CN105781961B - 工艺泵组机封冷却水循环复用装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用天然冷空气或水的冷却设备领域，具体为一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置及其使用方法。一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置，包括水箱(1)、进水管(31)和出水管(32)，其特征是：还包括泵组单元(2)、冷却水管(33)、回水管(34)、补水管(35)、补水阀(41)、调节阀(42)、水泵(51)、过滤器(52)和冷却器(53)等。一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：a.水箱补水；b.机封冷却；c.水温控制；d.水压控制。本发明能耗低，占地面积小，自动化程度高。

Description

工艺泵组机封冷却水循环复用装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及应用天然冷空气或水的冷却设备领域，具体为一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置及其使用方法。

本发明涉及冷轧及带钢处理线循环***的工艺泵组机封冷却水的循环复用***和装置，包括本***装置中涉及的控制方法和措施。

背景技术

目前，在冷轧及带钢处理生产线（包括镀锌机组、镀锡机组、连退机组、酸洗机组、轧机乳化液循环***等）上，工艺泵组多采用机械密封型式，而机械密封在工作中密封面是相对运动的，温度过高会导致汽化，损坏机械密封，必须采用冷却水对机械密封实施冷却。

现有机组中，冷却水多采用工业水一次使用后直接排入废水地沟后进入废水坑最终至能介废水车间，一方面严重浪费了水资源，另一方面增加废水处理***的一次投资和运行成本。

目前也有技术试图对冷却水进行回收以循环复用，但在如何保证冷却水循环复用过程中的水质、水量、水压和水温几个方面不能很好的解决，且在故障状态下无法连续不间断供水，这导致冷却水循环复用技术难以适应生产条件，无法推广使用。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种节省冷却用水又能满足循环复用要求的冷却方法，本发明公开了一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置及其使用方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置，包括水箱、进水管、出水管和机械密封泵组，水箱由顶板、底板和侧板拼合成封闭型壳体，水箱上设有进水口、出水口、回水口和溢水口，水箱的进水口通过进水管连接补水水源，水箱的出水口通过出水管连接机械密封泵组，其特征是：还包括冷却水管、回水管、补水管、泵组水管、补水阀、调节阀、进水阀、水泵、过滤器、冷却器、电导率计、液位传感器、温度传感器、压力传感器和控制器，

水箱的进水口和回水口都设于水箱的顶部，水箱的出水口设于水箱的底部，水箱的回水口和溢水口设于水箱的一侧，水箱的进水口和出水口设于水箱的另一侧，当电导率升高开启补水阀后，补充的新水从水箱的一侧注入，溢流出水从箱体的另一侧流出，使得电导率高的水从水箱内优先排出，从而使得水箱内水的电导率下降；

进水管上串联有补水阀；

水箱的出水口连接出水管的前端，出水管上从前端至后端依次串联水泵、过滤器和冷却器的一组换热单元，冷却器的另一组换热单元串联在冷却水管上，冷却器的两组换热单元互相热交换，冷却水管上还串联有调节阀，冷却水管内循环供应冷却水；

水箱的回水口连接回水管；

进水管和出水管之间用串联有补水阀的补水管连接；

泵组单元包括进水阀、机械密封泵组和泵组水管，进水阀和机械密封泵组依次串联在泵组水管上，各个泵组单元依次并联在出水管和回水管之间；

水箱内设有电导率计和液位传感器，出水管的冷却器和泵组单元之间设有温度传感器和压力传感器；

机械密封泵组、补水阀、调节阀、进水阀、水泵、电导率计、液位传感器、温度传感器和压力传感器都通过信号线连接控制器，控制器内设有水箱水位的上限值H_Max和下限值H_min、水箱内储水电导率的上限值G_Max和下限值G_min、出水管内水温的上限值T_Max和下限值T_min、出水管内水压的上限值P_Max和下限值T_min。

所述的工艺泵组机封冷却水循环复用装置，其特征是：

水泵选用变频电机驱动的液下泵，若水泵的数量多于1台时则各台水泵之间并联连接组成水泵组后再串联在出水管上，水泵和冷却器都固定在水箱的顶板上，形成一体化装置以减少占地面积；

