高麗娟
(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司,重慶 401122)
在熱軋板坯工藝中,高壓水除鱗系統(tǒng)主要是向車間主軋線上的粗軋除鱗箱、粗軋機(jī)架間除鱗集管及精軋除鱗箱提供高壓水,對(duì)其板坯進(jìn)行除鱗。在高壓水除鱗系統(tǒng)中,高壓除鱗水流量需求變化頻繁,通常采用高壓蓄勢(shì)器參與水量調(diào)節(jié)[1]。
以下表中的高壓水除鱗用水需求為例。
表1 高壓水除鱗耗水量表
在高壓水除鱗泵站內(nèi),建立了一套完整的高壓除鱗用水系統(tǒng),考慮到除鱗用水量變化較大,具有較大的節(jié)能空間,配備了變頻電機(jī),可以對(duì)泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)除鱗用水特點(diǎn),采用高壓除鱗泵+蓄勢(shì)器系統(tǒng)。泵站內(nèi)設(shè)3臺(tái)離心式高壓水除鱗泵,單臺(tái)Q=240m3/h,P=24MPa,3臺(tái)變頻,2運(yùn)1備;6臺(tái)8m3蓄勢(shì)器(4臺(tái)氣罐+2臺(tái)氣/水罐),2臺(tái)高壓空壓機(jī),單臺(tái)Q=1m3/min,P=28MPa,2臺(tái)自清洗過(guò)濾器,單臺(tái)Q=1000m3/h,網(wǎng)孔尺寸:0.1mm,1運(yùn)1備;除鱗噴射閥5臺(tái)及其他配套設(shè)施。
外部經(jīng)處理后的壓力為0.3MPa~0.5MPa的濁環(huán)水通過(guò)自清洗過(guò)濾器過(guò)濾后,經(jīng)高壓除鱗泵加壓至約24MPa后送至各除鱗點(diǎn)。當(dāng)除鱗閥關(guān)閉時(shí),高壓水送至蓄勢(shì)器或經(jīng)最小流量閥排出;當(dāng)除鱗閥開啟后,除鱗泵和蓄勢(shì)器共同向用戶點(diǎn)供水,并使除鱗集管前的壓力達(dá)22MPa。每臺(tái)高壓除鱗泵的出口設(shè)1個(gè)最小流量閥,以防止水泵運(yùn)行過(guò)熱。在檢修、換輥期間、軋鋼間歇使用變頻調(diào)速降低泵的轉(zhuǎn)速,保證不停泵的同時(shí)節(jié)省能源。
(1)軋制時(shí)序周期。
(2)除鱗耗水量分析。
(3)除鱗重疊耗水量分析。
表3 除鱗重疊耗水量分析表
(4)除鱗泵高低速運(yùn)行時(shí)間。
表4 除鱗泵的運(yùn)行時(shí)間
圖1 高壓水除鱗軋制時(shí)序圖
根據(jù)軋線高壓水除鱗工藝,除精軋F(tuán)SB除鱗點(diǎn)外,其余軋線除鱗的時(shí)間短蓄勢(shì)器、間隔長(zhǎng)短不一,較為零散,為了降低能耗,延長(zhǎng)泵的低速運(yùn)行時(shí)間,將零散的除鱗采用蓄勢(shì)器供水。從系統(tǒng)運(yùn)平穩(wěn)、節(jié)能上考慮,蓄勢(shì)器越大越好,但投資加大,因此合理選擇蓄勢(shì)器的大小十分重要。
為了有效節(jié)能,盡量延長(zhǎng)除鱗泵的低速運(yùn)行時(shí)間,在一個(gè)軋制周期內(nèi),除鱗泵較合理的低速運(yùn)行時(shí)間為77.6s,除鱗的最大耗水量在HSB和FSB重疊是耗水量最大,為了防止蓄勢(shì)器壓力下降過(guò)快,此時(shí)采用除鱗泵和蓄勢(shì)器同時(shí)供水,確保系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。較合理運(yùn)行方式是,爐后除鱗HSB噴射閥組開啟前,除鱗泵升速到50Hz運(yùn)行,除鱗泵供水,結(jié)合蓄勢(shì)器補(bǔ)充尖峰水量,供精軋及HSB、RM01、RM03、RM05、RM07除鱗,F(xiàn)SB除鱗完畢后,除鱗泵繼續(xù)高速運(yùn)行12s,為蓄勢(shì)器補(bǔ)滿水,之后便將頻率降低至35Hz,當(dāng)RM11的噴射閥組開啟式時(shí),利用蓄勢(shì)器向除鱗點(diǎn)供水。直到下一次HSB噴射閥組開啟前,再將除鱗泵升速到50Hz運(yùn)行,進(jìn)入到下一個(gè)運(yùn)行周期。
