Пристрій гідравлічного видалення окалини

Пристрій гідравлічного видалення окалини, до складу якого входять з'єднані трубопроводами насос, розподільник робочої рідини та колектори гідрозбиву, а також електродвигун із системою керування, який відрізняється тим, що він обладнаний датчиком тиску, встановленим на ділянці трубопроводу між розподільником і колекторами, а система керування електродвигуном включає частотний перетворювач, при цьому насос і електродвигун виконані з можливістю безступінчастого регулювання швидкості обертання. (19) (21) a200900147 (22) 09.01.2009 (24) 10.11.2010 (46) 10.11.2010, Бюл.№ 21, 2010 р. (72) СУКОВ ГЕНАДІЙ СЕРГІЙОВИЧ, БІЛОБРОВ ЮРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, КОЖЕВНІКОВ ГЕОРГІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ЛИТВИНОВ ВОЛОДИМИР ІЛЛІЧ, БРАЖНОВ ВОЛОДИМИР ФЕДОРОВИЧ, ОЛЬХОВСЬКИЙ МАКСИМ ОЛЕКСІЙОВИЧ, ЛЄБЄДЄВ СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ (73) ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "НОВОКРАМАТОРСЬКИЙ МАШИНОБУДІВНИЙ ЗА 3 колекторів. Потім пневморозподільники закривають клапани, припиняючи подачу води на поверхню листа. Електродвигун пристрою працює з постійною швидкістю як при наявності листа в зоні колекторів, так і при його відсутності. Це приводить до збільшення енергетичних витрат, тому що при відсутності листа в районі колекторів пристрою гідрозбиву гідравлічна муфта дозволяє розвантажити електродвигун від робочого моменту з боку насоса, і декілька знизити витрати енергії, однак під час відсутності гарячого листа між колекторами пристрою, електродвигун, обертаючись у холосту, споживає енергію холостого ходу, яка не піддана зміні. Підвищені витрати енергії при видаленні окалини на описуваному пристрої обумовлені також тим, що електродвигун не може змінювати швидкість обертання. Це унеможливлює плавну зміну тиску гідрозбиву і регулювання ударного тиску струменя рідини на поверхню прокату залежно від марки стали листа, що підлягає очищенню від окалини, її параметрів, а також умов прокатки. Тому очищення від окалини гарячих листів здійснюють струменем рідини, що надходить із колекторів з максимальним тиском, а це приводить до збільшення енергії, затрачуваної на його створення. Таким чином, при реалізації способу видалення окалини з поверхні сталевих листів струменем води високого тиску на обладнанні, яким управляють згідно наведеного вище опису, мають місце значні витрати електроенергії. До основи корисної моделі поставлене завдання зниження енергетичних витрат при експлуатації пристрою гідравлічного видалення окалини. Поставлене завдання вирішується за рахунок технічного результату, що полягає в зниженні швидкості обертання електродвигуна на холостому ходу і у можливості регулювання ударного тиску струменя рідини на поверхню прокату. Для досягнення вищевказаного технічного результату пристрій гідравлічного видалення окалини, до складу якого входять з'єднані трубопроводами насос, розподільник робочої рідини і колектори гідрозбиву, а також електродвигун із системою керування, відповідно до корисної моделі обладнаний датчиком тиску, встановленим на ділянці трубопроводу між розподільником і колекторами, а система керування електродвигуном включає частотний перетворювач, при цьому насос і електродвигун виконані з можливістю безступінчастого регулювання швидкості обертання. Для досягнення вищевказаного технічного результату в способі керування пристроєм гідравлічного видалення окалини, при якому після одержання сигналу про наявність листа в зоні колекторів гідрозбиву включають розподільник, що подає робочу рідину в колектори і підвищують оберти насоса при працюючому електродвигуні, відповідно до корисної моделі після включення розподільника контролюють показання датчика тиску, і за допомогою частотного перетворювача збільшують число обертів електродвигуна і насоса до величини, що забезпечує технологічно завда 54254 4 ний тиск робочої рідини, що подається в колектори гідрозбиву. Сутність корисної моделі полягає в наступному. При відсутності гарячого листа, що підлягає очищенню, у зоні колекторів за допомогою частотного перетворювача змінюють частоту живлячої напруги, за рахунок чого знижують швидкість обертання двигуна - привода насоса, що приводить до скорочення споживання енергії на холостому ходу електродвигуна. При підході до пристрою гідрозбиву гарячого листа, що підлягає очищенню від окалини, система керування пристроєм з використанням частотного перетворювача електродвигуна, що приводить в обертання робочі органи насоса, налагоджує його на швидкісний режим, при якому насос подає у вузли пристрою робочу рідину під тиском, що забезпечує завдану ударну силу струменя рідини, що виходить із колекторів, яка залежить від марки стали листа, його параметрів і інших факторів, при створенні якої споживається відповідна