厚板軋機高壓水除鱗系統節能優化控制

楊秀超

（江蘇江陰興澄特種鋼鐵有限公司214400）

厚板軋機高壓水除鱗系統節能優化控制

楊秀超

（江蘇江陰興澄特種鋼鐵有限公司214400）

面對鋼鐵市場的嚴峻形勢，拓寬產品結構開發品種、降低生產成本、提高產品質量及服務是鋼企生存之道。隨著客戶對鋼板表面質量要求的提高，對高壓水除鱗的使用也要求越來越高，但高壓水除鱗占了生產成本的大頭。如何有效使用高壓水除鱗系統，既要保證鋼板表面除鱗效果，又要最大限度控制好生產成本，公司對高壓水除鱗系統的配置和控制方式進行了改進和優化。

厚板軋機；高壓水除鱗；蓄能器；節能

1 現有除鱗泵站配置及軋制除鱗工藝

1.1 除鱗泵站設備配置

1.1.1 高壓離心泵

壓力：225bar，流量：450m3/h，轉數4800rpm。

1.1.2 高壓電機

功率：4300kW，電壓：6kV，轉數1450rpm，變頻調速。

1.1.3 傳動方式

電機+增速機+高壓離心泵。

1.1.4 供水方式

采用離心泵直接供水：根據軋制除鱗信號，變頻器控制高壓電機升速/降速運行，當需要除鱗時，變頻器控制電機+高壓離心泵高速運行；不需要除鱗時，變頻器控制電機+高壓離心泵低速運行；調速范圍40～100%：600～1450rpm，負載電流110～350A，泵出口壓力：195～225bar。

1.2 除鱗點設置及流量

爐后除鱗：坯料長度3m&8m；運行速度：0.8m/s；噴射閥滯后4s；除鱗時間：9～14s；粗軋機：中間坯max40m軋制速度2.5m/s；噴射閥滯后4s；除鱗時間：20s；

精軋機：成品max70m軋制速度3.5m/s；噴射閥滯后4s；除鱗時間：24s。

運行三臺泵：

（1）滿足DS雙排、R+F和DS單排+R&F二點除鱗，除鱗點壓力＞22MPa，除鱗泵過剩能力17～27%；

（2）DS雙排+F和DS單排+R+F三點除鱗，除鱗點壓力＜18MPa，除鱗泵欠能力14.4～18.1%。

運行二臺泵：

（1）滿足R&F單點除鱗壓力＞22MPa；除鱗泵過剩能力55～58%；

（2）DS雙排除鱗，除鱗壓力＜19MPa，除鱗泵欠能力9.6%。

運行一臺泵：

滿足DS單排除鱗，壓力＜19MPa；除鱗泵欠能力9.6%。

綜上分析，運行三臺泵也只能滿足二點同時除鱗的壓力，三點同時除鱗時，對長的鋼板，除鱗到后半段時壓力＜18MPa，鋼板表面不能滿足質量要求，就會出現麻面、凹坑等缺陷。由于電機轉子轉動慣量大，且高壓離心泵是高轉速非容積式泵，其轉數與流量成一次方、與壓力成平方、與功率成三次方關系，因此電機升降速響應沒那么快。厚板軋制除鱗工藝是間斷、重疊用水方式，即使高壓離心泵采用變頻調速，不能完全滿足軋制除鱗工況需求。為了保證除鱗壓力，鋼板到達除鱗箱前，除鱗泵就升到高速，憋著壓力（最小流量閥打開），隨時準備除鱗。只有除鱗箱、粗軋、精軋三點都沒有鋼時除鱗泵才降到低速等待。實際生產中三點同時沒鋼的時間很少，但大部分時間是不在除鱗的，能耗就這么白白的浪費掉。多種因素造成了除鱗在整個生產工序中占了能耗的最大頭。

2 系統優化改造

為了滿足鋼板除鱗的壓力要求，同時又要最大限度的降低生產成本，對整個除鱗系統的配置進行了改造，在原系統上增加蓄能器組；同時對除鱗泵的控制進行優化。

2.1 采用高壓離心泵+蓄能器組

新增蓄能器組，隨著中厚板生產的發展，產品定位及表面質量要求越來越高，對除鱗水量的要求也越來越大，水壓要求越來越高。這就要求蓄能器的容積越大越好，但受安全、加工難度、場地等限制，罐體又不能做到很大。根據三點同時除鱗的最大需求，選定高壓蓄能罐4臺，2臺水氣罐，2臺氣罐，單臺設備靜重約54t，設備高101700mm，外徑最大1800mm；罐體容積15m3，根據高壓離心泵工作壓力25MPa，確定蓄能器工作壓力為26MPa，設計壓力28MPa。

2.2 控制方式優化

（1）不在除鱗的情況，除鱗泵降到低速運行（20%基速），最小流量閥打開，泵的負載很小，此時的系統壓力靠蓄能器保持。當蓄能器內壓力小于設定值或液位低于設定值，除鱗泵升速，最小流量閥關閉，給蓄能器補水，補水完成后再次降到低速待命。

（2）除鱗的情況，當接到DS除鱗或DS+R+F重疊除鱗信號，主泵提前6s升速，系統壓力提升到工藝要求值，當鋼坯進入除鱗箱或軋機時，噴射閥自動打開，同時最小流量閥關閉，一臺除鱗泵和蓄能器同時供水除鱗。如鋼板比較長或多點重疊除鱗，水量和壓力跟不上除鱗，則副泵根據蓄能器設定壓力下限和二個除鱗點以上重疊除鱗信號升速運行，此時由兩臺除鱗泵和蓄能器同時供水除鱗。變頻器調速要求：20%↗99%≤5s。不同工況下除鱗泵和蓄能器供水情況：

①一臺泵運行：滿足DS雙排和R&F單點除鱗；高壓離心泵負載運行時間32s和40.16s；蓄能器進出水量3m3和2.8m3；

②二臺泵運行：滿足R+F二點；高壓離心泵負載運行時間26.471s，蓄能器進出水量達到4.77m3；

③二臺泵運行：在DS雙排（8m坯料）+R+F三點除鱗，高壓離心泵負載運行時間34.57s，蓄能器進出水量達到6.57m3。

2.3 改造成果

改造后除鱗系統運行穩定，系統壓力滿足了多點同時除鱗的要求，最小壓力不低于20MPa，除鱗效果改善明顯。系統由原來的三臺泵同時滿負荷運行減配到目前的一主一副+蓄能器組方式運行，系統功率減少近一半，噸鋼電耗下降了9度左右。

3 結論

通過增加蓄能器組，優化控制方式，系統壓力更穩定，降低了電機和泵的高速運轉時間，延長了電機和泵的使用壽命，減少了維護工作量。不僅滿足了工藝對除鱗的要求，且取得了節能效果，創造了經濟效益和社會效益。

[1]李成志，姚偉智.高壓水除鱗系統節能改進及存在的問題分析[J].鞍鋼技術，2006（1）.

[2]肖麗，陳池，顧威.高壓水除鱗系統的節能改造及控制方法.Baosteel BAC，2013.

TG333.7

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1004-7344（2016）28-0249-01

2016-9-11