2.2.1 蓄勢(shì)器補(bǔ)水量計(jì)算
從軋制時(shí)序圖和除鱗泵變頻運(yùn)行圖上分析,蓄勢(shì)器的供水有E1/11除鱗31.07s,F(xiàn)SB+HSB二點(diǎn)重疊運(yùn)行12.22s,F(xiàn)SB+E1/1二點(diǎn)重疊運(yùn)行10.34s,F(xiàn)SB+E1/3二點(diǎn)重疊運(yùn)行10.74s,F(xiàn)SB+E1/5二點(diǎn)重疊運(yùn)行11.82s,F(xiàn)SB+E1/7二點(diǎn)重疊運(yùn)行14.33s,其余運(yùn)行點(diǎn)的流量小于泵的流量,蓄勢(shì)器不需要供水。
從而可分析計(jì)算出蓄勢(shì)器的機(jī)動(dòng)容積為2444L。
2.2.2 蓄勢(shì)器容積計(jì)算
設(shè)定系統(tǒng)的最高壓力為24MPa,蓄勢(shì)器的壓力波動(dòng)為8%,即最低壓力為22.08MPa,根據(jù)氣體絕熱方程定律: P*V=K常數(shù),蓄勢(shì)器的機(jī)動(dòng)容積 2656L,正常蓄勢(shì)器的補(bǔ)水能力為計(jì)算值的90%,蓄勢(shì)器的容積2951L,蓄勢(shì)器容積較大,需要2個(gè)水罐,每個(gè)水罐的最小儲(chǔ)水量(即安全液位)為3000L,則蓄勢(shì)器的總?cè)莘e為47422lL,約為48m m3。
由此可得到蓄勢(shì)器的配置形式:共計(jì)需要6臺(tái)8m3蓄勢(shì)器,其中,2臺(tái)氣水罐,4臺(tái)氣罐。
設(shè)置在高壓泵出口端的高壓蓄勢(shì)器能夠補(bǔ)系統(tǒng)高壓水需求的充尖峰水量。當(dāng)水泵供水量大于需用水量時(shí),多余的水就進(jìn)入蓄勢(shì)器中貯存起來(lái);當(dāng)水泵供水量小于需用水量時(shí),不足部分就由蓄勢(shì)器放出補(bǔ)充。這樣,系統(tǒng)便可以選用較小流量的高壓水除鱗泵或減少高壓泵數(shù)量,節(jié)約設(shè)備初投資。
對(duì)于此高壓水除鱗系統(tǒng),不采用蓄勢(shì)器的配置相較于采用了蓄勢(shì)器的配置,設(shè)備總的初投資會(huì)增加~12%。
由于配置了高壓蓄勢(shì)器來(lái)補(bǔ)充尖鋒水量,此系統(tǒng)配置了3臺(tái)(2運(yùn)1備)離心式高壓水除鱗泵,單臺(tái)Q=240m3/h,P=24MPa;若不采用高壓蓄勢(shì)器,則需要4臺(tái)(3運(yùn)1備)同樣規(guī)格的高壓水除鱗泵才能滿足供水需求,系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)耗電量將增加50%。
除此之外,設(shè)置在高壓水端的蓄勢(shì)器還能平衡高壓管路系統(tǒng)壓力,對(duì)其起到安全保護(hù)的作用。
水錘是影響高壓水除鱗系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要因素。利用高壓蓄勢(shì)器中空氣的高壓縮膨脹性能,能夠大大減小水錘水高壓管路系統(tǒng)的影響。隨著蓄勢(shì)器體積的增加對(duì)水錘的防護(hù)效果也越好[2]。
在熱軋板坯高壓水除鱗系統(tǒng)中,蓄勢(shì)器補(bǔ)充尖鋒水量,同時(shí)對(duì)高壓水除鱗系統(tǒng)起到安全保護(hù)作用。根據(jù)除鱗水量及除鱗時(shí)序,合理設(shè)置高壓蓄能器,可節(jié)約設(shè)備初投資、節(jié)約能耗、穩(wěn)定高壓管路系統(tǒng)壓力。