кількість енергії, а не максимальна, як було в прототипі, що приводить до скорочення енерговитрат на роботу пристрою. У результаті порівняльного аналізу пропонованого пристрою гідравлічного видалення окалини із прототипом встановлено, що вони мають наступні загальні ознаки: насос, розподільник робочої рідини і колектори гідрозбива, з'єднані трубопроводами: електродвигун із системою керування; і відмітні ознаки: обладнання датчиком тиску і частотним перетворювачем; розміщення датчика тиску на ділянці трубопроводу між розподільником і колекторами; включення в систему керування електродвигуном частотного перетворювача: виконання насоса та електродвигуна з можливістю безступінчастого регулювання швидкості обертання. У результаті порівняльного аналізу способу керування пристроєм, гідравлічного видалення окалини, що заявляється, і прототипу встановлено, що вони мають наступні загальні ознаки: після одержання сигналу про наявність листа в зоні колекторів гідрозбиву включення розподільника, що подає робочу рідину в колектори; після одержання сигналу про наявність листа в зоні колекторів гідрозбиву підвищення обертів насоса при працюючому електродвигуні; і відмітні ознаки: після включення розподільника контроль показань датчика тиску; збільшення за допомогою частотного перетворювача числа обертів електродвигуна і насоса до величини, що забезпечує технологічно завданий тиск робочої рідини, що подається в колектори гідрозбиву. Таким чином, пропоновані пристрій гідравлічного видалення окалини і спосіб керування пристроєм гідравлічного видалення окалини мають нові елементи, нові зв'язки між елементами і нові розміщення елементів, а також нові операції та 5 нову послідовність операцій. Між відмітними ознаками та технічним результатом, що досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки тому, що пристрій гідравлічного видалення окалини обладнаний датчиком тиску, встановленим на ділянці трубопроводу між розподільником і колекторами, система керування електродвигуном включає частотний перетворювач, а насос і електродвигун виконані з можливістю безступінчастого регулювання швидкості обертання, стало можливим, по сигналу від датчика тиску визначати відхилення величини тиску від необхідного значення, змінювати за допомогою частотного перетворювача частоту обертання електродвигуна, змінювати тиск і витрату робочої рідини, що подається на поверхню прокату, і плавно регулювати ударний тиск струменя рідини, досягаючи необхідної величини, що визначається залежно від марки сталі прокату, який очищують від окалини, затрачаючи при цьому оптимальну (необхідну та достатню для сбиву окалини з прокату даної марки сталі) кількість енергії, що приводить до зниження витрат електроенергії, споживаної пристроєм для гідравлічного видалення окалини. Крім того, завдяки тому, що в способі керування пристроєм гідравлічного видалення окалини, який заявляється, після включення розподільника контролюють показання датчика тиску, і за допомогою частотного перетворювача збільшують число обертів електродвигуна та насоса до величини, що забезпечує технологічно завданий тиск робочої рідини, що подається в колектори гідрозбиву, стала можливою робота пристрою у режимах, при яких видалення окалини відбувається під впливом струменя рідини, що подається на поверхню прокату із завданим ударним тиском, забезпечуваним відповідною величиною тиску насоса, у тому числі меншою, чим може розвити насос, що приводить до скорочення споживання енергії пристроєм для гідравлічного видалення окалини. Все вищесказане забезпечує скорочення споживання електроенергії пристроєм для видалення окалини при керуванні його роботою описаним способом. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б одної з них не забезпечує досягнення технічного результату. Технічне рішення, що заявляється, промислове застосовано, тому що його технічне і технологічне використання не представляє труднощів. З використанням рішення, що заявляється, виконаний робочий проект для стана 2500 гарячої прокатки Магнітогорського металургійного комбінату. Таким чином, технічному рішенню, що заявляється, може бути надана правова охорона, тому що воно є новим, має винахідницький рівень і промислове застосовано, тобто відповідає всім критеріям винаходу. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому зображений пристрій, на якому реалізується спосіб гідравлічного видалення окалини, що заявляється. 