【正文】 要的數(shù)據(jù)采集 通過(guò) profibusdp 現(xiàn)場(chǎng)總線讀取原系統(tǒng)的控制溫度、壓力等信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)所采用的監(jiān)控軟件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線 profibusdp 通訊，把原除鱗泵系統(tǒng)的溫度、壓力以及其它監(jiān)控點(diǎn)等信號(hào)傳送給 S7300PLC，通過(guò)控制程序?qū)?jié)電系統(tǒng)進(jìn)行控制。 系統(tǒng)的工況現(xiàn)狀 除鱗狀態(tài)要求系統(tǒng)工作壓力 。因此，合理的設(shè)計(jì)和控制除鱗泵的殼體溫度，調(diào)節(jié)排放流量，才能達(dá)到工頻狀態(tài)下的節(jié)電效果，延長(zhǎng)除鱗泵的使用壽命。若在 1除鱗系統(tǒng)或 3除鱗系統(tǒng)，采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)和根據(jù)壓力自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)控制，可使不除鱗時(shí)段少排或不排高能量值的多余水，既能達(dá)到很好的節(jié)電效果，又能使高壓管網(wǎng)壓力相對(duì)穩(wěn)定，提高除鱗效果和提高系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。當(dāng)都不在除鱗位時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉了所有的除鱗閥，且該時(shí)間段較長(zhǎng)，系統(tǒng)蓄能器又非足夠大，達(dá)到最高壓力時(shí)，能量也會(huì)過(guò)剩，從而導(dǎo)致高壓管路及泵殼體溫度升高。 在除鱗泵向蓄能器補(bǔ)水完畢后，泵運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，當(dāng)溫度升高到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開除鱗泵的最小流量閥，排放掉一定流量的水，被排放掉的水就帶走一定的熱量，達(dá)到降低除鱗泵殼體溫度的目的；當(dāng)溫度低 于一定值時(shí)，系統(tǒng)又自動(dòng)關(guān)閉最小流量閥，此時(shí)，電機(jī)耗費(fèi)功率最小，即可以大大節(jié)約電能。同時(shí)，在蓄能器上設(shè)有安全閥，以防止誤操作而造成除鱗系統(tǒng)超壓現(xiàn)象的發(fā)生，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。 (2)高壓變頻器改造后所產(chǎn)生的諧波源問(wèn)題 設(shè)備選用不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，污染配電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)該系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾和設(shè)備誤動(dòng)，同時(shí)過(guò)多的諧波不但會(huì)增大上一級(jí)電源的容量，污染電網(wǎng)，而且會(huì)使其它用電設(shè)備的無(wú)功負(fù)荷增大，加大了設(shè)備的發(fā)熱量，同時(shí)變頻器所產(chǎn)生的高次諧波還會(huì)使所帶的電機(jī)，產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象和過(guò)大的噪聲，對(duì)高壓電機(jī)的絕緣也有相當(dāng)大的影響，容易產(chǎn)生絕緣擊穿事故；通過(guò)選好的無(wú)諧波高壓變頻器，避免了上述問(wèn)題的發(fā)生，提高了單臺(tái)高壓電機(jī)的功率因數(shù)，降低了啟動(dòng)時(shí)的電壓降過(guò)大的問(wèn)題，更好的保護(hù)了電機(jī)和高壓水泵的使用壽命和使用安全。 