本實(shí)用新型屬于熱軋生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在棒線材的熱軋生產(chǎn)中，隨著軋制速度的不斷提高，在高速軋制區(qū)軋件產(chǎn)生急驟的溫升，如果采用自然冷卻方式，不僅造成冷卻時(shí)間長(zhǎng)、廠房及設(shè)備體積巨大，而且還會(huì)加劇成品內(nèi)外溫差，導(dǎo)致冷卻極不均勻，從而造成金相組織不理想、性能不均勻、氧化鐵皮過厚、二次脫碳等品質(zhì)問題，因此一般需要在熱軋棒線材生產(chǎn)線上精軋后布置水冷裝置，通過水冷裝置適當(dāng)?shù)乜刂凭€材冷卻速度并使之冷卻均勻，可以有效地減輕或消除這些影響。
熱軋棒線材水冷裝置一般包含冷卻水箱以及設(shè)在冷卻水箱上、下游的導(dǎo)槽，冷卻水箱內(nèi)一般包含干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴。在熱軋棒線材水冷裝置中，如何實(shí)現(xiàn)噴嘴的啟閉、如何實(shí)現(xiàn)對(duì)流量溫度的檢測(cè)和控制是一個(gè)系統(tǒng)且復(fù)雜的問題，因此，亟需一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能全面的熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是提供一種熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)控制和手動(dòng)控制，可以快速、準(zhǔn)確地控制各個(gè)冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，可以根據(jù)需要選擇水箱內(nèi)任意冷卻噴嘴對(duì)軋件進(jìn)行冷卻，可以判斷出是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題，冷卻效果好。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
一種熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)，包括供水管路、排水管路、供氣管路、高溫計(jì)、PLC控制器和人機(jī)界面，供水管路包括供水主路和供水支路，所有冷卻噴嘴和清掃噴嘴與供水支路一一對(duì)應(yīng)，所有供水支路匯至供水主路，排水管路包括排水主路和排水支路，排水支路將排水主路和供水主路連接，供水主路上設(shè)有電磁流量計(jì)，供水主路和排水主路上設(shè)有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，所有供水支路和排水支路上均設(shè)有快速氣動(dòng)切斷閥，供氣管路包括供氣主路和供氣支路，供氣支路與所有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥、快速氣動(dòng)切斷閥、冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴一一對(duì)應(yīng)，與冷卻噴嘴和干燥噴嘴對(duì)應(yīng)的供氣支路上均設(shè)有電磁閥，與清掃噴嘴對(duì)應(yīng)的供氣支路共用一個(gè)電磁閥，所有供氣支路匯至供氣主路，高溫計(jì)設(shè)在冷卻水箱上、下游的導(dǎo)槽上，高溫計(jì)、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、快速氣動(dòng)切斷閥和電磁閥分別與PLC控制器連接，PLC控制器與人機(jī)界面連接。
進(jìn)一步地，所述的熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)還包括設(shè)在冷卻水箱上游的熱金屬檢測(cè)器，熱金屬檢測(cè)器位于冷卻水箱上游的兩段導(dǎo)槽之間。
進(jìn)一步地，在供水主路上，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的上下游各設(shè)有一個(gè)壓力變送器，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥上游的壓力變送器與低壓報(bào)警器連接，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥下游的壓力變送器與PLC控制器連接。
進(jìn)一步地，壓力變送器附近設(shè)有壓力表。
進(jìn)一步地，供水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥設(shè)有旁通管路。
進(jìn)一步地，供氣管路和供水管路上設(shè)有壓力表。
進(jìn)一步地，供氣主路上設(shè)有氣動(dòng)三聯(lián)件。
進(jìn)一步地，供水主路上引出有一條降溫支路，降溫支路上設(shè)有為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫的降溫噴嘴。
本實(shí)用新型的有益效果是：
