孫偉(上海寶信軟件股份有限公司，上海 201203)

0 引言

在汽車用冷軋鋼板板材的鍍鋅處理中，借助冷卻塔氣霧冷卻裝置能有效實現(xiàn)平穩(wěn)冷卻，保證凝固溫度的穩(wěn)定性和合理性，減少溫差較大造成的質(zhì)量影響，尤其是應(yīng)用智能控制技術(shù)，更能提升工序管理和應(yīng)用的綜合效果。

1 冷卻塔氣霧冷卻裝置概述

1.1 基礎(chǔ)工藝設(shè)備

主要包括以下設(shè)備：1)代號LT106的水箱，配置檢查液位計；2)代號J112.1和J112.2的兩臺循環(huán)供水泵；3)代號LCV128的供水切斷閥、代號FCV130的中央段脫鹽冷卻水流量調(diào)節(jié)閥和代號PCV122的脫鹽冷卻水壓力調(diào)壓閥PCV；4)排霧風(fēng)機、霧化風(fēng)機和氣刀風(fēng)機；5)代號LCV133.1～LCV133.9的支路冷卻模塊電磁閥、代號LCV133.9～LCV133.11的邊部冷卻模塊電磁閥[1]。具體參數(shù)見表1。

表1 電力基礎(chǔ)參數(shù)一覽表

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

冷卻塔氣霧冷卻的過程就是利用霧化處理的方式，利用處理后的水滴或者是水滴-氣體混合物進行集中的噴射，從而有效實現(xiàn)鋼板表面冷卻處理，最關(guān)鍵的是，能建立終點溫度可控機制[2]。相較于噴霧換熱系數(shù)，氣霧換熱系數(shù)更高，且能有效減少冷卻的等待時間和冷卻長度。在實際技術(shù)應(yīng)用的過程中，只需要調(diào)節(jié)水量就能對冷卻速度予以監(jiān)督，從而保證相應(yīng)的處理模式都在可控范圍內(nèi)。另外，冷卻塔氣霧冷卻處理方式對于GA板和GI板應(yīng)用更加具有優(yōu)勢，顯著提升了鍍層的質(zhì)量。

除此之外，在冷卻塔氣霧冷卻應(yīng)用工序中，一般是采取多種冷卻模式、安全密封裝置以及水循環(huán)利用模式等，搭建完整的應(yīng)用方案好控制體系，從根本上優(yōu)化處理質(zhì)量。特別是在智能控制技術(shù)全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合聯(lián)鎖控制機制，就能對可能存在的異常情況進行安全聯(lián)鎖控制分析和約束，維持裝置運行的穩(wěn)定性和安全性。

2 熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制方案

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，在金屬板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻處理工序中應(yīng)用智能控制技術(shù)已經(jīng)成為常態(tài)，能在維持運行質(zhì)量的基礎(chǔ)上，打造更加合理的控制模式，為調(diào)試和運行工作的順利開展奠定堅實基礎(chǔ)[3]。

2.1 整體控制系統(tǒng)

在汽車用板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置應(yīng)用方案內(nèi)，要按照電氣控制的具體要求落實相應(yīng)的智能控制方案。主要是應(yīng)用西門子S7-300系統(tǒng)，為FOG獨立的一套PLC，包括1套遠(yuǎn)程儀表柜ET200子站、1套馬達(dá)溫度采集ET200子站、3臺富士電機VP系列變頻器以及邊部擋板編碼器(見圖1)，通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)段連接。

圖1 系統(tǒng)配置示意圖

具體分布如下：1) 32#，主要是負(fù)責(zé)對泵站進行及時性的檢查，有效結(jié)合閥站信號完成數(shù)據(jù)的采集和后續(xù)處理工序的控制，最大化的提升整個系統(tǒng)的運行質(zhì)量[4]；2) 63#，主要是建立遠(yuǎn)程溫度檢測機制，能針對排霧風(fēng)機、霧化風(fēng)機、氣刀風(fēng)機等基礎(chǔ)設(shè)備的線圈溫度予以核查，并及時監(jiān)督軸承的溫度變化，避免出現(xiàn)異常；3) 7#，主要是氣刀風(fēng)機變頻器結(jié)構(gòu)，能對氣刀風(fēng)機的運行速度和電流等基礎(chǔ)信息參數(shù)予以 采集，完成頻率控制工作，最大化的提升應(yīng)用效率和綜合質(zhì)量；4) 8#和9#，主要是霧化風(fēng)機、排霧風(fēng)機變頻器結(jié)構(gòu)，針對對應(yīng)設(shè)備的運行速度和電流進行頻率采集和實時性控制。具體參數(shù)見表2。

表2 風(fēng)機和水泵數(shù)據(jù)一覽表

2.2 智能控制要求

在汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置應(yīng)用的過程中，基本的處理模式主要分為兩類，一種是人工控溫、一種是智能化控溫，并且，針對不同的冷卻介質(zhì)，也會采取對應(yīng)的風(fēng)冷處理和霧冷處理，依據(jù)現(xiàn)場操作流程和標(biāo)準(zhǔn)保證檢修過程能符合現(xiàn)場應(yīng)用模式，最大化的進行操作處理[5]。

