浅谈轧钢厂液压系统的节能减排.pdf

2014年11月
机床与液压
第42卷第22期
MACHINE TOOL HYDRAULICS
Vol 42 No 22
DOI:10.3969/j.isn.,1001-3881.2014.2.059
浅谈轧钢厂液压系统的节能减排
王磊,毛召芝2
1.宝钢股份厚板部,上海201901
2.中冶京诚工程技术有限公司軋钢エ程技术所,北京100176)
摘要:近期我国大部分地区特别是京津冀地区出现了持续的雾霾天气,严重影响了人们的工作和生活,而钢铁行业作
为“三高”行业,迫切需要提高节能减排的意识。从轧钢厂的液压设备的设计和生产维护出发,详细分析了轧钢液压设备
节能方向,为轧钢厂和工程技术公司从事液压设备维护和设计研发的人员提供参考。
关键词:节能;轧钢厂;液压设备
中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1001-3881(2014}22-182-2
钢铁工业是国民经济建设的基础产业,同时也是为动力源,这样既保证了系统的稳定性和高效率,又
高耗能产业,其能耗占全国总能耗的15%左右。然能达到节能的目的。但是大部分民营企业在新建项目
而,随着我国国民经济的高速发展,资源、能源的约的时候出于建设投资资金的考虑,会尽量采用国产柱
東日益增强,国家下达的GDP能耗约東指标目益受塞泵组和叶片泵,这样节约了第一次的建设投资,但
到各级政府的重视。在一些钢铁大省,钢铁行业一直是会在影响机组作业率的同时增加运营成本,节能的
是节能工作的重点和难点。具体到轧钢生产工序,效果相对较差。
除了优化轧制工艺外,轧制设备的优化设计和轧制液1.2蓄能器的应用
压系统效率的提高也可以为企业的节能减排起到关键
蓄能器是将压力液体的液压能转换为势能储存起
的作用。下面将通过对液压系统的控制元件、执行元来,当系统需要时再由势能转化为液压能而做功的容
件、工作介质和辅助装置等进行改进,以提高系统的器。当蓄能器作为辅助动力源时,在液压系统工作时
能量利用率或提高系统的效率,从而达到液压系统节能补充油量,减少液压主泵供油,降低电机功率,减
能的目的2
少液压系统尺寸及质量,节约投资时。例如某钢厂酸
液压系统动力装置
轧机组的液压ACC系统在正常轧制时,由于轧制压
1.1液压主泵的应用
下量相对ACC缸行程较小,但是频响高,所以在伺
轧钢生产线的液压系统动力装置主要是指液压泵服系统上设置了蓄能器以实现高频响轧制液压油的快
组,该装置类似于人体的心脏,是整个系统的动力来速进出;同时在进行辊缝的快速开闭时,如果设计的
源处,同时也是系统的最关键的设备之一。目前轧钢液压站系统不考虑蓄能器将使泵的数量或者能力增
液压系统用做动力源的主泵主要有柱塞泵和叶片泵,加,从而使总的电机功率大幅增加30%~50%;所
其主要区别是效率的高低,采用进口柱塞泵的效率可以综合考虑,为系统设置6x60L的皮囊式蓄能器
高达95%左右,国产柱塞泵的效率可达90%左右,通过合理匹配蓄能器参数和液压泵参数,在保证系统
采用叶片泵的效率则只有85%左右。例如:某厚板各项功能要求的情况下,大幅减小液压泵及原动机的
轧机AGC高压液压系统主泵组的传动电机的功率高容量,使系统能量得以合理应用,减少系统发热和温
达10x132kW;某热连轧轧机AGC高压液压系统主升,提高系统效率。目前,蓄能器作为辅助动力源已
泵组的传动电机的功率高达7x160kW;某酸轧机组在各类液压设备中得到了广泛应用,成为实现液压系
的轧机低压液压系统主泵组的传动电机的功率高达统节能的重要技术手段之
6x110kW。显而易见,采用不同的泵组輸送功率的2关键液压阙的选用