1.該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)控制和手動(dòng)控制，溫度閉環(huán)控制——高溫計(jì)實(shí)時(shí)輸出軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度，為實(shí)際溫度，PLC控制器通過實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開口度，從而使軋件的溫度控制在目標(biāo)值；流量閉環(huán)控制——電磁流量計(jì)實(shí)時(shí)輸出冷卻水的實(shí)際流量，PLC控制器通過實(shí)際流量和設(shè)定目標(biāo)流量調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開口度，從而使供水的流量控制在目標(biāo)值，手動(dòng)控制——人機(jī)界面手動(dòng)設(shè)定各個(gè)調(diào)節(jié)閥的開口度，適用于緊急情況下的人工干預(yù)；高溫計(jì)可以檢測(cè)軋件在冷卻水箱上、下游導(dǎo)槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度可作為來料鋼溫分析(記錄和監(jiān)控軋件的溫度)，如果軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度不穩(wěn)定，只需查看軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度是否穩(wěn)定，即可判斷出是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題；當(dāng)上一根鋼通過水冷裝置后，安裝在排水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(自動(dòng))調(diào)節(jié)開口度，將水壓控制在上一根鋼冷卻時(shí)的水壓，防止下一根鋼進(jìn)行冷卻時(shí)，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果；供水支路上的快速氣動(dòng)切斷閥用于快速控制冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，排水支路上的快速氣動(dòng)切斷閥用于控制所在排水支路是否投入使用，供氣支路上的電磁閥用于控制對(duì)應(yīng)冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，本系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確地控制各個(gè)冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，可以根據(jù)需要選擇冷卻水箱內(nèi)任意的冷卻噴嘴對(duì)軋件進(jìn)行冷卻。
2.熱金屬檢測(cè)器用于控制冷卻水箱的啟閉。
3.氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥上游的壓力變送器用于測(cè)量壓力，當(dāng)水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時(shí)報(bào)警，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥下游的壓力變送器用于測(cè)量壓力并將壓力值反饋至PLC控制器。
4.壓力變送器附近的壓力表測(cè)量的壓力用于校核復(fù)查壓力變送器的壓力值。
5.供水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的旁通管路用于檢修閥時(shí)或緊急情況下的人工干預(yù)。
6.壓力表用于監(jiān)測(cè)各處壓力。
7.氣動(dòng)三聯(lián)件用于提高壓縮空氣的品質(zhì)，保護(hù)各用氣儀表元件。
8.降溫噴嘴為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫，防止過熱變形。
附圖說明
圖1是冷卻水箱內(nèi)所有噴嘴、供水管路、排水管路和供氣管路的示意圖。
圖中：PI0101、PI0104、PI0128-PI0133為壓力表；PT0102、PT0105為壓力變送器；FCV0103、PCV0106為氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥；FET0107為電磁流量計(jì)；SV0108-SV0118為快速氣動(dòng)切斷閥；SV0119-SV0127為電磁閥。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
以具冷卻水箱內(nèi)具有2個(gè)干燥噴嘴、6個(gè)冷卻噴嘴、2個(gè)清掃噴嘴的熱軋棒線材水冷裝置為例，設(shè)計(jì)熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)。值得說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的個(gè)數(shù)并不局限，可以隨意選擇搭配。
