作 者 ：柳州鋼鐵集團(tuán)公司熱軋廠自動(dòng)化室 唐劍波 鐘海斌 上海杰詣通用電器有限公司 秦亦敏 摘 要 ：高壓水除鱗裝置是提高軋材質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備，但是其中高壓離心水泵的耗能很大，雖然現(xiàn)在有采用高壓變頻器對其進(jìn)行改造節(jié)能，但價(jià)格昂貴。我們采用一臺(tái)BENSHAW公司的MVRSM36型高壓固態(tài)軟起動(dòng)器輪流起動(dòng)四臺(tái)高壓離心水泵的方式，既能達(dá)到節(jié)能的目的，提高設(shè)備壽命，又大大降低了成本。 英文摘 要 ：High pressure water descaling system is the key device for the improvement of roll material quality. However, the energy cost of high pressure centrifugation water pump is very high. Though there抮e some applications using high-voltage inverter to revamp, the prices are still high. We use a MVRSM36 high-voltage solid soft starter made by Benshaw Company to alternate the four high pressure centrifugation water pumps. This method has the advantages of energy-saving, device life extending, and cost reducing. 關(guān)鍵詞： 高壓水除鱗 高壓固態(tài)軟起動(dòng)器 軟起動(dòng)器 高壓離心水泵 1 引言 在軋鋼生產(chǎn)過程中，板坯、方坯等在加熱爐中加熱都會(huì)發(fā)生氧化，并生成很厚的氧化鐵皮，附著在鋼鐵材料表面上。另外，鋼鐵在軋制過程中，還會(huì)發(fā)生二次氧化，形成薄薄的二次氧化鐵皮。在軋輥的輾壓作用下，一部分氧化鐵皮被破碎成小片狀自動(dòng)脫落，另一部分則被壓人金屬表面，形成夾渣、麻點(diǎn)、疤痕等，成為影響軋材表面質(zhì)量的重要因素之一。 為了改善成品質(zhì)量，目前在鋼鐵軋制中廣泛采用在線高壓水除鱗系統(tǒng)。根據(jù)不同鋼種，需采用不同的除鱗水壓。高壓水除鱗系統(tǒng)的工作原理是利用高壓水噴出時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大的沖刷力和冷卻力、軋材的基體材料和氧化鐵皮層因冷卻收縮率不同而產(chǎn)生的剪切力以及水滲入基體材料和氧化鐵皮之間產(chǎn)生的蒸汽膨脹爆裂，使氧化鐵皮破碎成小碎片并與基體表面迅速脫離，同時(shí)高壓水按設(shè)定方向沖掉氧化鐵皮。 但是高壓水除鱗系統(tǒng)使用的是高轉(zhuǎn)速大流量的高壓離心泵，它空轉(zhuǎn)時(shí)電能消耗較大，而除鱗時(shí)間只占軋制時(shí)間的l5～20％，因此如果讓高壓離心泵都工作，并且大部分時(shí)間處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么大部分（可能達(dá)到70%）的電能將被浪費(fèi)掉。 2 解決的方案 為降低高壓離心泵高速空轉(zhuǎn)的消耗，有幾種方案可以考慮。 （1）采用可變速的高壓水除鱗泵 例如在電機(jī)與高壓離心泵之間加設(shè)調(diào)速型液力耦合器，或者采用高壓變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等方法調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，根據(jù)蓄能器液位（或壓力）調(diào)節(jié)高壓離心泵轉(zhuǎn)速，以改變輸出流量和壓力。