高壓水除鱗系統(tǒng)中蓄勢器的應(yīng)用研究

高麗娟

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122）

在熱軋板坯工藝中，高壓水除鱗系統(tǒng)主要是向車間主軋線上的粗軋除鱗箱、粗軋機(jī)架間除鱗集管及精軋除鱗箱提供高壓水，對其板坯進(jìn)行除鱗。在高壓水除鱗系統(tǒng)中，高壓除鱗水流量需求變化頻繁，通常采用高壓蓄勢器參與水量調(diào)節(jié)[1]。

1 高壓水除鱗系統(tǒng)配置參數(shù)

1.1 高壓水除鱗耗水量

以下表中的高壓水除鱗用水需求為例。

表1 高壓水除鱗耗水量表

1.2 高壓水除鱗系統(tǒng)主要設(shè)備配置

在高壓水除鱗泵站內(nèi)，建立了一套完整的高壓除鱗用水系統(tǒng)，考慮到除鱗用水量變化較大，具有較大的節(jié)能空間，配備了變頻電機(jī)，可以對泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)除鱗用水特點(diǎn)，采用高壓除鱗泵＋蓄勢器系統(tǒng)。泵站內(nèi)設(shè)3臺離心式高壓水除鱗泵，單臺Q=240m3/h，P=24MPa，3臺變頻，2運(yùn)1備；6臺8m3蓄勢器（4臺氣罐+2臺氣/水罐），2臺高壓空壓機(jī)，單臺Q=1m3/min，P=28MPa，2臺自清洗過濾器，單臺Q=1000m3/h，網(wǎng)孔尺寸：0.1mm，1運(yùn)1備；除鱗噴射閥5臺及其他配套設(shè)施。

1.3 高壓水除鱗系統(tǒng)主要流程

外部經(jīng)處理后的壓力為0.3MPa～0.5MPa的濁環(huán)水通過自清洗過濾器過濾后，經(jīng)高壓除鱗泵加壓至約24MPa后送至各除鱗點(diǎn)。當(dāng)除鱗閥關(guān)閉時(shí)，高壓水送至蓄勢器或經(jīng)最小流量閥排出；當(dāng)除鱗閥開啟后，除鱗泵和蓄勢器共同向用戶點(diǎn)供水，并使除鱗集管前的壓力達(dá)22MPa。每臺高壓除鱗泵的出口設(shè)1個(gè)最小流量閥，以防止水泵運(yùn)行過熱。在檢修、換輥期間、軋鋼間歇使用變頻調(diào)速降低泵的轉(zhuǎn)速，保證不停泵的同時(shí)節(jié)省能源。

2 高壓蓄勢器的選擇計(jì)算

2.1 除鱗水量分析

（1）軋制時(shí)序周期。

（2）除鱗耗水量分析。

（3）除鱗重疊耗水量分析。

表3 除鱗重疊耗水量分析表

（4）除鱗泵高低速運(yùn)行時(shí)間。

表4 除鱗泵的運(yùn)行時(shí)間

圖1 高壓水除鱗軋制時(shí)序圖

根據(jù)軋線高壓水除鱗工藝，除精軋F(tuán)SB除鱗點(diǎn)外，其余軋線除鱗的時(shí)間短蓄勢器、間隔長短不一，較為零散，為了降低能耗，延長泵的低速運(yùn)行時(shí)間，將零散的除鱗采用蓄勢器供水。從系統(tǒng)運(yùn)平穩(wěn)、節(jié)能上考慮，蓄勢器越大越好，但投資加大，因此合理選擇蓄勢器的大小十分重要。

為了有效節(jié)能，盡量延長除鱗泵的低速運(yùn)行時(shí)間，在一個(gè)軋制周期內(nèi)，除鱗泵較合理的低速運(yùn)行時(shí)間為77.6s，除鱗的最大耗水量在HSB和FSB重疊是耗水量最大，為了防止蓄勢器壓力下降過快，此時(shí)采用除鱗泵和蓄勢器同時(shí)供水，確保系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。較合理運(yùn)行方式是，爐后除鱗HSB噴射閥組開啟前，除鱗泵升速到50Hz運(yùn)行，除鱗泵供水，結(jié)合蓄勢器補(bǔ)充尖峰水量，供精軋及HSB、RM01、RM03、RM05、RM07除鱗，F(xiàn)SB除鱗完畢后，除鱗泵繼續(xù)高速運(yùn)行12s，為蓄勢器補(bǔ)滿水，之后便將頻率降低至35Hz，當(dāng)RM11的噴射閥組開啟式時(shí)，利用蓄勢器向除鱗點(diǎn)供水。直到下一次HSB噴射閥組開啟前，再將除鱗泵升速到50Hz運(yùn)行，進(jìn)入到下一個(gè)運(yùn)行周期。

