Система управления установкой гидромеханического удаления окалины

Система управления установкой гидромеханического удаления окалины внедрена в ТЭСЦ-3 Выксинского металлургического завода, и. предназначена для управления установкой гидромеханической очистки от продуктов окисления (окалины) поверхности труб, прошедших нагрев в закалочной печи.

Удаление окалины с поверхности труб осуществляется тонкой вращающейся водяной струёй высокого давления (до 350 кГ/см2), формируемой спрейером оригинальной конструкции. Преимущество высоконапорного гидросбива заключается в высокой эффективности отделения окалины без применения механических устройств.

Высокое водяное давление достигается двухконтурной насосной станцией, где первый контур представляет собой масляную насосную станцию с модернизированными стандартными насосами, обеспечивающую управление мощным водяным контуром. Второй – водяной контур представляет собой секцию плунжерных насосов с возвратно-поступательным движением (блоки водяных модулей), управляемых электрогидравлическим приводом.

рис.1 Структура системы управления гидросбивом окалины

Основные задачи системы управления:

• · управление масляной насосной станцией;
• · управление электрогидравлическими распределителями водяного контура для стабилизации давления воды на входе форсунок спрейера;
• · формирование сигналов управления спрейером при нахождении трубы в зоне работы гидросбива;
• · контроль режимов работы агрегатов;
• · формирование блокировочных сигналов и реализация алгоритма управления установкой.

Система управления построена на базе программируемого контроллера компактного типа FX3U с аналоговыми модулями расширения и панели оператора GT 1030. Распределение задач управления осуществлено на программном уровне.

Управление насосной станцией заключается в обеспечении последовательного включение силовых насосов, контроль их работы и, при необходимости, включение резервного насоса. Также предусматривается управление разгрузочно-предохранительным клапаном, контроль уровня масла в рабочем баке, контроль загрязненности фильтров, контроль давления в масляной напорной магистрали. При этом контролируется подключение всасывающей и напорной магистралей для каждого насоса по сигналам датчиков состояния гидравлических кранов. Для обеспечения надежной работы насосов и соблюдения температурных режимов осуществляется регулирование температуры рабочей жидкости. Подсистема регулирования температуры реализована на базе теплообменников с водяным охлаждением. Процесс регулирования осуществляется по сигналам датчика температуры, изменением положения регулирующего клапана.

Управление электрогидравлическими распределителями масляного контура осуществляется по сигналам от ПЛК. При этом масляный цилиндр, приводимый в движение от электрогидравлического распределителя, фактически играет роль силового каскада усиления, формирующего усилия поступательного перемещения плунжера водяного модуля. Таким образом, реализован мощный электрогидравлический каскад усиления в водяном контуре. Для обеспечения необходимой производительности, установка содержит 6 таких каскадов с водяными модулями в выходной части.

Электрогидравлический каскад водяного контура работает по принципу многофазного регулятора, т.е. перемещения плунжеров насосов водяного контура сдвинуты по фазе внутри одного цикла двойного хода таким образом, чтобы обеспечить минимальные пульсации давления на выходе контура и минимизировать взаимное влияние параллельно работающих насосов. Стабилизация давления в водяной магистрали осуществляется регулированием частоты ходов плунжеров насосов в функции сигнала датчика давления.

Поскольку при включении спрейера происходит резкий скачок расхода воды, в системе предусматривается маневровая емкость (гидроаккумулятор) и, с учетом выбора места расположения датчика давления, а также и высокого быстродействия контроллера FX3U, практически реализовано упреждающее управление насосами. Это позволило добиться высокой стабильности давления на входе форсунок спрейера. Такая стабильность давления определяет эффективность работы всей установки гидромеханического удаления окалины. Использование ПЛК для управления электрогидравлическими распределителями водяного контура позволило существенно повысить гибкость и функциональность системы управления по сравнению с гидромеханической системой с роторным гидрораспределителем.

Следует также отметить, что данная системы имеет высокую степень унификации, что в сочетании с модульной концепцией, принятой производителем водяных насосов данного типа (ООО НПФ «Гидромеханика», г.Новосибирск), позволяет создавать высоконапорные водяные станции практически неограниченной производительности.

Алгоритм общего управления установкой, реализованный ПЛК, позволяет осуществлять управление в ручном и автоматическом режимах. Задание режимов производится с пульта управления. В ручном режиме гидросбив включает оператор, визуально наблюдая подход нагретой трубы. В автоматическом режиме подача воды на форсунки производится по сигналам наличия трубы в зоне спрейера. При этом контролируется состояние всех агрегатов установки по сигналам конечных выключателей и блок-контактам коммутационной аппаратуры. При возникновении неисправностей формируются аварийные и предупредительные сигналы, либо блокируется работа установки.

Реализация системы управления установкой гидромеханического удаления окалины на базе программируемого контроллера серии FX3U позволила решить задачи устойчивого управления водяными модулями, повысить функциональность и гибкость системы управления по сравнению гидромеханическими системами. Высокая производительность ПЛК дала возможность одновременно решить задачу комплексной автоматизации процесса удаления окалины при очень компактном исполнении. Использование панели оператора, позволило реализовать развитый человеко-машинный интерфейс с интуитивно понятным для эксплуатационного персонала алгоритмом. В целом, использование данной установки существенно повысило эффективность удаления окалины с поверхности горячего металла.