一種熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)，包括供水管路、排水管路、供氣管路、高溫計(jì)、PLC控制器和人機(jī)界面，如圖1所示，供水管路包括供水主路和供水支路，所有冷卻噴嘴和清掃噴嘴與供水支路一一對(duì)應(yīng)，所有供水支路匯至供水主路，排水管路包括排水主路和排水支路，排水支路將排水主路和供水主路連接，供水主路上設(shè)有電磁流量計(jì)FET0107，供水主路和排水主路上設(shè)有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)，所有供水支路和排水支路上均設(shè)有快速氣動(dòng)切斷閥(SV0108-SV0118)，供氣管路包括供氣主路和供氣支路，供氣支路與所有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)、快速氣動(dòng)切斷閥(SV0108-SV0118)、冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴一一對(duì)應(yīng)，與冷卻噴嘴和干燥噴嘴對(duì)應(yīng)的供氣支路上均設(shè)有電磁閥(SV0119-SV0126)，與清掃噴嘴對(duì)應(yīng)的供氣支路共用一個(gè)電磁閥SV0127，所有供氣支路匯至供氣主路，高溫計(jì)設(shè)在冷卻水箱上、下游的導(dǎo)槽上，高溫計(jì)、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(FCV0103、PCV0106)、電磁流量計(jì)FET0107、快速氣動(dòng)切斷閥(SV0108-SV0118)和電磁閥(SV0119-SV0127)分別與PLC控制器連接，PLC控制器與人機(jī)界面連接。
該系統(tǒng)可以完成溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)控制和手動(dòng)控制，操作工可以在三種模式下隨意切換，切換時(shí)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度隨新的控制模式逐步進(jìn)行調(diào)節(jié)、不會(huì)發(fā)生突變，溫度閉環(huán)控制——高溫計(jì)實(shí)時(shí)輸出軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度，為實(shí)際溫度，PLC控制器通過實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度(自動(dòng)地、連續(xù)地進(jìn)行PI調(diào)節(jié))，從而使軋件的溫度控制在目標(biāo)值；流量閉環(huán)控制——電磁流量計(jì)FET0107實(shí)時(shí)輸出冷卻水的實(shí)際流量，PLC控制器通過實(shí)際流量和設(shè)定目標(biāo)流量調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度(自動(dòng)地、連續(xù)地進(jìn)行PI調(diào)節(jié))，從而使供水的流量控制在目標(biāo)值，手動(dòng)控制——人機(jī)界面手動(dòng)設(shè)定各個(gè)調(diào)節(jié)閥的開口度，適用于緊急情況下的人工干預(yù)。
具體的，溫度閉環(huán)控制時(shí)，設(shè)定目標(biāo)值T目，初始水量值Q(單位：m3/h)，系統(tǒng)根據(jù)初始流量Q自動(dòng)調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度，軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度為實(shí)際溫度T實(shí)，實(shí)際溫度T實(shí)反饋至PLC控制器，PLC控制器將實(shí)際溫度T實(shí)與目標(biāo)溫度T目進(jìn)行比較，若|T實(shí)-T目|≤10℃，則滿足控制精度要求，否則控制系統(tǒng)自動(dòng)地、連續(xù)地進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出用于控制流量調(diào)節(jié)回路，直至達(dá)到精度要求為止，為防止由于高溫計(jì)檢測(cè)出現(xiàn)誤信號(hào)而導(dǎo)致調(diào)節(jié)器產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出，在溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)設(shè)軟件濾波回路，對(duì)溫度檢測(cè)做移動(dòng)平均濾波。流量閉環(huán)控制時(shí)，在人機(jī)界面上直接對(duì)流量進(jìn)行設(shè)定，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際流量自動(dòng)調(diào)節(jié)供水主路上氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的開口度，在系統(tǒng)進(jìn)行初次設(shè)定時(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定一個(gè)流量設(shè)定值生產(chǎn)，自學(xué)習(xí)系統(tǒng)會(huì)在這種工作模式下保持學(xué)習(xí)，投入溫度閉環(huán)控制時(shí)，會(huì)在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)。水冷系統(tǒng)投入使用后第一次軋制某個(gè)鋼種和規(guī)格時(shí)，可將系統(tǒng)處于溫度開環(huán)、流量閉環(huán)控制狀態(tài)，操作工依據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)來設(shè)定流量或手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥FCV0103開口度，達(dá)到基本滿意的控制效果后，再投入溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提高控制精度，該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)生產(chǎn)情況記錄下相應(yīng)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在以后的生產(chǎn)中，自動(dòng)調(diào)出使用。