补水阀和进水阀都选用电磁阀，调节阀选用气动阀，过滤器选用Y型，控制器选用可编程控制器。

所述的工艺泵组机封冷却水循环复用装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：

a. 水箱补水：若液位传感器测得水箱内的水位降至下限值H_min时，或者，若电导率计测得水箱内储水的电导率升至上限值G_Max时，控制器控制进水管上的补水阀开启，通过进水管从补水水源向水箱补水，直至水位升至上限值H_Max并且电导率降至下限值G_min时，控制器控制进水管上的补水阀关闭，停止补水，这样保持水箱内的水位在H_min至H_Max之间，并且水的电导率在G_min至G_Max，保证后续的水泵能正常供水，同时保持水质的稳定；

b. 机封冷却：机械密封泵组和进水阀、机械密封泵组和水泵都实施联锁控制，当机械密封泵组运行时，控制器控制进水阀开启、水泵运行，当机械密封泵组停运时，控制器控制进水阀关闭、水泵停运；

水泵运行时，水泵从水箱内抽出机封冷却水经出水管输向各个泵组单元向各个机械密封泵组实施冷却，出水管上设有过滤器对机封冷却水实施过滤，若水泵的数量多于1台时则当1台水泵停运时另1台水泵立即启动运行；

机封冷却水对泵组单元的机械密封泵组实施冷却后从回水管流回水箱；

c. 水温控制：机封冷却水在吸收了机械密封泵组的热量后温度上升，若温度传感器测得出水管内的水温升至上限值T_Max时，控制器控制调节阀开启，冷却水管内循环供应冷却水，冷却器通过两组换热单元互相热交换对出水管内的机封冷却水实施冷却，直至水温降至下限值T_min时，控制器控制调节阀关闭，停止冷却，这样保持出水管内的水温在T_min至T_Max之间；

d. 水压控制：为防止串联了过滤器和冷却器的出水管因堵塞而影响机械密封泵组的正常运行，若压力传感器测得出水管内的水压降至下限值P_min时，控制器控制补水管上的补水阀开启，补水水源的来水从进水管经补水管直接流至出水管再流至泵组水管对机械密封泵组实施冷却，直至水压升至上限值P_Max时，控制器控制补水管上的补水阀关闭，停止直接补水。

所述的工艺泵组机封冷却水循环复用装置的使用方法，其特征是：

步骤b时，水泵采用变频控制，水泵的输入频率根据出水管上的压力传感器测得的水压值由控制器实施PID调节控制，保证出水管内机封冷却水的供水压力，达到节约能耗的效果；

步骤c时，调节阀的开度根据出水管上的温度传感器测得的水温值由控制器实施PID调节控制，从而维持出水管内机封冷却水的温度范围。

本发明解决了机封冷却水循环复用过程中的水量、水压、水温、水质以及故障状态的供水等问题，解决了目前***中机封冷却水直排造成水资源严重浪费和间接使得废水处理***一次投资和运行成本增加的问题，达到全自动无故障复用的功能，并通过设置变频供水泵使得***能耗进一步降低，本发明除可应用在冷轧及带钢处理线（包括镀锌机组、镀锡机组、连退机组、酸洗机组、轧机乳化液循环***等）等领域外，还可应用于冶金行业其他工艺泵组***中，并可进一步推广应用于化工行业的工艺泵组***中。

本发明稳定可靠，具有保证水质、水量和水温等完善的供给功能，并能保证在事故状态下保证不间断供水的能力，并具有能耗低，占地面积小，自动化程度高等优点。本发明的有益效果是：

(1) 通过液位控制，保证工业水箱的正常自动补水；

(2) 通过温度控制，保证机封冷却水循环复用的温度；

(3) 通过压力控制，保证机封冷却水循环复用的压力；

(4) 通过压力变送器和管道补水阀的联锁控制，确保在故障状态下，自动开启管道补水阀，保证在故障状态下的连续不间断供给；

(5) 通过电导率控制，保证机封冷却水循环复用的水质；

(6) 一体化集成设计，占地面积小；

(7) 采用PLC控制，自动化程度高；

(8) 采用变频泵，保证在工艺泵组工作泵减少的情况，对变频泵进行控制，降低能耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中机械密封泵组、补水阀、调节阀、进水阀、水泵、电导率计、液位传感器、温度传感器、压力传感器和控制器的连接示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置，包括水箱1、机械密封泵组21、进水管31、出水管32、冷却水管33、回水管34、补水管35、泵组水管36、补水阀41、调节阀42、进水阀43、水泵51、过滤器52、冷却器53、电导率计61、液位传感器62、温度传感器63、压力传感器64和控制器7，如图1所示，具体结构是：