項(xiàng)目改造中解決的技術(shù)難點(diǎn) (1)系統(tǒng)兼容問(wèn)題 在保證現(xiàn)場(chǎng)正常軋鋼的前提下，新技術(shù)改造的高壓變頻系統(tǒng) (包括控制回路和主回路 )要和原有工頻運(yùn)行的水泵系統(tǒng)兼容問(wèn)題。 (6)新改造的控制系統(tǒng)和原系統(tǒng)能有很好的兼容性。 （ 4）同工況自動(dòng)識(shí)別并控制： 1 點(diǎn)噴時(shí)； 2 點(diǎn)噴時(shí)； 3 點(diǎn)及以上噴時(shí)；生產(chǎn)暫停時(shí)。 (2)避免高壓水除鱗系統(tǒng)突然泄壓和突然增壓。采用高壓變頻調(diào)速控制除鱗水泵轉(zhuǎn)速，即根據(jù)除鱗系統(tǒng)蓄能器液位 (或壓力 )調(diào)節(jié)高壓離心泵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)蓄能器液位達(dá)到上工作液位或壓力達(dá)到上限時(shí)，離心泵降速運(yùn)行；當(dāng)蓄能器液位達(dá)到下工作液位壓力達(dá)到下限時(shí)，離心泵升速運(yùn)行，達(dá)到穩(wěn)定控制輸出壓力，保證輸出流量，并達(dá)到節(jié)能的效果，這是帶鋼高壓除鱗系統(tǒng)最佳的節(jié)能控制模式。每個(gè)功率單元承受全部的輸出電流，但僅承受1/5 的輸出相電壓和 1/15 的輸出功率，其輸入功率因數(shù)可達(dá) 以上，且不必設(shè)置輸入濾 波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，從而使整個(gè)變頻器系統(tǒng)的效率在 以上。 、高壓變頻器技術(shù)原理和相關(guān)性能介紹 高壓變頻器每相由若干個(gè)低壓 pwm 功率單元串聯(lián)組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的隔離 變壓器 供電，采用高速微處理器實(shí)現(xiàn)控制而以光導(dǎo)纖維隔離驅(qū)動(dòng)，這就是高壓變頻器領(lǐng)域常采用的多重化技術(shù)，其在根本上解決了 6 脈沖和 12 脈沖變頻器所產(chǎn)生的諧波問(wèn)題。除鱗系統(tǒng)分除鱗工作和待除鱗保壓等待兩個(gè)階段，在待除鱗階段只好通過(guò)溢流閥旁通釋放熱量，保持系統(tǒng)平衡、穩(wěn)定，但有很大的能量浪費(fèi)。共設(shè)置三段除鱗，即爐后除鱗，粗軋除鱗，精軋前除鱗。 新建高壓變頻器室低壓配電、空調(diào)配電、照明、防雷接地等。 新建高壓變頻器室及部分電纜溝、電纜橋架等電纜敷設(shè)通道。 第四節(jié) 改造項(xiàng)目的內(nèi)容 新增 3 套高壓變頻成套控制柜。 有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。 第二節(jié) 設(shè)計(jì)依據(jù) 工藝專業(yè)委托的設(shè)計(jì)委托任務(wù)書。 設(shè)備布置 原高壓水除 鱗電氣室已沒(méi)有擺放新增變頻器柜的位置，須新建一22 米（長(zhǎng)） X14 米（寬） X5 米（高）電氣室，用于擺放 3 套新增高壓變頻器成套裝置。 第四章 電氣專業(yè) 第一節(jié) 概述 概述 熱連軋廠共 4 臺(tái)高壓水除鱗泵，設(shè)計(jì) 3 開 1 備，電機(jī)采用降壓軟啟動(dòng)、工頻運(yùn)行模式，電機(jī)額定參數(shù)如下表 41： 表 41 電機(jī)額定參數(shù) 設(shè)備代號(hào) 額定功率 （ kW） 額定電壓 （ kV） 電流 （ A） 功率因數(shù) 數(shù)量 （臺(tái)） 高壓水除鱗電機(jī) 3550 10 248 3 開 1 備 根據(jù)工藝要求，本次改造工程將增設(shè) 3 套高壓變頻器成套裝置，通過(guò)變頻調(diào)速控制，在除鱗間隙、軋線檢修或換輥時(shí)除鱗泵電機(jī)降速運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能目的。 