金屬板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置的智能控制

孫偉(上海寶信軟件股份有限公司，上海 201203)

0 引言

在汽車用冷軋鋼板板材的鍍鋅處理中，借助冷卻塔氣霧冷卻裝置能有效實現平穩冷卻，保證凝固溫度的穩定性和合理性，減少溫差較大造成的質量影響，尤其是應用智能控制技術，更能提升工序管理和應用的綜合效果。

1 冷卻塔氣霧冷卻裝置概述

1.1 基礎工藝設備

主要包括以下設備：1)代號LT106的水箱，配置檢查液位計；2)代號J112.1和J112.2的兩臺循環供水泵；3)代號LCV128的供水切斷閥、代號FCV130的中央段脫鹽冷卻水流量調節閥和代號PCV122的脫鹽冷卻水壓力調壓閥PCV；4)排霧風機、霧化風機和氣刀風機；5)代號LCV133.1～LCV133.9的支路冷卻模塊電磁閥、代號LCV133.9～LCV133.11的邊部冷卻模塊電磁閥[1]。具體參數見表1。

表1 電力基礎參數一覽表

1.2 應用優勢

冷卻塔氣霧冷卻的過程就是利用霧化處理的方式，利用處理后的水滴或者是水滴-氣體混合物進行集中的噴射，從而有效實現鋼板表面冷卻處理，最關鍵的是，能建立終點溫度可控機制[2]。相較于噴霧換熱系數，氣霧換熱系數更高，且能有效減少冷卻的等待時間和冷卻長度。在實際技術應用的過程中，只需要調節水量就能對冷卻速度予以監督，從而保證相應的處理模式都在可控范圍內。另外，冷卻塔氣霧冷卻處理方式對于GA板和GI板應用更加具有優勢，顯著提升了鍍層的質量。

除此之外，在冷卻塔氣霧冷卻應用工序中，一般是采取多種冷卻模式、安全密封裝置以及水循環利用模式等，搭建完整的應用方案好控制體系，從根本上優化處理質量。特別是在智能控制技術全面發展的基礎上，結合聯鎖控制機制，就能對可能存在的異常情況進行安全聯鎖控制分析和約束，維持裝置運行的穩定性和安全性。

2 熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制方案

近幾年，隨著科學技術的不斷發展和進步，在金屬板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻處理工序中應用智能控制技術已經成為常態，能在維持運行質量的基礎上，打造更加合理的控制模式，為調試和運行工作的順利開展奠定堅實基礎[3]。

2.1 整體控制系統

在汽車用板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置應用方案內，要按照電氣控制的具體要求落實相應的智能控制方案。主要是應用西門子S7-300系統，為FOG獨立的一套PLC，包括1套遠程儀表柜ET200子站、1套馬達溫度采集ET200子站、3臺富士電機VP系列變頻器以及邊部擋板編碼器(見圖1)，通過PROFIBUS-DP現場總線網段連接。

圖1 系統配置示意圖

具體分布如下：1) 32#，主要是負責對泵站進行及時性的檢查，有效結合閥站信號完成數據的采集和后續處理工序的控制，最大化的提升整個系統的運行質量[4]；2) 63#，主要是建立遠程溫度檢測機制，能針對排霧風機、霧化風機、氣刀風機等基礎設備的線圈溫度予以核查，并及時監督軸承的溫度變化，避免出現異常；3) 7#，主要是氣刀風機變頻器結構，能對氣刀風機的運行速度和電流等基礎信息參數予以 采集，完成頻率控制工作，最大化的提升應用效率和綜合質量；4) 8#和9#，主要是霧化風機、排霧風機變頻器結構，針對對應設備的運行速度和電流進行頻率采集和實時性控制。具體參數見表2。

表2 風機和水泵數據一覽表

2.2 智能控制要求

在汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置應用的過程中，基本的處理模式主要分為兩類，一種是人工控溫、一種是智能化控溫，并且，針對不同的冷卻介質，也會采取對應的風冷處理和霧冷處理，依據現場操作流程和標準保證檢修過程能符合現場應用模式，最大化的進行操作處理[5]。