水箱1由顶板、底板和侧板拼合成封闭型壳体，水箱1上设有进水口、出水口、回水口和溢水口，水箱1的进水口和回水口都设于水箱1的顶部，水箱1的出水口设于水箱1的底部，水箱1的回水口和溢水口设于水箱1的一侧，水箱1的进水口和出水口设于水箱1的另一侧，当电导率升高开启补水阀41后，补充的新水从水箱1的一侧注入，溢流出水从箱体的另一侧流出，使得电导率高的水从水箱1内优先排出，从而使得水箱1内水的电导率下降；

水箱1的进水口通过串联有补水阀41的进水管31连接补水水源；

水箱1的出水口连接出水管32的前端，出水管32上从前端至后端依次串联水泵51、过滤器52和冷却器53的一组换热单元，冷却器53的另一组换热单元串联在冷却水管33上，冷却器53的两组换热单元互相热交换，冷却水管33上还串联有调节阀42，冷却水管33内循环供应冷却水；

水箱1的回水口连接回水管34；

进水管31和出水管32之间用串联有补水阀41的补水管35连接；

泵组单元2包括进水阀43、机械密封泵组21和泵组水管36，进水阀43和机械密封泵组21依次串联在泵组水管36上，各个泵组单元2依次并联在出水管32和回水管34之间；

水箱1内设有电导率计61和液位传感器62，出水管32的冷却器53和泵组单元2之间设有温度传感器63和压力传感器64；

如图2所示，机械密封泵组21、补水阀41、调节阀42、进水阀43、水泵51、电导率计61、液位传感器62、温度传感器63和压力传感器64都通过信号线连接控制器7，控制器7内设有水箱1水位的上限值H_Max和下限值H_min、水箱1内储水电导率的上限值G_Max和下限值G_min、出水管32内水温的上限值T_Max和下限值T_min、出水管32内水压的上限值P_Max和下限值T_min。

本实施例中，水泵51选用变频电机驱动的液下泵，若水泵51的数量多于1台时则各台水泵51之间并联连接组成水泵组后再串联在出水管32上，水泵51和冷却器53都固定在水箱1的顶板上，形成一体化装置以减少占地面积；

图1中箭头所示为水流方向；为简便清晰起见，图1中水泵51和冷却器53都未画在水箱1内。

补水阀41和进水阀43都选用电磁阀，调节阀42选用气动阀，过滤器52选用Y型，控制器7选用可编程控制器。

本实施例使用时，按如下步骤实施：

a. 水箱补水：若液位传感器62测得水箱1内的水位降至下限值H_min时，或者，若电导率计61测得水箱1内储水的电导率升至上限值G_Max时，控制器7控制进水管31上的补水阀41开启，通过进水管31从补水水源向水箱1补水，直至水位升至上限值H_Max并且电导率降至下限值G_min时，控制器7控制进水管31上的补水阀41关闭，停止补水，这样保持水箱1内的水位在H_min至H_Max之间，并且水的电导率在G_min至G_Max，保证后续的水泵51能正常供水，同时保持水质的稳定；

b. 机封冷却：机械密封泵组21和进水阀43、机械密封泵组21和水泵51都实施联锁控制，当机械密封泵组21运行时，控制器7控制进水阀43开启、水泵51运行，当机械密封泵组21停运时，控制器7控制进水阀43关闭、水泵51停运；

水泵51运行时，水泵51从水箱1内抽出机封冷却水经出水管32输向各个泵组单元2向各个机械密封泵组21实施冷却，出水管32上设有过滤器52对机封冷却水实施过滤，若水泵51的数量多于1台时则当1台水泵51停运时另1台水泵51立即启动运行；