新增機(jī)組出氣管道與現(xiàn)有主管 DN25 連接，接至新增 4 臺(tái)蓄能器處（～ 100 米），并分別設(shè)置支路閥門及并網(wǎng)連接處閥門。/min 高壓空壓機(jī)供生產(chǎn)使用，改造后需要增設(shè)一臺(tái) 35MPa、 Nm179。/min； 氣質(zhì)要求：干燥、潔凈；用氣制度：間斷。 第三章 熱力設(shè)施 第一節(jié) 概述 概述 由于高壓水除鱗系統(tǒng)新增了 1 個(gè)高壓水罐和 3 個(gè)高壓氣罐，為了保證充氣效率，對(duì)其中新增蓄能器用戶提供一臺(tái)壓縮空氣機(jī)。 第七節(jié) 擴(kuò)展及再挖潛 由于多數(shù)鋼種情況下，高壓水泵開兩臺(tái)流量不足開三臺(tái)流量富余，在保證系統(tǒng)最低工作壓力條件下，這時(shí)可以對(duì)三臺(tái)泵電機(jī)同時(shí)同步降頻運(yùn)行，以最大限度地發(fā)揮節(jié)能效果。該裝置可能需要自配動(dòng)力裝置，功能上需要能完成罐體的平移，旋轉(zhuǎn)及下降功能。 1 罐體先從檢修孔洞吊放到地下室地面； 2 新增設(shè)備從入口處搬運(yùn)至目標(biāo)位置；其過(guò)程為 :設(shè)備本體需要從入口處先平移、然后旋轉(zhuǎn)（本體的安裝螺栓孔和預(yù)埋腳螺栓對(duì)位）本體底座板面再下降至基礎(chǔ)面。 蓄能器布置在主軋跨地下室原泵站隔墻兩端，一個(gè)氣水罐及兩個(gè)氣罐布置于高壓泵站左端，另一氣罐布置于高壓泵站右端。 在地下室由于無(wú)合適吊運(yùn)設(shè)施，且受地下室層高及內(nèi)部設(shè)施及管線限制，移動(dòng)困難。 罐體在廠房?jī)?nèi)吊運(yùn)宜和使用狀態(tài)一致，由于物件重量關(guān)系吊運(yùn)過(guò)程，宜從地下層的地面至高壓泵站地下室上檢修孔一次完成。該吊裝孔為高壓泵站內(nèi)唯一檢修維護(hù)孔洞。新加高壓氣水罐同原系統(tǒng)間相關(guān)管線穿現(xiàn)有高壓泵站隔墻。新加高壓氣罐同原系統(tǒng)間相關(guān)管線穿現(xiàn)有高壓泵站隔墻。 蓄能器（一個(gè)氣罐）布置在現(xiàn)在地下室高壓泵站右邊隔墻外側(cè)。 新增 主要設(shè)施參數(shù)表 新增主要設(shè)施見下面表 2表 2表 23，此外還需增加連接新增設(shè)施的管路及管路附件。 為配合上述要求，高壓水系統(tǒng)作如下改造，主要為： 新增高壓蓄能器組：主要有三個(gè) 10m3 高壓氣罐、一個(gè) 10m3 高壓氣水罐及其配套組件。 電機(jī)升速降速時(shí)，對(duì)水系統(tǒng)穩(wěn)定性影響比較 電機(jī)升降速過(guò)程由于升降速時(shí)間比除鱗閥門開啟和關(guān)閉過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，所以升降速對(duì)系統(tǒng)高壓主管路及低壓供水管路的沖擊都更小。 3）電機(jī)加速時(shí)段，如果軋制線需要除磷，這時(shí)除磷水由蓄能器給水，蓄能器最大總給水量滿足軋制線最大除磷水量的要求。 2） 非軋制狀態(tài)時(shí)電機(jī)低速運(yùn)行，主管路中壓力同 “待 除鱗狀態(tài) ”（這時(shí)壓力 12MPA 左右）。所以本次節(jié)能改造對(duì)電機(jī)使用變頻調(diào)速控制。 非軋制狀態(tài)時(shí) 軋制線不需要除鱗水的狀況有：換輥時(shí)間、檢修時(shí)間、故障時(shí)間、等鋼溫時(shí)間及除鱗間隙時(shí)間； 正常軋制時(shí)，由于非除鱗時(shí)間間隔短，高壓電機(jī)不宜變速運(yùn)行；所以高壓電機(jī)可降速運(yùn)行狀況為換輥時(shí)間、檢修時(shí)間、故障時(shí)間、等鋼溫時(shí)間。 主要能源消耗的狀況 正常軋制時(shí) 正常生產(chǎn)時(shí)，軋制一塊板坯的時(shí)間約為 2 分鐘，除鱗噴水時(shí)間最長(zhǎng)為 90 秒，非除磷狀態(tài)極最大空閑時(shí)間約 30S。 