一种基于超快冷泄压旁路的高位水箱补水控制方法及系统与流程

本发明涉及热连轧层流冷却，具体而言，涉及一种基于超快冷泄压旁路的高位水箱补水控制方法及系统。

背景技术：

1、在热连轧生产过程中，带钢的卷取温度直接影响成品的力学性能（如屈服强度、抗拉强度、延伸率等）。卷取温度的控制主要通过层流冷却系统实现：带钢精轧后进入层流冷却区域，由高位水箱供水，通过层流冷却集管对带钢进行水冷降温，以达到工艺要求的目标温度。

2、高位水箱的正常供水由水处理系统的两台层流泵提供，供水量约为3000 m³/h。随着提产增效的需求，小时生产量由30块增加至34块，薄规格轧制节奏明显提升。然而，在快节奏生产条件下，高位水箱的补水量（3000 m³/h）已无法满足现场用水需求，水箱长期处于低水位运行，导致冷却能力不足，卷取温度尾部无法命中工艺要求，产品性能不达标，不得不降速生产等待水位恢复。若通过增加供水泵或改造水处理系统来提升补水能力，将显著增加制造成本。

3、现有技术中，存在利用高位水箱溢流水为超快冷系统补水的方案（如专利cn104805260a），但尚未见利用超快冷泄压旁通管路为高位水箱补水的技术方案。超快冷泄压旁通管路的常规功能是在阀门关闭时防止管路压力过大对阀门及软连接造成冲击，起到平衡启停瞬间压力的安全保护作用，从未被用于向其他系统供水。

4、因此，如何在不进行水处理系统大型改造的前提下，提高高位水箱的补水能力，满足快节奏生产时的用水需求，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、根据上述技术问题，本发明提供一种基于超快冷泄压旁路的高位水箱补水控制方法及系统，在不增加供水泵或改造水处理系统的情况下，利用超快冷泄压旁通管路并配合自动化控制，实现向高位水箱的有效补水，从而满足快节奏生产时的用水需求，保证卷取温度命中率和产品性能。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于超快冷泄压旁路的高位水箱补水控制方法，应用于热连轧层流冷却系统，所述系统包括超快冷段及其泄压旁通管路，所述泄压旁通管路的一端连接于超快冷供水总管，另一端连接至高位水箱，包括以下步骤：

4、s1、在所述超快冷段的泄压旁通管路上设置比例调节阀，并将所述泄压旁通管路上原有串接的手动调节阀开启至100%，使流经所述泄压旁通管路的水流量完全由所述比例调节阀控制；

5、s2、获取当前轧制带钢的厚度值；

6、s3、若当前轧制带钢的厚度值小于预设带钢厚度阈值，所述预设带钢厚度阈值为3.5mm～5.0mm，控制超快冷变频泵的供水频率增加至第一预设频率，使供水量超过超快冷段自身的额定用水量，并调节所述比例调节阀至第一预设开度，以使超快冷段超出其额定用水量的那部分供水经所述泄压旁通管路补充至高位水箱；

7、s4、若当前轧制带钢的厚度值大于所述预设带钢厚度阈值，则调节所述比例调节阀至第二预设开度，所述第二预设开度小于所述第一预设开度，以优先保证超快冷段自身用水量；

8、其中，在调节所述比例调节阀至第一预设开度或第二预设开度之前，还包括：检测超快冷段供水总管内的实际水压，当超快冷段供水总管内的实际水压达到超快冷段供水总管内的设定水压的95%时，再执行所述调节步骤。

9、进一步的，所述第一预设频率根据超快冷段额定用水量与变频泵额定供水能力的差值确定，具体计算方法是：所述第一预设频率=超快冷变频泵的额定频率+ △f，其中，△f=（超快冷段额定用水量×1.1-超快冷段实际用水量）/变频泵单位频率供水流量。

10、进一步的，所述第一预设开度的标定方法如下：

11、对于厚度值小于预设带钢厚度阈值的薄规格带钢，在超快冷变频泵升频后，控制系统以设定步长逐步递增比例调节阀的开度，并同步监测高位水箱的瞬时补水量与超快冷段供水总管的实际水压，当同时满足以下两个条件时，停止增大开度，并将当前开度锁定为第一预设开度：

