[发明专利]一种基于蓄能器和高压变频器的热轧高压水除鳞系统的节能改造方法

说明书

技术领域

本发明属于热轧高压水除鳞系统节能改造的技术领域，具体涉及一种基于蓄能器和高压变频器的热轧高压水除鳞系统的节能改造方法。

背景技术

在现代化的热轧带钢生产线上，高压水除鳞技术作为提高钢板表面质量的重要手段，应用日益广泛。高压水除鳞系统所配电机是钢厂主要的电能消耗大户，目前国内许多钢厂的高压水除鳞电机长时间工频恒速运行，电能浪费非常大。随着时间的推移、时代的发展，钢铁市场竞争的日趋加剧，市场已逐渐饱和，用户对钢厂的产品质量要求越来越高。现在的市场竞争，一是产品质量的竞争，二是生产成本的竞争，虽然生产高质量的产品能提升其市场竞争力，但是节能降耗也是目前每个钢铁企业必须面对和亟待解决的问题，因此，对传统的高压水除鳞系统进行节能改造非常必要并且节能空间非常大。

目前国内热轧除鳞系统主要有两种方式：1)除鳞泵组+蓄能器组成除鳞系统；该系统中除鳞泵组供水能力与多点同时除鳞用水量匹配，满足除鳞需要；蓄能器只用来平衡系统压力、补充短时间尖峰用水量、吸收管路震动和弥补管路阀门泄露。2)除鳞泵组直接供水形成除鳞系统；该系统中主泵组供水能力直接与除鳞点所需流量、压力匹配，除鳞间隔时间内的流量变化由泵组的变量控制装置进行控制。

以上所述两种系统的传统设计中除鳞泵始终工频恒速运行，大多数情况下热轧生产线的运行工况可能有多种，不同工况下的除鳞要求和需水量一般是不同的，而系统一般都是按照除鳞水量需求最大的工况设计的，这就造成了系统能源的严重浪费。

高压变频调速技术经过多年的发展与应用，在调速性能、节电效果、以及延长设备使用寿命等方面的优势得到了充分的体现。因此变频调速技术在热轧高压水除鳞系统中的节能应用也是形势所趋。

热轧高压水除鳞系统的工作原理和系统组成决定其变频改造必须和工艺结合起来，从系统整体除鳞节奏考虑。单纯的采用增加变频器的模式，利用除鳞间歇降速达到节能目的。在实际使用过程中往往达不到预想的节能效果或改造后很难满足工艺要求，无法达到预想的除鳞效果。

发明内容

目前高压水除鳞现场变频改造多采用单纯增加高压变频器方式，这样做使得能耗变大，基于这个问题，本发明提出了一种基于蓄能器和高压变频器的热轧高压水除鳞系统的节能改造方法，具体步骤如下：

步骤一、根据一个轧制周期内的除鳞耗水量选取蓄能器；

步骤101、根据轧制时序表确定一个轧制除鳞周期；

轧制除鳞周期包括各除鳞点的时间以及除鳞间歇时间；

步骤102、确定整个轧制除鳞周期内各除鳞点的除鳞流量，并计算理论总耗水量；

针对某条线，根据每个除鳞点的除鳞流量和除鳞时间，计算每个除鳞点的耗水量；从而计算出一个轧制除鳞周期内的理论总耗水量；

步骤103、确定轧制除鳞周期内重叠的除鳞点，并计算各重叠除鳞点的耗水量；

各重叠除鳞点的耗水量为：重叠除鳞点的流量和乘以重叠除鳞时间；

步骤104、判断各重叠除鳞点的除鳞流量和是否大于除鳞泵的流量，如果是，则除鳞泵和蓄能器共同除鳞，否则除鳞泵单独除鳞；

步骤105、根据蓄能器提供的除鳞流量计算在一个轧制除鳞周期内蓄能器的机动容积；

蓄能器的机动容积包括蓄能器的液位达到上限后单独除鳞的供水量，及蓄能器参与共同除鳞的供水量；

步骤106、根据蓄能器的机动容积和气体绝热方程定律，计算蓄能器在压力下限时用于管道阻力影响气体交换的气体体积；

理想气体绝热方程定律：P*V＝C

其中P是理想气体的压强、V是理想气体的体积；C为常数。

步骤107、蓄能器依据气体体积除去90％得到蓄能器实际需求值，根据实际需求值，选取蓄能器气罐和气水罐数量。

步骤二、根据除鳞泵的升降速时间以及电机的转动惯量选取高压变频器；

步骤201、根据电机的额定功率和额定转速计算电机额定输出转矩T_e；

计算如下：

P_e为电机的额定功率,n_e为电机的额定转速；

步骤202、根据电机的额定转速计算电机角速度ω；

ω＝2π*n_e/60

步骤203、分别计算除鳞泵和电机加速过程中的最大转矩和减速过程中的最小转矩；

加速过程中变频器所需提供的最大转矩T_max：