3) 低壓緩沖罐：在水泵突發(fā)大水量輸出時(shí)補(bǔ)充低壓水，防止泵“吸空 ”。 2)氣水罐 :在除鱗開始時(shí)向系統(tǒng)釋放儲(chǔ)水量及吸收在除鱗閥開閉時(shí)系統(tǒng)中的 “水錘 ”，水罐儲(chǔ)水量由于主管路壓降，儲(chǔ)水自然 釋出。 除鱗結(jié)束狀態(tài) 除鱗閥門關(guān)閉（切斷水路），系統(tǒng)總管內(nèi)水壓開始上升，高壓水水向氣水罐充水，待罐內(nèi)水壓達(dá)到設(shè)定壓力（水泵最大輸出壓力）后，水泵無(wú)水輸出，這時(shí)電機(jī)處于相對(duì)低功耗運(yùn)行狀態(tài)。 除鱗狀態(tài) 任意除鱗閥門開啟（接通水路），大量高壓水從除鱗噴嘴噴出，水泵大流量輸出高壓水，系統(tǒng)內(nèi)水壓也從 24MPa 開始下降，但由于噴嘴的節(jié)流效應(yīng)，系統(tǒng)能保持在 21MPa 以上。需要的補(bǔ)水量=11861050=136m3/h=，按最大水量持續(xù)時(shí)間 15s，這 15s內(nèi)需要的補(bǔ)水量 *15= 原配蓄能器可提供的補(bǔ)水量：（ 24*10/21） 10= 高壓水除鱗工作過(guò)程簡(jiǎn)述 連續(xù)生產(chǎn)時(shí)一個(gè)完整的除鱗工作過(guò)程，系統(tǒng)大致可分為三個(gè)循環(huán)狀態(tài)： 1 待除鱗狀態(tài) 2 除鱗狀態(tài) 3 除鱗結(jié)束狀態(tài)。 除鱗水最大用水量 實(shí)際連續(xù)軋制時(shí)，軋制線上（從爐后至軋制結(jié)束）存在最多三塊坯料，即除鱗點(diǎn)需要多點(diǎn)同時(shí)需要除鱗的狀況。 第二節(jié) 現(xiàn)有系統(tǒng)狀況 系統(tǒng)工藝流程說(shuō)明 來(lái)自水處理車間的中壓濁環(huán)水經(jīng)自清洗過(guò)濾器進(jìn)入高壓除鱗泵加壓后進(jìn)入高壓蓄能器，泵出口壓力和蓄能器壓力最終達(dá)到平衡，等待軋線除鱗 (如圖 21)。非正常軋制時(shí)（換輥時(shí)間、檢修時(shí)間、故障時(shí)間、等鋼溫時(shí)間），高壓泵電機(jī)降頻運(yùn)行；超過(guò) 1 小時(shí)不除鱗時(shí)停機(jī)。 本次改造后，高壓水系統(tǒng)仍然使用三用一備工作制度；正常連續(xù)軋制時(shí)，高壓泵電機(jī)仍然工頻運(yùn)行，和改造前系統(tǒng)工作沒(méi)有變化。 現(xiàn)有高壓除鱗高壓水系統(tǒng)配置有四臺(tái)高壓水泵，三用一備工作制度，三臺(tái)泵工作時(shí)其流量能滿足軋制時(shí)最大除鱗水量；高壓系統(tǒng)配備有一組高壓蓄能器（ 10m3 氣罐一個(gè)， 10m3 氣水灌一個(gè)），其能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 工程投資（單位：萬(wàn)元）： 投資組成如下（單位：萬(wàn)元）： 建筑費(fèi)： 安裝費(fèi)： 設(shè)備費(fèi)： 工程建設(shè)其他費(fèi)： 不可預(yù)見費(fèi)： 第二章 高壓除鱗水系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 概述 現(xiàn)有除鱗水系統(tǒng)輸出有兩種水壓：高壓水及中壓水。 為充分發(fā)揮系統(tǒng)改造效能，控制系統(tǒng)滿足在正常軋制時(shí)可以同工況自動(dòng)識(shí)別并控制： 1 點(diǎn)噴時(shí)； 2 點(diǎn)噴時(shí)； 3 點(diǎn)及以上噴時(shí)；并結(jié)合系統(tǒng)壓力狀態(tài)控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。 高壓除鱗變頻自動(dòng)控制方式 變頻自動(dòng)控制方式分為控制臺(tái)控制和自動(dòng)識(shí)別控制。另外，在軋線檢修或換輥時(shí)除鱗泵會(huì)降速運(yùn)行，節(jié)能效應(yīng)非常可觀。 