12、补水能力条件，补水量已达到或超过高位水箱的单位时间缺水体积；

13、系统稳定条件，超快冷段供水总管实际水压稳定维持在超快冷段供水总管内的设定水压的95%以上。

14、进一步的，所述高位水箱的单位时间缺水体积为：在预定的目标小时产量下，层流冷却系统所有开启集管的最大总用水量与水处理系统的最大稳定供水流量之间的差值，所述最大总用水量为各集管额定流量与其同时开启数量的乘积之和。

15、进一步的，第二预设开度的标定方法是：

16、在超快冷变频泵维持额定频率运行的前提下，从0%开始逐步递增比例调节阀的开度，并同步监测超快冷段供水总管内的实际水压；

17、当开度递增至某一数值时，若所述实际水压出现超过设定水压的±5%的瞬时波动，则判定该开度已超出安全范围，将上一开度值确定为所述第二预设开度；

18、或者，若开度递增至某一数值时，所述实际水压不低于设定水压的95%且水压波动不超过设定水压的±5%且瞬时压力峰值不超过设定水压的120%，则将该当前开度确定为第二预设开度。

19、进一步的，所述第二预设开度还满足以下安全条件：在所述比例调节阀从所述第二预设开度关闭至0%的过程中，超快冷段供水总管内的瞬时压力峰值不超过管道设计承压能力的80%。

20、进一步的，对于厚度值小于预设带钢厚度阈值的薄规格带钢，所述超快冷段供水总管内的设定水压取0.3-0.5mpa；

21、对于厚度值大于所述预设带钢厚度阈值的厚规格带钢，所述超快冷段供水总管内的设定水压取0.7-0.9mpa。

22、进一步的，非过钢期间，将所述比例调节阀维持在一个预设安全开度，以保持所述泄压旁通管路畅通并维持其泄压保护功能；所述预设安全开度大于0%且不大于所述第二预设开度。

23、本发明进一步公开了一种基于超快冷泄压旁路的高位水箱补水控制系统，包括：

24、比例调节阀，安装于超快冷段的泄压旁通管路上；

25、变频泵，用于向超快冷段供水；

26、控制器，分别与所述比例调节阀和所述变频泵信号连接；

27、所述控制器配置为：获取当前轧制带钢厚度值；根据厚度值与预设带钢厚度阈值的比较结果，控制所述变频泵的供水频率及所述比例调节阀的开度，以选择性地将超快冷段富余供水经所述泄压旁通管路补充至高位水箱。

28、进一步的，所述泄压旁通管路上还串接有手动调节阀，所述手动调节阀在系统工作时处于100%开启状态。

29、有益效果：

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、1.实现泄压旁通管路的功能复用，改造成本极低：本发明直接利用超快冷段原有的泄压旁通管路，仅加装一个比例调节阀，无需新增供水管路、无需土建施工、无需增加供水泵或改造水处理系统。在过钢期间，该管路用于向高位水箱补水；在非过钢期间，比例调节阀恢复小开度/关闭状态，管路仍能保留其原有的泄压保护功能，实现“一管两用”。相比现有技术中新增独立补水管的方案，投入成本显著降低，实施周期大幅缩短。

32、2.显著提升高位水箱补水能力，满足快节奏生产需求：通过超快冷变频泵升频与比例调节阀协同控制，将超快冷段的富余供水量经泄压旁通管路引入高位水箱。以某产线为例，实施后每小时为高位水箱多补水约1400m³，有效解决了快节奏生产（小时产量由30块提升至34块）时高位水箱补水不足的问题，无需降速等待水位恢复。

33、3.通过压力阈值判断+差异化开度控制，确保超快冷系统稳定运行：本发明在补水前设置了压力判断条件（实际水压达到超快冷段供水总管内的设定水压的95%以上方可补水），并针对薄规格和厚规格带钢采用差异化开度控制（薄规格大量补水、厚规格少量补水），确保补水过程不因分流而影响超快冷段自身的压力稳定和用水需求。这一组合控制策略使得补水与系统稳定兼得。

34、4. 自适应带钢规格变化，实现精细化自动控制：控制系统根据当前轧制带钢厚度自动切换补水策略，无需人工干预，适应产线多品种、多规格的生产需求，控制精度高、响应速度快。

35、5. 提升卷取温度命中率和产品性能，保障提产增效：实施本发明后，水箱水位保持稳定，卷取温度尾部命中率显著提高，产品力学性能（屈服强度、抗拉强度、延伸率）达标率由85%提升至98%以上，有效保障了提产后的产品质量，实现了产量与质量的双重提升。