高压水除鳞系统中蓄势器的应用研究

高丽娟

（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 401122）

在热轧板坯工艺中，高压水除鳞系统主要是向车间主轧线上的粗轧除鳞箱、粗轧机架间除鳞集管及精轧除鳞箱提供高压水，对其板坯进行除鳞。在高压水除鳞系统中，高压除鳞水流量需求变化频繁，通常采用高压蓄势器参与水量调节[1]。

1 高压水除鳞系统配置参数

1.1 高压水除鳞耗水量

以下表中的高压水除鳞用水需求为例。

表1 高压水除鳞耗水量表

1.2 高压水除鳞系统主要设备配置

在高压水除鳞泵站内，建立了一套完整的高压除鳞用水系统，考虑到除鳞用水量变化较大，具有较大的节能空间，配备了变频电机，可以对泵转速进行调节。根据除鳞用水特点，采用高压除鳞泵＋蓄势器系统。泵站内设3台离心式高压水除鳞泵，单台Q=240m3/h，P=24MPa，3台变频，2运1备；6台8m3蓄势器（4台气罐+2台气/水罐），2台高压空压机，单台Q=1m3/min，P=28MPa，2台自清洗过滤器，单台Q=1000m3/h，网孔尺寸：0.1mm，1运1备；除鳞喷射阀5台及其他配套设施。

1.3 高压水除鳞系统主要流程

外部经处理后的压力为0.3MPa～0.5MPa的浊环水通过自清洗过滤器过滤后，经高压除鳞泵加压至约24MPa后送至各除鳞点。当除鳞阀关闭时，高压水送至蓄势器或经最小流量阀排出；当除鳞阀开启后，除鳞泵和蓄势器共同向用户点供水，并使除鳞集管前的压力达22MPa。每台高压除鳞泵的出口设1个最小流量阀，以防止水泵运行过热。在检修、换辊期间、轧钢间歇使用变频调速降低泵的转速，保证不停泵的同时节省能源。

2 高压蓄势器的选择计算

2.1 除鳞水量分析

（1）轧制时序周期。

（2）除鳞耗水量分析。

（3）除鳞重叠耗水量分析。

表3 除鳞重叠耗水量分析表

（4）除鳞泵高低速运行时间。

表4 除鳞泵的运行时间

图1 高压水除鳞轧制时序图

根据轧线高压水除鳞工艺，除精轧FSB除鳞点外，其余轧线除鳞的时间短蓄势器、间隔长短不一，较为零散，为了降低能耗，延长泵的低速运行时间，将零散的除鳞采用蓄势器供水。从系统运平稳、节能上考虑，蓄势器越大越好，但投资加大，因此合理选择蓄势器的大小十分重要。

为了有效节能，尽量延长除鳞泵的低速运行时间，在一个轧制周期内，除鳞泵较合理的低速运行时间为77.6s，除鳞的最大耗水量在HSB和FSB重叠是耗水量最大，为了防止蓄势器压力下降过快，此时采用除鳞泵和蓄势器同时供水，确保系统运行平稳。较合理运行方式是，炉后除鳞HSB喷射阀组开启前，除鳞泵升速到50Hz运行，除鳞泵供水，结合蓄势器补充尖峰水量，供精轧及HSB、RM01、RM03、RM05、RM07除鳞，FSB除鳞完毕后，除鳞泵继续高速运行12s，为蓄势器补满水，之后便将频率降低至35Hz，当RM11的喷射阀组开启式时，利用蓄势器向除鳞点供水。直到下一次HSB喷射阀组开启前，再将除鳞泵升速到50Hz运行，进入到下一个运行周期。

2.2 蓄势器配置

2.2.1 蓄势器补水量计算

从轧制时序图和除鳞泵变频运行图上分析，蓄势器的供水有E1/11除鳞31.07s，FSB+HSB二点重叠运行12.22s，FSB+E1/1二点重叠运行10.34s，FSB+E1/3二点重叠运行10.74s，FSB+E1/5二点重叠运行11.82s，FSB+E1/7二点重叠运行14.33s，其余运行点的流量小于泵的流量，蓄势器不需要供水。

从而可分析计算出蓄势器的机动容积为2444L。

2.2.2 蓄势器容积计算

设定系统的最高压力为24MPa，蓄势器的压力波动为8%，即最低压力为22.08MPa，根据气体绝热方程定律： P*V=K常数，蓄势器的机动容积 2656L，正常蓄势器的补水能力为计算值的90%，蓄势器的容积2951L，蓄势器容积较大，需要2个水罐，每个水罐的最小储水量（即安全液位）为3000L，则蓄势器的总容积为47422lL，约为48m m3。

由此可得到蓄势器的配置形式：共计需要6台8m3蓄势器，其中，2台气水罐，4台气罐。

3 设置高压蓄势器的必要性

3.1 节约设备初投资

设置在高压泵出口端的高压蓄势器能够补系统高压水需求的充尖峰水量。当水泵供水量大于需用水量时，多余的水就进入蓄势器中贮存起来；当水泵供水量小于需用水量时，不足部分就由蓄势器放出补充。这样，系统便可以选用较小流量的高压水除鳞泵或减少高压泵数量，节约设备初投资。

对于此高压水除鳞系统，不采用蓄势器的配置相较于采用了蓄势器的配置，设备总的初投资会增加~12%。

3.2 节约电能

由于配置了高压蓄势器来补充尖锋水量，此系统配置了3台（2运1备）离心式高压水除鳞泵，单台Q=240m3/h，P=24MPa；若不采用高压蓄势器，则需要4台（3运1备）同样规格的高压水除鳞泵才能满足供水需求，系统运行时耗电量将增加50%。

3.3 稳定系统压力

除此之外，设置在高压水端的蓄势器还能平衡高压管路系统压力，对其起到安全保护的作用。

水锤是影响高压水除鳞系统安全运行的主要因素。利用高压蓄势器中空气的高压缩膨胀性能，能够大大减小水锤水高压管路系统的影响。随着蓄势器体积的增加对水锤的防护效果也越好[2]。

4 结论

在热轧板坯高压水除鳞系统中，蓄势器补充尖锋水量，同时对高压水除鳞系统起到安全保护作用。根据除鳞水量及除鳞时序，合理设置高压蓄能器，可节约设备初投资、节约能耗、稳定高压管路系统压力。