2.2 蓄勢器配置

2.2.1 蓄勢器補(bǔ)水量計(jì)算

從軋制時(shí)序圖和除鱗泵變頻運(yùn)行圖上分析，蓄勢器的供水有E1/11除鱗31.07s，F(xiàn)SB+HSB二點(diǎn)重疊運(yùn)行12.22s，F(xiàn)SB+E1/1二點(diǎn)重疊運(yùn)行10.34s，F(xiàn)SB+E1/3二點(diǎn)重疊運(yùn)行10.74s，F(xiàn)SB+E1/5二點(diǎn)重疊運(yùn)行11.82s，F(xiàn)SB+E1/7二點(diǎn)重疊運(yùn)行14.33s，其余運(yùn)行點(diǎn)的流量小于泵的流量，蓄勢器不需要供水。

從而可分析計(jì)算出蓄勢器的機(jī)動(dòng)容積為2444L。

2.2.2 蓄勢器容積計(jì)算

設(shè)定系統(tǒng)的最高壓力為24MPa，蓄勢器的壓力波動(dòng)為8%，即最低壓力為22.08MPa，根據(jù)氣體絕熱方程定律： P*V=K常數(shù)，蓄勢器的機(jī)動(dòng)容積 2656L，正常蓄勢器的補(bǔ)水能力為計(jì)算值的90%，蓄勢器的容積2951L，蓄勢器容積較大，需要2個(gè)水罐，每個(gè)水罐的最小儲水量（即安全液位）為3000L，則蓄勢器的總?cè)莘e為47422lL，約為48m m3。

由此可得到蓄勢器的配置形式：共計(jì)需要6臺8m3蓄勢器，其中，2臺氣水罐，4臺氣罐。

3 設(shè)置高壓蓄勢器的必要性

3.1 節(jié)約設(shè)備初投資

設(shè)置在高壓泵出口端的高壓蓄勢器能夠補(bǔ)系統(tǒng)高壓水需求的充尖峰水量。當(dāng)水泵供水量大于需用水量時(shí)，多余的水就進(jìn)入蓄勢器中貯存起來；當(dāng)水泵供水量小于需用水量時(shí)，不足部分就由蓄勢器放出補(bǔ)充。這樣，系統(tǒng)便可以選用較小流量的高壓水除鱗泵或減少高壓泵數(shù)量，節(jié)約設(shè)備初投資。

對于此高壓水除鱗系統(tǒng)，不采用蓄勢器的配置相較于采用了蓄勢器的配置，設(shè)備總的初投資會增加~12%。

3.2 節(jié)約電能

由于配置了高壓蓄勢器來補(bǔ)充尖鋒水量，此系統(tǒng)配置了3臺（2運(yùn)1備）離心式高壓水除鱗泵，單臺Q=240m3/h，P=24MPa；若不采用高壓蓄勢器，則需要4臺（3運(yùn)1備）同樣規(guī)格的高壓水除鱗泵才能滿足供水需求，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)耗電量將增加50%。

3.3 穩(wěn)定系統(tǒng)壓力

除此之外，設(shè)置在高壓水端的蓄勢器還能平衡高壓管路系統(tǒng)壓力，對其起到安全保護(hù)的作用。

水錘是影響高壓水除鱗系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要因素。利用高壓蓄勢器中空氣的高壓縮膨脹性能，能夠大大減小水錘水高壓管路系統(tǒng)的影響。隨著蓄勢器體積的增加對水錘的防護(hù)效果也越好[2]。

4 結(jié)論

在熱軋板坯高壓水除鱗系統(tǒng)中，蓄勢器補(bǔ)充尖鋒水量，同時(shí)對高壓水除鱗系統(tǒng)起到安全保護(hù)作用。根據(jù)除鱗水量及除鱗時(shí)序，合理設(shè)置高壓蓄能器，可節(jié)約設(shè)備初投資、節(jié)約能耗、穩(wěn)定高壓管路系統(tǒng)壓力。