韶钢二轧厂高压水除鳞系统改造方案初探

1、·冶金设备 ·韶钢二轧厂高压水除鳞系统改造方案初探罗祯伟 姜海军(韶关钢铁集团有限公司 摘 要 本文阐述了韶钢二轧厂高压水除鳞系统的运行现状及存在问题 , 探讨了改造的方案及措施 , 为新 建或老厂高压水除鳞改造项目提供了方向 。关键词 高压水除鳞 存在问题 改造方案 探讨P r e l i m i n a r y E x p l o r a t i o no f Mo d i f i c a t i o nS c h e m e f o r H i g hP r e s s u r e Wa t e r D e s c a l i n gS y s t e m i nt

2、h e S e c o n dMi l l P l a n t o fS h a o g u a nI r o na n dS t e e l G r o u pC o . L t dL u oZ h e n w e i a n dJ i a n gH a i j u n(S h a o g u a nI r o na n dS t e e l G r o u pC o . L t d A b s t r a c t T h i s p a p e r d e s c r i b e s t h e p r e s e n t o p e r a t i o ns t a t u s a n

3、de x i s t i n gp r o b l e m s w i t ht h e h i g hp r e s s u r e w a t e rd e s c a l i n gs y s t e m i nt h eS e c o n dMi l l P l a n to fS h a o g u a nI r o na n ds t e e l G r o u pC o . L t d , e x p l o r e st h e m o d i f i c a t i o n s c h e m ea n dm e a s u r e s , p r o v i d i n g

4、g u i d i n go r i e n t a t i o n f o rn e w b u i l d i n go rm o d i f i c a t i o n o fh i g h p r e s s u r e w a s t e r d e s c a l i n gp r o j e c t i no l dp l a n t .K e y w o r d s H i g hp r e s s u r e w a t e r d e s c a l i n g , E x i s t i n gp r o b l e m s , Mo d i f i c a t i o

5、ns c h e m e , E x p l o r a t i o n1改造的必要性1. 1韶钢二轧厂高压水系统简介高压水除鳞是现代热轧中板生产的一项必不 可少的工序 , 除鳞效果的好坏直接影响产品的质 量及竞争力 。 韶钢二轧厂高压水系统 1996年 12月 投入使用 , 其除鳞效果 、 可靠性 、 稳定性较好 , 为韶 钢生产优质钢板创造了条件 。该系统主要由以下设备组成 :高压柱塞泵 3台 :型号 3W 1B Z 2, 开 2备 1或开 1备 2, 单泵流量 1050L /m i n , 公称压力 315b a r , 实际工作压力 185b a r ;同步电机 :功率 630k W

6、, 转速 214r p m , 电压 6000V ;泵 的 进水阀 门 :通径 D N 200, 进 水 压 力 34b a r ;泵的 出 水 阀 门 :通 径 D N 80, 出 水 压 力 180 225b a r ;喷射阀 4个 :通径 D N 125, 单阀公称流量 3683 L /m i n , 喷射时间一般为 510s ;蓄势罐 :4个水罐 , 水罐中可用压力水容量为 2m 3, 2个气罐 , 水罐 、 气罐的公称容积均为 4m 3; 控制方式 :两阀分配器 +蓄势器 +水位控制 。 1. 2存在问题1. 2. 1除鳞箱和机上除鳞喷嘴流量的选择偏小 , 影响除鳞效果 。 随着产能

7、与坯料尺寸的不断加大 , 用 户 对 产 品 质 量 要 求 日 益 严 格 , 低 合 金 钢 、 船 用 钢 、 管线用钢等新产品开发 , 对高压水除鳞的质量 提出了越来越高的要求 。1. 2. 2除鳞箱与轧机四个除鳞点只能单独除鳞 , 限制了轧制节奏 , 不能满足现代企业大批量 、 快节 奏的生产需求 。 另外 , 考虑到轧制特殊钢种和因轧 线故障钢坯在炉时间长 、 铁皮多而厚不易清除等·6 3· 第 11卷第 6期2005年 12月宽厚板WI D E A N DH E A V Y P L A T EV o l . 11. N o . 6 = D e c e m b

8、e r 2005因素 , 需要除鳞箱具有双排集水管同时除鳞能力 。 1. 2. 3供水管网没有缓冲设施 , 造成供水管网压 力波动 , 影响除鳞泵正常工作和供水管网安全 。 1. 2. 4柱塞泵的使用寿命短 , 可靠性较差 , 流量 波动较大 , 运行成本高 , 对水质要求高 。 且高压水 泵 、 蓄势罐 、 空压机等设备已经到了运行寿命的中 后期 。1. 2. 5除鳞系统安全设施不健全 。 当润滑油路故 障时 , 无法保证不烧电机水泵轴瓦等设施 , 这类事 故在许多厂发生过 。 2改造方案对比2. 1离心泵与柱塞泵比较高压水除鳞水泵最初使用离心泵 , 由于控制 技术落后 , 使用离心泵能耗高