第一，手工應用模式。主要是在智能控制框架體系內，結合具體應用要求，由操作人員結合畫面啟停風機和循環供水泵的運行要求進行對應處理和操作，盡可能的實現設備的安全聯鎖。另外，畫面的人工控溫，是操作人員結合畫面情況判定流量的應用模式，然后手動設置冷卻器出口的基礎溫度，保證系統在自動控制冷卻水實際流量的同時能對帶鋼溫度予以監督。

第二，自動應用模式。主要是在智能控制系統運行的過程中，依據PLC完成畫面啟停風機和循環供水泵的控制工作，從而實現安全聯鎖。另外，在智能化溫度控制模式下，也能結合出口設置的溫度初始數值，按照模型自動配置轉速和水量，保證應用合理性[6]。

2.3 具體操作

2.3.1 電氣控制柜智能控制

作為霧冷系統控制體系的核心部分，電氣控制柜的PLC部分非常關鍵，在智能化技術依托下，主要是應用Profibus-DP網絡和光纖實現對邊部擋板和噴淋供水泵以及風機冷卻風扇和變頻馬達予以綜合控制。并且，能建立實時性的數據讀取工作。另外，在電氣控制柜中MCC馬達控制柜(見圖2)針對的是噴淋供水泵控制工作，能有效進行變頻柜、冷卻風扇等基礎元件的遠程控制，實現了綜合智能化處理的目標。

圖2 控制柜實況圖

除此之外，APC冷卻塔在實際應用中也要借助遠程控制柜進行處理，實現溫度和液位計的實時性處理，借助過濾器堵塞開關就能滿足信號采集工作要求，發揮智能控制的優勢[7]。

2.3.2 操作箱

在汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制模式中，要借助現場操作箱完成風機、循環供水泵的應用處理，一般是利用遠程智能控制完成設備啟動和停止操作。

首先，氣刀風機。參數為：AC380V 30kW，風量 9000m3/hr，風壓為 5.5kPa，利用遠程智能控制能實現變頻調速，借助馬達線圈和軸承座上設置的測溫計就能合理控溫。值得一提的是，在遠程智能操作模式中，系統會建立安全連鎖保護模塊，一旦出現停止狀態就無法繼續啟動，最大化維持了設備的運行安全性。

其次，排霧風機。參數為：AC380V 200kW，風量 123000m3/h，風壓為 3.2kPa。依舊是采取變頻控制機制，若是開啟遠程智能控制模式，則結合系統運行要求進行安全連鎖保護設定。在設備運行過程中，風機管道PT307運行壓力一般在運行在-1.7kPa左右，維持在智能控制約束范圍內，能有效打造合理的智能控制模式。

最后，霧化風機。參數為AC380V 200kW，風量 128000m3/h，風壓為 3.2kPa，系統根據要求自動運行霧化風機，霧化風機具有安全連鎖保護。

3 氣霧冷卻裝置智能改造調試成果

在汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置應用智能化改造處理工作后，能從根本上提高其運行質量和效率，打造較為完整的運維機制，也為不同控制模塊功能性優化提供保障。

第一，風冷功能調試優化。在應用智能控制系統后，能優化測試和機組運行質量，確保手動和自動操作工序都能按照標準化要求有序落實，從而大大提高系統設備的應用質量[8]。

第二，霧冷功能調試優化，在應用系統的過程中要想判定其運行是否穩定，就要結合調試結果各項控制參數進行判定。因為要考量調試本身存在的不確定性，因此，鋼種宜選擇對冷皺和邊浪不敏感的類型，確保能對機組智能控制系統的應用效果予以分析。利用智能改造機制能最大化的提升功能水平，實現霧冷功能的全面優化。

第三，整體系統功能的升級，應用汽車板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制系統，能有效減少人工手動處理的難度，提升應用效率和控制水平，建立完整的運維方案，從而借助遠程操作實現對應參數的調節，優化各個風機機組運行的效率，并且保證控制模式和處理效益都能最優化。

4 結語

總而言之，汽車用金屬板材熱鍍鋅冷卻塔氣霧冷卻裝置智能控制系統的應用和運行是提升整體工作效率的基礎，要結合運行標準和框架方案，建立健全完整的遠程控制體系，從而保證系統能發揮其優勢，為板材生產工作效率的全面進步奠定堅實基礎。