當(dāng)蓄能器液位達(dá)到上工作液位或壓力達(dá)到壓力上限時(shí)，離心泵降速運(yùn)行；當(dāng)蓄能器液位達(dá)到下工作液位或或壓力達(dá)到壓力下限時(shí)，離心泵升速運(yùn)行。由此達(dá)到節(jié)能目的。例如鞍鋼新軋鋼中板廠就采用調(diào)速節(jié)能的方法，節(jié)能效果達(dá)到35%左右。 （2）另一種方法是對高壓離心泵進(jìn)行開?？刂疲m然會(huì)有很好的節(jié)能效果，但如對電機(jī)進(jìn)行直接接至電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開的開停控制，這不僅會(huì)對電網(wǎng)造成很大的沖擊，而且會(huì)對水泵和管路系統(tǒng)造成很大沖擊，影響設(shè)備的壽命。 （3）固態(tài)軟起動(dòng)器控制 例如柳鋼集團(tuán)2032熱軋板帶除鱗系統(tǒng)采用一臺(tái)美國本秀（BENSHAW）公司的MVRSM36-10kV-4000kW固態(tài)軟起動(dòng)器根據(jù)需要輪流對四臺(tái)高壓離心水泵進(jìn)行起動(dòng)控制。 3 固態(tài)軟起動(dòng)器高壓水除鱗系統(tǒng) 為解決其它方案存在的問題，我們采用1臺(tái)美國本秀（BENSHAW）公司的MVRSM36-10kV-4000kW　固態(tài)軟起動(dòng)器根據(jù)需要輪流對4臺(tái)高壓離心水泵進(jìn)行起動(dòng)控制，取得了節(jié)能達(dá)28～35%以上非常好的效果。 3.1 2032熱軋板帶除鱗系統(tǒng)圖 [ALIGN=CENTER] 圖1 柳鋼集團(tuán)2032熱軋板帶除鱗系統(tǒng)[/ALIGN] 圖1為柳鋼集團(tuán)2032熱軋板帶除鱗系統(tǒng)圖。它包含下述設(shè)備： （1）高壓電機(jī)拖動(dòng)的高壓離心除鱗泵組4臺(tái)； （2）高壓蓄能器2個(gè)（一個(gè)水罐,一個(gè)氣罐）； （3）高壓空壓機(jī)2臺(tái)； （4）自清洗過濾器2臺(tái)； （5）電動(dòng)輸出閥4臺(tái)； （6）蓄能器（水罐）電動(dòng)閘閥1臺(tái)； （7）最低液面閥1臺(tái)； （8）最小流量閥4臺(tái)； （9）除鱗閥（噴射閥6臺(tái)）； （10）軋線檢修電動(dòng)閘閥6臺(tái)，分別與6臺(tái)除鱗閥相對應(yīng)。 3.2 高壓水除鱗系統(tǒng)的工作過程 該高壓水除鱗系統(tǒng)的工作過程如下：柳鋼熱軋廠高壓水除鱗的工藝布局參見圖2。低壓水管道經(jīng)自清過濾器進(jìn)入高壓電機(jī)拖動(dòng)的高壓離心除鱗泵，輸出高壓水至蓄能器，最低液面閥開啟，待蓄能器壓力與泵出口壓力平衡后，即可待命開啟高壓管道噴射閥除鱗，正常高壓除鱗管道壓力保持在21～23Mpa。當(dāng)壓力低于報(bào)警范圍（蓄能器液位達(dá)到下工作液位時(shí)），就立刻起動(dòng)另外一臺(tái)泵增加壓力。用一臺(tái)美國本秀（BENSHAW）公司的MVRSM36-10kV-4000kW固態(tài)軟起動(dòng)器輪流起動(dòng)四臺(tái)高壓離心水泵，其控制系統(tǒng)單線圖如圖3所示。 [ALIGN=CENTER] 圖2 柳鋼熱軋廠高壓水除鱗的工藝布局[/ALIGN] [ALIGN=CENTER] 圖3 固態(tài)軟起動(dòng)器輪流起動(dòng)4臺(tái)高壓離心水泵的系統(tǒng)單線 [/ALIGN] 該高壓離心泵控制系統(tǒng)共由16臺(tái)控制柜組成,由二段10kV電源供電。系統(tǒng)中HSS柜和HSS2柜為中壓固態(tài)軟起動(dòng)器柜,HSSPWR和HSSPWR2分別為固態(tài)軟起動(dòng)器HSS和HSS2的進(jìn)線斷路器柜。