[发明专利]精确控制炼钢中压泵组水压流量的装置及方法

摘要

本发明涉及一种精确控制炼钢中压泵组水压流量的装置及方法，包括PLC控制器、水泵电机、水泵，冷却水总管道上设置水泵出口流量及压力传感器，通向被冷却设备的水分支管道上设置分口冷却水流量及压力传感器，通过流量及压力传感器将总口和分口冷却水的流量和压力作为PLC控制器输入信号，各分口额定冷却水流量和压力为PLC控制器的给定信号，变频器、水泵电机、水泵为PLC控制器的反馈信号，通过输入信号、给定信号和反馈信号结合数学模型计算分析出所需要的频率，作为变频器的输入频率，从而控制水泵电机和水泵的转速；并设定当冷却水阀门全部打开，水泵电机和水泵恢复为额定转速。本发明在保证设备冷却要求下，可实现节能降耗。

主权项

1.一种精确控制炼钢中压泵组水压流量的方法，包括PLC控制器（20）、水泵电机（22）、水泵（23），水泵（23）的冷却水总管道上设置有水泵出口流量及压力传感器（1），通向被冷却设备的冷却水分支管道上设置有分口冷却水流量及压力传感器（19），水泵出口流量及压力传感器（1）和分口冷却水流量及压力传感器（19）与PLC控制器（20）的信号输入端连接，PLC控制器（20）的信号输出端通过变频器（21）连接水泵电机（22），水泵电机（22）通过变频调节水泵（23）转速，水泵（23）转速信号反馈至PLC控制器（20）；被冷却设备包括1#转炉、1#转炉烟道、2#转炉、2#转炉烟道、1#LF炉、2#LF炉、1#RH炉、2#RH炉，通向1#转炉的冷却水分支管道上设置有1#转炉冷却水流量及压力传感器（7），通向1#转炉烟道的冷却水分支管道上设置有1#转炉烟道冷却水流量及压力传感器（13），通向2#转炉的冷却水分支管道上设置有2#转炉冷却水流量及压力传感器（9），通向2#转炉烟道的冷却水分支管道上设置有2#转炉烟道冷却水流量及压力传感器（11），通向1#LF炉的冷却水分支管道上设置有1#LF炉冷却水流量及压力传感器（3），通向2#LF炉的冷却水分支管道上设置有2#LF炉冷却水流量及压力传感器（5），通向1#RH炉的冷却水分支管道上设置有1#RH炉冷却水流量及压力传感器（15），通向2#RH炉的冷却水分支管道上设置有2#RH炉冷却水流量及压力传感器（17）；1#转炉的冷却水分支管道上设置有1#转炉冷却水调节阀门（8），2#转炉的冷却水分支管道上设置有2#转炉冷却水调节阀门（10），1#转炉烟道的冷却水分支管道上设置有1#转炉烟道冷却水调节阀门（14），2#转炉烟道的冷却水分支管道上设置有2#转炉烟道冷却水调节阀门（12），1#LF炉的冷却水分支管道上设置有1#LF炉冷却水调节阀门（4），2#LF炉的冷却水分支管道上设置有2#LF炉冷却水调节阀门（6），1#RH炉的冷却水分支管道上设置有1#RH炉冷却水调节阀门（16），2#RH炉的冷却水分支管道上设置有2#RH炉冷却水调节阀门（18）；其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）炼钢中压泵组电机全部改为变频器（21）控制启停调速，现场的各分口冷却设备的冷却水自动关闭条件：转炉停炉后将炉前、炉侧进水阀门自动关闭，停炉4小时后，自动关闭炉后、炉口的进水阀门，转炉所有用水部位阀门自动关闭后就可以自动关闭1#转炉冷却水阀门（8）或者2#转炉冷却水调节阀门（10）；转炉停炉后，必须满足冷却水回水温度不高于55摄氏度且持续供应冷却水至少30min后，自动关闭2#转炉烟道冷却水调节阀门（12）或者1#转炉烟道冷却水调节阀门（14），LF炉停炉后，满足冷却水回水温度不高于55摄氏度且持续供应冷却水至少30min后，自动关闭LF设备冷却水和1#LF炉冷却水调节阀门（4）或者2#LF炉冷却水调节阀门（6），RH停炉后，满足回水温度达到40摄氏度，同时进水和回水温度差小于10摄氏度后，自动关闭1#RH炉冷却水调节阀门（16）或者2#RH炉冷却水调节阀门（18）；（2）炼钢中压泵组的变频器（21）、PLC控制器（20）和上位机软件WINCC，利用profibus网络和工业以太网通讯连接，PLC控制器（20）根据各分口冷却水流量及压力传感器（19）的变化，控制变频器（21）实现无极调速；（3）设所有分支正常工作时总管流量和压力与各分支设备冷却水的压力和流量的数值为各自的额定压力流量值，由于总管的流量只与变频器（21）的频率有关系，当频率一定时，总管的流量就一定，采集炼钢中压泵组以及各分支设备冷却水的压力和流量的数值，通过调整各分口冷却水阀门即1#LF炉冷却水调节阀门（4）、2#LF炉冷却水调节阀门（6）、1#转炉冷却水阀门（8）、2#转炉冷却水调节阀门（10）、2#转炉烟道冷却水调节阀门（12）、1#转炉烟道冷却水调节阀门（14）、1#RH炉冷却水调节阀门（16）、2#RH炉冷却水调节阀门（18），改变其他的冷却管道的流量和压力，在保证各冷却水流量满足设备冷却要求的情况下，降低转速；通过各个分支设备冷却水的流量和压力数据、冷却水压力和流量与变频器（21）、水泵电机（22）、水泵（23）之间的关系，建立数学模型；（4）将各分口冷却水阀门即1#LF炉冷却水调节阀门（4）、2#LF炉冷却水调节阀门（6）、1#转炉冷却水阀门（8）、2#转炉冷却水调节阀门（10）、2#转炉烟道冷却水调节阀门（12）、1#转炉烟道冷却水调节阀门（14）、1#RH炉冷却水调节阀门（16）、2#RH炉冷却水调节阀门（18）的状态、以及总管的压力流量和分口冷却水的流量和压力作为PLC控制器（20）输入信号，各分口额定冷却水流量和压力为PLC控制器（20）的给定信号，变频器（21）的频率、水泵电机（22）的转速、水泵（23）的转速为PLC控制器（20）的反馈信号，通过输入信号、给定信号和反馈信号结合数学模型计算分析出所需要的频率，作为变频器（21）的输入频率，从而控制水泵电机（22）和水泵（23）的转速；并设定当冷却水阀门全部打开，水泵电机（22）和水泵（23）恢复为额定转速；（5）通过阀门开度与流量的关系和不同风量、不同控制方式时的轴功率的关系，和根据电机原理，水泵压力流量、转速、轴功率的关系，验证流量与变频器频率的关系，步骤如下：①各分口冷却水阀门手动关闭；②观察其他分口冷却水流量明显变化；如果没有，不降低水泵转速，记录数据；③如果有明显变化，记录数据，记录关闭的冷却水阀门位置；④观察其他分口冷却水流量是否大于该对应分口的额定流量；如果是，继续降低水泵电机转速；⑤如果不是，停止降低水泵转速，并记录数据；⑥确定冷却水阀门、冷却水流量压力与变频器、水泵电机、水泵之间的关系，建立数学模型。