第一，手工應(yīng)用模式。主要是在智能控制框架體系內(nèi)，結(jié)合具體應(yīng)用要求，由操作人員結(jié)合畫面啟停風(fēng)機和循環(huán)供水泵的運行要求進行對應(yīng)處理和操作，盡可能的實現(xiàn)設(shè)備的安全聯(lián)鎖。另外，畫面的人工控溫，是操作人員結(jié)合畫面情況判定流量的應(yīng)用模式，然后手動設(shè)置冷卻器出口的基礎(chǔ)溫度，保證系統(tǒng)在自動控制冷卻水實際流量的同時能對帶鋼溫度予以監(jiān)督。

第二，自動應(yīng)用模式。主要是在智能控制系統(tǒng)運行的過程中，依據(jù)PLC完成畫面啟停風(fēng)機和循環(huán)供水泵的控制工作，從而實現(xiàn)安全聯(lián)鎖。另外，在智能化溫度控制模式下，也能結(jié)合出口設(shè)置的溫度初始數(shù)值，按照模型自動配置轉(zhuǎn)速和水量，保證應(yīng)用合理性[6]。

2.3 具體操作

2.3.1 電氣控制柜智能控制

作為霧冷系統(tǒng)控制體系的核心部分，電氣控制柜的PLC部分非常關(guān)鍵，在智能化技術(shù)依托下，主要是應(yīng)用Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)和光纖實現(xiàn)對邊部擋板和噴淋供水泵以及風(fēng)機冷卻風(fēng)扇和變頻馬達(dá)予以綜合控制。并且，能建立實時性的數(shù)據(jù)讀取工作。另外，在電氣控制柜中MCC馬達(dá)控制柜(見圖2)針對的是噴淋供水泵控制工作，能有效進行變頻柜、冷卻風(fēng)扇等基礎(chǔ)元件的遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)了綜合智能化處理的目標(biāo)。

圖2 控制柜實況圖

除此之外，APC冷卻塔在實際應(yīng)用中也要借助遠(yuǎn)程控制柜進行處理，實現(xiàn)溫度和液位計的實時性處理，借助過濾器堵塞開關(guān)就能滿足信號采集工作要求，發(fā)揮智能控制的優(yōu)勢[7]。

2.3.2 操作箱

在汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制模式中，要借助現(xiàn)場操作箱完成風(fēng)機、循環(huán)供水泵的應(yīng)用處理，一般是利用遠(yuǎn)程智能控制完成設(shè)備啟動和停止操作。

首先，氣刀風(fēng)機。參數(shù)為：AC380V 30kW，風(fēng)量 9000m3/hr，風(fēng)壓為 5.5kPa，利用遠(yuǎn)程智能控制能實現(xiàn)變頻調(diào)速，借助馬達(dá)線圈和軸承座上設(shè)置的測溫計就能合理控溫。值得一提的是，在遠(yuǎn)程智能操作模式中，系統(tǒng)會建立安全連鎖保護模塊，一旦出現(xiàn)停止?fàn)顟B(tài)就無法繼續(xù)啟動，最大化維持了設(shè)備的運行安全性。

其次，排霧風(fēng)機。參數(shù)為：AC380V 200kW，風(fēng)量 123000m3/h，風(fēng)壓為 3.2kPa。依舊是采取變頻控制機制，若是開啟遠(yuǎn)程智能控制模式，則結(jié)合系統(tǒng)運行要求進行安全連鎖保護設(shè)定。在設(shè)備運行過程中，風(fēng)機管道PT307運行壓力一般在運行在-1.7kPa左右，維持在智能控制約束范圍內(nèi)，能有效打造合理的智能控制模式。

最后，霧化風(fēng)機。參數(shù)為AC380V 200kW，風(fēng)量 128000m3/h，風(fēng)壓為 3.2kPa，系統(tǒng)根據(jù)要求自動運行霧化風(fēng)機，霧化風(fēng)機具有安全連鎖保護。

3 氣霧冷卻裝置智能改造調(diào)試成果

在汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置應(yīng)用智能化改造處理工作后，能從根本上提高其運行質(zhì)量和效率，打造較為完整的運維機制，也為不同控制模塊功能性優(yōu)化提供保障。

第一，風(fēng)冷功能調(diào)試優(yōu)化。在應(yīng)用智能控制系統(tǒng)后，能優(yōu)化測試和機組運行質(zhì)量，確保手動和自動操作工序都能按照標(biāo)準(zhǔn)化要求有序落實，從而大大提高系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用質(zhì)量[8]。

第二，霧冷功能調(diào)試優(yōu)化，在應(yīng)用系統(tǒng)的過程中要想判定其運行是否穩(wěn)定，就要結(jié)合調(diào)試結(jié)果各項控制參數(shù)進行判定。因為要考量調(diào)試本身存在的不確定性，因此，鋼種宜選擇對冷皺和邊浪不敏感的類型，確保能對機組智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果予以分析。利用智能改造機制能最大化的提升功能水平，實現(xiàn)霧冷功能的全面優(yōu)化。

第三，整體系統(tǒng)功能的升級，應(yīng)用汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制系統(tǒng)，能有效減少人工手動處理的難度，提升應(yīng)用效率和控制水平，建立完整的運維方案，從而借助遠(yuǎn)程操作實現(xiàn)對應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，優(yōu)化各個風(fēng)機機組運行的效率，并且保證控制模式和處理效益都能最優(yōu)化。

4 結(jié)語

總而言之，汽車用金屬板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用和運行是提升整體工作效率的基礎(chǔ)，要結(jié)合運行標(biāo)準(zhǔn)和框架方案，建立健全完整的遠(yuǎn)程控制體系，從而保證系統(tǒng)能發(fā)揮其優(yōu)勢，為板材生產(chǎn)工作效率的全面進步奠定堅實基礎(chǔ)。