高溫計(jì)可以檢測(cè)軋件在冷卻水箱上、下游導(dǎo)槽上的溫度，軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度可作為來料鋼溫分析，記錄和監(jiān)控軋件的溫度，如果軋件在冷卻水箱下游導(dǎo)槽上的溫度不穩(wěn)定，只需查看軋件在冷卻水箱上游導(dǎo)槽上的溫度是否穩(wěn)定，即可判斷出是來料溫度不均勻還是冷卻水箱本身問題。
當(dāng)上一根鋼通過水冷裝置后，安裝在排水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥PCV0106(自動(dòng))調(diào)節(jié)開口度，將水壓控制在上一根鋼冷卻時(shí)的水壓，防止下一根鋼進(jìn)行冷卻時(shí)，產(chǎn)生較大的沖擊，從而保證了精確的冷卻效果。
供水支路上的快速氣動(dòng)切斷閥(SV0108-SV0115)用于快速控制冷卻噴嘴和清掃噴嘴的啟閉，排水支路上的快速氣動(dòng)切斷閥(SV0116-SV0118)用于控制所在排水支路是否投入使用，供氣支路上的電磁閥(SV0119-SV0127)用于控制對(duì)應(yīng)冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，本系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確地控制各個(gè)冷卻噴嘴、清掃噴嘴和干燥噴嘴的啟閉，可以根據(jù)需要選擇冷卻水箱內(nèi)任意冷卻噴嘴對(duì)軋件進(jìn)行冷卻。
在本實(shí)施例中，熱軋棒線材水冷裝置控制系統(tǒng)還包括設(shè)在冷卻水箱上游的熱金屬檢測(cè)器，熱金屬檢測(cè)器位于冷卻水箱上游的導(dǎo)槽的兩段之間。熱金屬檢測(cè)器用于控制冷卻水箱的啟閉。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，在供水主路上，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的上下游各設(shè)有一個(gè)壓力變送器(PT0102、PT0105)，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103上游的壓力變送器PT0102與低壓報(bào)警器連接，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103下游的壓力變送器PT0105與PLC控制器連接。氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103上游的壓力變送器PT0102用于測(cè)量壓力，當(dāng)水壓小于設(shè)定壓力(0.55MPa)時(shí)報(bào)警，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103下游的壓力變送器PT0105用于測(cè)量壓力并將壓力值反饋至PLC控制器。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，壓力變送器(PT0102、PT0105)附近設(shè)有壓力表(PI0101、PI0104)。壓力變送器(PT0102、PT0105)附近的壓力表(PI0101、PI0104)測(cè)量的壓力用于校核復(fù)查壓力變送器(PT0102、PT0105)的壓力值。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103設(shè)有旁通管路。供水主路上的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥FCV0103的旁通管路用于檢修閥時(shí)或緊急情況下的人工干預(yù)。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供氣管路和供水管路上設(shè)有壓力表(PI0128-PI0133)。壓力表(PI0128-PI0133)用于監(jiān)測(cè)各處壓力。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供氣主路上設(shè)有氣動(dòng)三聯(lián)件。氣動(dòng)三聯(lián)件用于提高壓縮空氣的品質(zhì)，保護(hù)各用氣儀表元件。
如圖1所示，在本實(shí)施例中，供水主路上引出有一條降溫支路，降溫支路上設(shè)有為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的殼體表面降溫的降溫噴嘴。降溫噴嘴為所有干燥噴嘴、冷卻噴嘴和清掃噴嘴的外表面降溫，防止過熱變形。
本實(shí)用新型為生產(chǎn)高性能的合金鋼棒線材以及軋制速度的進(jìn)一步提高提供了技術(shù)保障，尤其對(duì)于生產(chǎn)錳-釩-鈮鋼的性能極為有利，可得到強(qiáng)度高韌性好的非調(diào)質(zhì)鋼，為軋鋼在提高產(chǎn)量、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量上提供技術(shù)解決方案，本實(shí)用新型控制靈活，控制精度高，適用于在熱軋棒線材項(xiàng)目中推廣。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。