54254 6 Якість гідравлічного видалення окалини з поверхні сталевого листа визначається, у першу чергу, величиною ударного тиску струменя робочої рідини. Окалина - це результат окислювання гарячого металу в навколишнім середовищі. Залежно від умов нагрівання можуть утворюватися різні види окалини. Залежно від виду окалини, що утворюється, визначається необхідне ударне зусилля для її ефективного видалення. Так для кременисто-марганцевих сталей потрібні більші ударні тиски, для вуглицевих сталей - значно менші. До складу пристрою гідравлічного видалення окалини із плоского прокату (на кресленні показаний тонко, тому що не входить в обсяг захисту) входять регульований відцентровий насос 1, зчленований з електродвигуном 2 зі змінною швидкістю обертання. У систему керування пристроєм входить перетворювач частоти 3, з'єднаний з електродвигуном 2 і призначений для керування його швидкістю обертання. До насоса 1 через нагнітальний трубопровід приєднаний поршневий розподільник 4 із пневмоприводом, що призначений для керування подачею робочої рідини до колекторів 5 пристрою гідрозбиву. На ділянці напірного трубопроводу між розподільником 4 і колекторами 5 встановлений датчик тиску 6. Перед колекторами 5 у лінії стана встановлений датчик наявності металу 7. Видалення окалини із плоского прокату реалізується на пристрої, яким управляють наступним способом. Коли в лінії прокатки перед колекторами 5 пристрою гідрозбиву немає листа металу, сигнал від датчика 7 відсутній, а електродвигун 2 і насос 1 обертаються з мінімальною швидкістю, обмежуючи тиск подаваної робочої рідини. При цьому має місце економія електроенергії, споживаної вузлами, з мережі. При підході листа до колекторів 5 пристрою гідрозбиву по сигналі від датчика 7 наявності металу пневмопривод відкриває поршневий розподільник 4 і вода подається на поверхню листа. При цьому частотний перетворювач 3 розганяє електродвигун 2, що приводить до збільшення тиску в колекторах 5 гідрозбиву до технологічно необхідного, що забезпечує якісне видалення окалини з листа із завданими параметрами, завданої марки сталі за даних умов прокатки, і яке контролюється датчиком тиску 6. Величина тиску задається залежно від марки сталі листа, що підлягає очищенню від окалини. При виході металевого листа із зони колекторів 5 гідрозбиву по сигналу від датчика 7 наявності металу швидкість обертання електродвигуна 2 знижується до мінімальної, що веде до зменшення тиску води, що подається насосом 1 у трубопровід системи, а поршневий розподільник 4 перемикається в закрите положення. При надходженні наступного металевого листа до пристрою гідрозбиву цикл роботи повторюється, при цьому датчик тиску 6 спрацьовує на відповідну величину тиску, обумовлену матеріалом листа, його параметрами та іншими технологічними факторами, що забезпечує необхідну ударну силу струменя рідини для якісного видалення поверхневої окалини. Насосний агрегат у рішенні, що заявляється, 7 54254 розрахований не на видалення найбільше окалини, що видаляється найважче, як це було у прототипі, а має можливість плавного регулювання швидкості обертання двигуна, що дозволяє змінювати тиск гідрозбиву залежно від марки сталі, параметрів листа та умов прокатки. Зміна тиску спричиняє зміни витрат води та кількості споживаної потужності. Можливість регулювання швидкості обертання електродвигуна зміною частоти дозволяє одержати в порівнянні із прототипом економію електроенергії: при відсутності в лінії прокатки перед колекторами гідрозбиву металевого листа, за рахунок можливості перемикання електродвигуна на обертання з мінімальною швидкістю за рахунок можливості створення необхідного тиску для видалення окалини з металевого листа завданої марки сталі із завданими параметрами та з урахуванням умов прокатки, величина якого менше, ніж може розвити насос, електродвигун обертається зі швидкістю, яка менше номінальної. При роботі пристрою гідрозбиву має місце зношування сопел колекторів, яке компенсується наступним чином. При зношуванні сопел відбува Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 ється збільшення їхньої пропускної здатності, що приводить до зниження тиску в колекторах гідрозбиву, що фіксується датчиком тиску. По сигналу від датчика тиску визначається відхилення тиску від завданого, і відповідно до нього частотний перетворювач розганяє електродвигун, що приводить до збільшення тиску рідини в колекторах гідрозбиву до завданого. Із усього вищевикладеного видно, що завдяки використанню пристрою, виготовленого відповідно до формули винаходу, для реалізації заявляємого способу видалення окалини, стало можливим змінювати за допомогою частотного перетворювача частоту обертання електродвигуна, змінювати тиск і витрату робочої рідини, що подається на поверхню гарячого прокату, і плавно регулювати ударний тиск струменя рідини, досягаючи технологічно необхідної величини, яка залежить від марки сталі прокату, який очищують від окалини, затрачаючи при цьому оптимальну, тобто те, що необхідну та достатню для сбиву окалини з поверхні прокату завданої марки сталі, кількість енергії, що приводить до зниження витрат електроенергії, споживаної пристроєм для гідравлічного видалення окалини. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601