蓄能器系統(tǒng)改造后作用 通過(guò)改造增加蓄能器等設(shè)備，大大降低除鱗泵為軋線供水的時(shí)間，在 系統(tǒng)蓄能器水量充足和軋線不除鱗的間歇期降速運(yùn)行 。 4）增大儲(chǔ)水量，延長(zhǎng)蓄能器儲(chǔ)水的噴射時(shí)間，避免高壓水泵頻繁升降速，這樣既能保證最佳節(jié)能效果，又能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。 蓄能器罐的作用 1）吸收除鱗泵運(yùn)行時(shí)對(duì)高、低壓管路系統(tǒng)的沖擊震動(dòng)； 2）在噴射閥開啟瞬間可以防止低壓管路系統(tǒng)供水不足。 所以完全滿足使用要求。則氣體的有效容積 V1=41m3， P1=24MPa， P2=21MPa；由熱力學(xué)公式： P1V1=P2V2 可以計(jì)算得到：改造后蓄能器系統(tǒng)能提供總共 ?？紤]到高壓水泵加變頻器后升頻時(shí)間及避免頻繁升降速以及除鱗系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，經(jīng)計(jì)算改造以后機(jī)械部份增加 3 臺(tái)高壓氣罐， 1 臺(tái)高壓氣水罐等其它設(shè)備。 增補(bǔ)完善自動(dòng)控制系統(tǒng)及新增設(shè)備的低壓配電系統(tǒng)。 增加 1 臺(tái)高壓空壓機(jī)。改造的主要內(nèi)容如下： 增加 3 套變頻調(diào)速成套控制柜。嚴(yán)格遵守國(guó)家節(jié)能、環(huán)保、安全、消防、工業(yè)衛(wèi)生等方面有關(guān)政策、法規(guī)及各種規(guī)程、規(guī)范的要求。 精心設(shè)計(jì)，優(yōu)化方案，盡可能降低工程量，嚴(yán)格控制建設(shè)投資，縮短工程建設(shè)周期。 既要采用切實(shí)可行的技術(shù)裝備，又要采用必要的先進(jìn)技術(shù)，突出科技創(chuàng)新，以利于節(jié)省能源，降低原、燃料消耗，降低生 產(chǎn)成本。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況看，新建電氣室及新增蓄能器等設(shè)備均有擺放安裝位置，項(xiàng)目施工中不影響正常生產(chǎn)，項(xiàng)目實(shí)施可行有保障。 為了貫徹國(guó)家“十二五”節(jié)能減排計(jì)劃，落實(shí)新余市節(jié)能減排總體要求，有必要針對(duì)電力系統(tǒng)存在的不利于能源的有效利用和環(huán)境保護(hù) ,不符合國(guó)家現(xiàn)在提倡的節(jié)能減排的系統(tǒng)、設(shè)備等進(jìn)行改造。通過(guò)對(duì)熱連軋高壓水除鱗泵組系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，及通過(guò)對(duì)除鱗泵電機(jī)加裝變頻器改造、蓄能器系統(tǒng)及附屬設(shè)施進(jìn)行改造，將大幅提高電機(jī)運(yùn)行效率，增加系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性，綜合節(jié)能率較為可觀。根據(jù)鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展新政策，將加大節(jié)能減排工作力度，建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)。 現(xiàn)有蓄能器能起到吸收水錘和短時(shí)供水的作用，但系統(tǒng)調(diào)壓力和調(diào)流量裝置能力偏小，不能滿足軋制鋼種的變化時(shí)必須調(diào)整的壓力。 項(xiàng)目建設(shè)的必要性 熱連軋廠高壓水除鱗泵組能耗現(xiàn)狀 熱連軋廠共 4 臺(tái)高壓水除鱗泵，設(shè)計(jì) 3 開 1 備，電機(jī)采用降壓軟啟動(dòng)、工頻運(yùn)行模式，電機(jī)額定參數(shù)如下表 11： 表 11 電機(jī)額定參數(shù)表 設(shè)備代號(hào) 額定功率 （ kW） 額定電壓 （ kV） 電流 （ A） 功率因數(shù) 數(shù)量