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)配有二臺(tái)真空斷路器柜來控制,其中一臺(tái)（HSSQHQ1、HSSQHQ2、HSSQHQ3、HSSQHQ4）是電機(jī)與固態(tài)軟起動(dòng)器接通和斷開的斷路器柜,另一臺(tái)（HSSQH1、HSSQH2、HSSQH3、HSSQH4）是電機(jī)接到電源的斷路器柜（旁路斷路器柜）。LQH1為二臺(tái)固態(tài)軟起動(dòng)器的聯(lián)絡(luò)柜,LQH2為二段10kV電源的聯(lián)絡(luò)柜。通常情況下每段10kV母線各有一臺(tái)固態(tài)軟起動(dòng)器輪流起動(dòng)二臺(tái)水泵。當(dāng)有一段母線失電、或者一臺(tái)固態(tài)軟起動(dòng)器出現(xiàn)故障需檢修時(shí),則可合上聯(lián)絡(luò)斷路器LQH1或LQH2,便可用另一段正常的母線或者另一臺(tái)正常的固態(tài)軟起動(dòng)器來控制全部四臺(tái)水泵,變成一臺(tái)固態(tài)軟起動(dòng)器輪流控制四臺(tái)水泵的系統(tǒng)?，F(xiàn)階段為了節(jié)省投資暫時(shí)只配置了一臺(tái)固態(tài)軟起動(dòng)器（HSS柜）,其型號(hào)為MVRSM36-10kV-4000kW。最近準(zhǔn)備再配一臺(tái)固態(tài)軟起動(dòng)器（HSS2柜）組成二臺(tái)固態(tài)軟起動(dòng)器輪流控制四臺(tái)水泵的系統(tǒng),以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。 高壓水除鱗系統(tǒng)設(shè)有PLC控制裝置。PLC控制系統(tǒng)可根據(jù)除鱗管道壓力，輸出控制信號(hào)來起動(dòng)或斷開高壓除鱗水泵，并且可使幾臺(tái)水泵有大致相同的工作幾率，避免設(shè)備疲勞，提高設(shè)備的使用壽命。 該高壓除磷系統(tǒng)采用美國本秀（BENSHAW）公司的MVRSM36-10KV-4000kW晶閘管固態(tài)軟起動(dòng)器，在設(shè)備投入成本上其性價(jià)比高于高壓變頻裝置。在設(shè)備維護(hù)方面，基本達(dá)到免維護(hù)，且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，啟動(dòng)電流能設(shè)定在0～160%的范圍內(nèi),可以頻繁無沖擊啟動(dòng)。在節(jié)電方面，該高壓除鱗系統(tǒng)采用高壓蓄能器2個(gè)（1個(gè)水罐,1個(gè)氣罐）平衡水壓，根據(jù)流量和壓力的要求通過PLC對電機(jī)的投入或退出進(jìn)行控制，經(jīng)過一年多的運(yùn)行,減少1臺(tái)電機(jī)長期空轉(zhuǎn)運(yùn)行，全年節(jié)電達(dá)17280000kW·h，其高壓除磷系統(tǒng)節(jié)電率達(dá)到28～35%左右。 4 結(jié)束語 柳鋼集團(tuán)2032熱軋板帶除鱗系統(tǒng)采用一臺(tái)BENSHAW公司的MVRSM36型高壓固態(tài)軟起動(dòng)器輪流起動(dòng)四臺(tái)高壓離心水泵的方式，既能達(dá)到節(jié)能的目的，提高設(shè)備壽命，又大大降低了成本。它以投資省而優(yōu)于采用調(diào)速型液力耦合器或者采用高壓變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等方法可變速的高壓水除鱗泵方案,它以不會(huì)對電網(wǎng)造成很大沖擊，也不會(huì)對水泵和管路系統(tǒng)造成很大沖擊而優(yōu)于高壓離心泵的開?？刂品桨?。