9、 、 水浪费大 , 故七 、 八 十年代后一般选用小流量的柱塞泵 , 采用多台泵 组合使用以满足除鳞系统所需流量要求 。 随着离 心水泵技术的发展 , 特别是控制技术的飞速发展 ,八 、 九十年代国际上高压水除鳞水泵一般选用大 流量的离心泵 。 又因离心泵特有的软特性 :转速一 定 , 排出压力一定 , 不存在柱塞泵的超高压问题 ,且对水质的要求不高 , 故国内一些中厚板厂相继 把原有的柱塞泵改为离心泵 , 如鞍钢厚板厂 、 南京 中板厂 、 上钢三厂 , 营口中板厂等 。 离心泵与柱塞 泵的比较见表 1。表 1离心泵与柱塞泵比较项目 离心泵 柱塞泵 工作原理 离心式 容积式 压力波动 小大公

10、称流量 较大 , 可达 400500m 3/h 较小 , 一般小于 60m 3/h 可靠 、 稳定性 较好 一般 使用寿命 长一般维护工作量 一般不用维护 (12年后厂家维护 36月维护一次 (可自己维护 控制要求较高一般2. 2改造方案通过现场考察 , 初选下述两种改造方案 :方 案 1:变 频 电 机 +变 频 器 +(增 速 机 +高 压离 心 水 泵 , 无 大 型 蓄 势 罐 。 主 要 设 备 有 :两 台 3000r p m 、 2500k W 的交流电机 , 两台 300m 3/h 的高压离心泵及其相应的放散阀 、 最小流量阀 、 止 回阀 等 , 一 套 变 频 器 , 4个

11、 50L 的 皮 囊 式 蓄 势 器 等 , 操作制度为开 1备 1, 其中增速机为可选设备 。 原 有 的 泵站控 制 系 统 (包括 蓄 势 罐 、 空压 机 全 部 拆除 。方案 2:同步电机 +(增速机 +液力偶合器 +高压离心泵 。 主要设备有 :两台 3000r p m 、 2500k W 的交流电机 , 两台 300m 3/h 的高压离心泵及其 相 应的 放散阀 、 最小 流 量 阀 、 止 回 阀 等 , 两 套 液 力偶合器 , 高压离心泵开 1备 1。 拆除原有蓄势罐 、 空压机 。2. 3方案比较两种方案比较见表 2。表 2两种方案的优缺点比较项目 方案 1方案 2控制方

12、式变频调速 液力偶合 根据钢种调整除鳞压力 能 否 占地面积 较小 较大 可靠 、 稳定性 较好 一般 使用寿命 长 一般 一次性投资 较大 一般 控制要求 较高 一般 节能效果 好 一般 操作维护性较难较易由表 2可以看出 , 方案 1优于方案 2。·73·第 6期 罗祯伟等 :=韶钢二轧厂高压水除鳞系统改造方案初探3改造方案初步探讨 3. 1基本工作原理采 用 变 频 调 速 装 置 改 变 电 机 -除 鳞 泵 转 速 , 实现除鳞系统压力调整 , 降低运行成本 。 当除 鳞 用 水时 , 除鳞泵 电机 升 速 到 预设 定 压 力 所 需 流 量 , 同时喷射阀打开

13、 , 开始除鳞 ; 当除鳞完毕后 , 除 鳞泵降速到约 30%额定转速 , 同时喷射阀关闭 , 除 鳞泵在低压 、 低流量 、 低能耗运行 。 设置自动 /手动 除鳞及除鳞集管选择开关 。自动除鳞通过 H MD 检 测 坯 料位 置 , 发 出 指令 控 制 除 鳞泵 电 机 升 降 速 度 和 喷 射阀开 闭 ; 手 动除 鳞 通 过 操作 工 观 测 坯 料 位 置 , 人工 操 作选择 操作 开 关 控 制除 鳞 泵 电 机 升 降 速度和喷射阀开闭 。 3. 2主要参数确定3. 2. 1除鳞压力和流量的确定喷 嘴 流 量 -压 力 的 选 择 直 接 关 系 到 产 品 质 量 、 除

