿带速度。

升速完成后带钢头部达到超快冷出口高温计时，泵站接收到调压信号，采用pid控制方法进行供水压力动态调节，以满足超快冷稳定用水需求。

步骤四：当带钢尾部离开超快冷区域，由超快冷系统向泵站发送降速信号，泵站压力动态调节闭环断开，泵站降速至基础频率状态，结束。

实施例3

本实施例以生产22mm的x70管线钢为例。

一种热连轧线超快冷系统变频供水方法，其程序流程图见图1，具体包括如下步骤：

步骤一：当带钢头部到达水泵频率升速点f1咬钢时，作为水泵频率升速点，将此时超快冷系统压力0.8mpa和流量5500m³/h传输至泵站，其泵站根据超快冷用水压力、流量以及所标定的水泵频率-流量曲线采用插值法计算水泵频率，计算得到的水泵频率为50hz。

其中，水泵频率-流量曲线标定方法如下：标定前，将超快冷分流集水管泄压阀全部关闭，此时泵站的供水全部通过超快冷系统的超快冷集管，通过调整超快冷集管开口度，手动进行压力调节，分别在0.3～1.0mpa压力下，每隔0.1mpa压力下监控超快冷集管的喷嘴流量总和，忽略供水管路出现的损失，将超快冷集管的喷嘴流量总和作为泵站供水的实际流量。随着水泵变频器不断提升频率，记录其频率、流量形成水泵频率-流量曲线。

步骤二：泵站根据轧线发送的冷却工艺，判断带钢头部温度是否需要特殊冷却控制。

根据冷却工艺要求，需要控制2米长的干头，带钢头部温度需要特殊冷却控制；

步骤三：带钢头部温度需要特殊冷却控制，泵站一次升速为提升频率的32％，泵站由基础频率25hz提升33hz，当达到33hz后，完成一次升速；

当带钢头部达到精轧f6时，22mm的x70管线钢带钢穿带速度为2.2m/s时，水泵进行二次升频匀速升速至50hz；

其中，水泵二次升频速度：

v＝(1-α)×(f-f0)×vthread÷(2.6×vthread+5)＝(1-0.32)×(50-25)×2.2÷(2.6×2.2+5)＝3.5hz/s；

以上式中，α为水泵一次升速时提升频率占总提升频率的比例，v为水泵二次升频速度，f为水泵计算频率，fo为水泵基础频率，vthread为带钢穿带速度。

升速完成后带钢头部达到超快冷出口高温计时，泵站接收到调压信号，采用pid控制方法进行供水压力动态调节，以满足超快冷稳定用水需求。

步骤四：当带钢尾部离开超快冷区域，由超快冷系统向泵站发送降速信号，泵站压力动态调节闭环断开，泵站降速至基础频率状态，结束。

采用该控制方法，22mm的x70管线钢，在冷却过程中，超快冷分流集水管压力变化趋势图见图3。