差距可达近百千瓦。根据调研统计,目前国内大多数
液压阀的能耗表现在工作时,会引起阀及其连接
国有大中型企业在轧钢生产线上为主要设备(例如部位产生泄漏、内摩擦及发热等,如溢流阀的溢流损
轧机、剪机、矫直机等)的输送液压动力源的系统失,以及设在液压缸或马达的回油路上的背压阀的压
采用进口的柱塞泵,其他辅助设备采用国产柱塞泵作力损失等。
收稿日期:2013-12-24
作者简介:王磊(1972-),男,学士,高级工程师,现从事轧钢设备专业工作。E-mail:046741@baosteel.com。
第22期
王磊等:浅谈轧钢厂液压系统的节能减排
183
2.1带记忆功能的电磁换向阀的应用
却介质的工艺情况。上述参数对系统的散热冷却效果
在轧钢生产线的一般场合,液压缸或者液压马达至关重要。山东、河北某些地区处于盐碱地带,水质
的动作主要是双向,所以电磁换向阀几乎是应用最广碱性偏高,容易产生结垢等不利于冷却的现象。例如
泛的液压元件之一。尽管单个电磁换向的功耗较低山东东部沿海地区某钢厂的冷轧机组高压AGC液压
(约30W)但是其数量之多,也不容小视。例如在酸系统的油温在生产运行一段时间后一直偏高,甚至在
轧机组的轧机工作辊、中间辊以及支撑辊的锁紧装置冬天此种现象也常有发生,并且该板式换热器采用世
等的液压控制回路上采用带定位器的电磁换向阀界一流产品,材质为不锈钢304,面积达到30m2,
(俗称带“记忆”功能,即只需瞬间通电即完成换向夏天进水温度最高低于30℃。在排除质量故障以及
开关动作后,阀芯位置无需一直长时间得电来保设计失误后,拆除该换热器时发现由于水质问题导致
持),从而保证线寿命长,在高低温、防爆等场合板片结垢现象严重,影响了热交换效率,造成油温
有较高的安全性。
直居高不下,电能耗和冷却水量增加,间接造成水处
2.2比例阀加压力补偿器的应用
理的能耗提高。
从根本上讲,比例控制就是使输出与输入之间保3.2加热装置
持线性关系,使执行元件(机构)的动作能随着给
目前轧钢生产线上液压介质的加热主要采用油箱
定信号变化而准确、敏捷地反应。目前多数比例阀能插入式电加热器。液压介质的温升也是整个系统能量
满足这样的要求,但不少设备在使用中其执行机构的消耗较大的一部分。而决定加热能耗的因素主要有:
负载是不断変化的(步进梁系统),如果仅靠比例阀电加热器的功率、介质的黏度、输送管路的大小及长
实现的流量控制来实现对变负载的速度控制,在开环度、油箱的容积及结构、油箱的保温等。其中电加热
回路中是很难实现的,闭环回路从理论上是可行的,器的功率一般按照每立方米的容积配置1.5~2.0kW
但必须要求高速PLC和配套的高频响伺服比例阀或即可。介质的黏度主要是考虑国内南北方的冬季温差
伺服阀引。通过和压力补偿器的配套使用,可以保证大,一般在北方的机组考虑黏度比南方要略低。而液
在负载压力发生变化时系统或回路输出流量的稳定。压站尽量布置在靠近流量最大的用户点,并且有条件
例如在某轧钢生产线的步进梁行走机构中采用了比例的北方用户尽量将其布置在地下油库,管径的设计要
换向阀与压力补偿器的设计形式,运行很平稳,运行尽量考虑富余量小,这样除了减少设备投资还能减少
年来没有发生过钢卷倾翻等事故。在各种不带压力热量散发的面积。油箱的容积按照国家相关规范及设
补偿器的普通比例阀中,弹簧反馈型阀的流量分辨率计经验,一般取泵组最大工作流量的6~10倍,但是
为1:20,电反馈型阀的流量分辨率为1:100,而配置压基于目前的节能和绿色设计要求,油箱的容积在满足
力补偿器后这类阌的调节比可达到1:300,且整个压差生产的前提下尽量考虑倍数关系较小值;另外在北方
变化范围内的流量特性很好。所以压力补偿器与比