14、鳞系统工程造价和今后运行成本 。 加大喷嘴 流量提高打击能力 , 增加喷嘴数量满足覆盖宽度 。 流量 -压力选择依据 :轧件表面铁皮量 、 清除难易 程度 、 运行速度和表面温降 。除 鳞 速 度 :除 鳞 箱 0. 81. 2m /s , 喷 嘴 型 号 682. 766. 27, 流量 :77. 82L /m i n , 18MP a 时 ; 喷射 高度 160m m ; 轧机 0. 85m /s , 喷 嘴 型 号 682. 726. 27, 流量 :60. 37L /m i n , 16MP a 时 ; 喷射高度 250m m 。喷嘴流量计算 :除鳞箱 :原流量单排集水管32×

15、;77. 82=2490L /m i n 现流量双排集水管 64×82. 02=4980L /m i n增加水量 :2490L /m i n , 41. 5L /s轧机 :原流量 48×60. 37=2897L /m i n现流量 48×60. 37=2897L /m i n 增加水量 0L /s尖峰水量 :除鳞 箱 双 排 除鳞 4980L /m i n , 83L /s , 299m 3/h除鳞箱单排 +轧机 5387L /m i n , 89. 8L /s , 323m 3/h根据 尖 峰流 量 选 择 高 压 离 心 泵 技 术 参 数 :根 据国 内 制

16、 造 能 力 和 运 行 情 况 , 选 择 压 力 20MP a, 流量 300m 3/h , 数量 2台 (开 1备 1 。 3. 2. 2除鳞工艺根 据生 产 工艺 要 求 ,除 鳞 泵 流 量 既 要 满 足 单 点除鳞 , 也应满足双点除鳞 。 提高除鳞系统供水能 力 , 满足除鳞箱双排集水管 、 除鳞箱单排和轧机二 点同时除鳞 , 给生产创造多种工艺 , 满足各种坯料 品种质量和产量要求 。 3. 2. 3除鳞泵选择国 内 现有 成熟 技 术 的 除 鳞 泵 主 要 有 两 家 :一 是重庆水泵厂仿日本荏原技术的 S D S 型双壳体叶 轮 对 称布 置 除鳞 泵 ;二是沈阳水泵厂

17、的 仿 德 国 单 壳体串联式除鳞泵 , 从结构性能方面比较 , 重庆水 泵厂的 S D S 泵较合理 ; 从投资来讲 , 沈阳水泵厂的 G D 泵较便宜 。 3. 2. 4保护措施设置1 设 置事 故高位油箱 , 防 止 润 滑 油 路 故 障 烧瓦 。2 设置吸水稳压罐 ,吸收管路冲击压力 , 改 善除鳞泵吸水状态 , 提高系统可靠性 。3 加 大过 滤器流通能 力 ,过 滤 器 流 量 建 议 为水泵流量的 23倍 , 以防止供水系统达不到设 计要求 , 过滤器频繁堵塞造成泵损坏 。4 最 小流 量系统采用 泵 体 温 度 控 制 , 既 保 护泵不过热 , 又减少水耗 。5 在除鳞箱及

18、轧机前喷射阀的入口各设置 2个 50L 的皮囊式蓄能器 , 以吸收管路的冲击振 动 。3. 3系统主要组成改造后的除鳞系统主要设备大致由自冲洗过 滤 器 、 高 压 除 鳞泵组 、 最小流 量 阀 组 、 泵 的 进 出 口 阀 、 一次仪表及接线箱等组成 , 见图 1。 3. 3. 1自冲洗过滤器泵 的 吸入 总管 上 安 装 一 个 自 冲 洗 过 滤 器 , 过 滤精度 150µm , 以避免较大物质进入冷却系统 , 损 坏主泵 。 通过压差控制 , 反洗控制器将自动清洗滤 筒 , 同时设置一个旁通过滤器 (250µm , 在反洗过 滤器维护时保护泵 。·83·宽厚板 第 11=卷图 1高压水除鳞系统简图3. 3. 2除鳞泵装置主 要 由 高 压 离 心 泵 (300m 3/h , 20MP a 、 电 机 (2500k W , 10k V 、 齿型联轴器 、 润滑 油 站 、 安装底座和机上润滑管路冷却水管路等组成 。 3. 3. 3最小流量阀组采用温控方式 , 通过安装在泵体上的 温 度 传 感器检测泵体温度 , 当泵体温 度 超 过 55 时 , 最 小流量阀开启排水 , 降低泵体温度 ; 当泵体温度降 到 45 时 , 最小流量阀关闭 。3. 3. 4泵出口阀组主要