机封冷却水对泵组单元2的机械密封泵组21实施冷却后从回水管34流回水箱1；

设泵组单元2的总数量为n，每台机械密封泵组21所需的冷却水量为Q，则供水泵51所需的额定输出流量为nQ，压力为P；本实施例中，水泵51采用变频控制，水泵51的输入频率根据出水管32上的压力传感器64测得的水压值由控制器7实施PID调节控制，保证出水管32内机封冷却水的供水压力，达到节约能耗的效果；

c. 水温控制：机封冷却水在吸收了机械密封泵组21的热量后温度上升，若温度传感器63测得出水管32内的水温升至上限值T_Max时，控制器7控制调节阀42开启，冷却水管33内循环供应冷却水，冷却器53通过两组换热单元互相热交换对出水管32内的机封冷却水实施冷却，直至水温降至下限值T_min时，控制器7控制调节阀42关闭，停止冷却，这样保持出水管32内的水温在T_min至T_Max之间；

本实施例中，调节阀42的开度根据出水管32上的温度传感器63测得的水温值由控制器7实施PID调节控制，从而维持出水管32内机封冷却水的温度范围；

d. 水压控制：为防止串联了过滤器52和冷却器53的出水管32因堵塞而影响机械密封泵组21的正常运行，若压力传感器64测得出水管32内的水压降至下限值P_min时，控制器7控制补水管35上的补水阀41开启，补水水源的来水从进水管31经补水管35直接流至出水管32再流至泵组水管36对机械密封泵组21实施冷却，直至水压升至上限值P_Max时，控制器7控制补水管35上的补水阀41关闭，停止直接补水。

Claims (2)

1.一种工艺泵组机封冷却水循环复用装置的使用方法，所述的工艺泵组机封冷却水循环复用装置，包括水箱(1)、进水管(31)、出水管(32)、机械密封泵组(21)、冷却水管(33)、回水管(34)、补水管(35)、泵组水管(36)、补水阀(41)、调节阀(42)、进水阀(43)、水泵(51)、过滤器(52)、冷却器(53)、电导率计(61)、液位传感器(62)、温度传感器(63)、压力传感器(64)和控制器(7)，

水箱(1)由顶板、底板和侧板拼合成封闭型壳体，水箱(1)上设有进水口、出水口、回水口和溢水口，水箱(1)的进水口通过进水管(31)连接补水水源，水箱(1)的出水口通过出水管(32)连接机械密封泵组(21)，

水箱(1)的进水口和回水口都设于水箱(1)的顶部，水箱(1)的出水口设于水箱(1)的底部，水箱(1)的回水口和溢水口设于水箱(1)的一侧，水箱(1)的进水口和出水口设于水箱(1)的另一侧；

进水管(31)上串联有补水阀(41)；

水箱(1)的出水口连接出水管(32)的前端，出水管(32)上从前端至后端依次串联水泵(51)、过滤器(52)和冷却器(53)的一组换热单元，冷却器(53)的另一组换热单元串联在冷却水管(33)上，冷却器(53)的两组换热单元互相热交换，冷却水管(33)上还串联有调节阀(42)，冷却水管(33)内循环供应冷却水；

水箱(1)的回水口连接回水管(34)；

进水管(31)和出水管(32)之间用串联有补水阀(41)的补水管(35)连接；

泵组单元(2)包括进水阀(43)、机械密封泵组(21)和泵组水管(36)，进水阀(43)和机械密封泵组(21)依次串联在泵组水管(36)上，各个泵组单元(2)依次并联在出水管(32)和回水管(34)之间；

水箱(1)内设有电导率计(61)和液位传感器(62)，出水管(32)的冷却器(53)和泵组单元(2)之间设有温度传感器(63)和压力传感器(64)；

机械密封泵组(21)、补水阀(41)、调节阀(42)、进水阀(43)、水泵(51)、电导率计(61)、液位传感器(62)、温度传感器(63)和压力传感器(64)都通过信号线连接控制器(7)，控制器(7)内设有水箱(1)水位的上限值H_Max和下限值H_min、水箱(1)内储水电导率的上限值G_Max和下限值G_min、出水管(32)内水温的上限值T_Max和下限值T_min、出水管(32)内水压的上限值P_Max和下限值T_min；

水泵(51)选用变频电机驱动的液下泵，若水泵(51)的数量多于1台时则各台水泵(51)之间并联连接组成水泵组后再串联在出水管(32)上，水泵(51)和冷却器(53)都固定在水箱(1)的顶板上；

补水阀(41)和进水阀(43)都选用电磁阀，调节阀(42)选用气动阀，过滤器(52)选用Y型，控制器(7)选用可编程控制器；

其特征是：按如下步骤实施：

a. 水箱补水：若液位传感器(62)测得水箱(1)内的水位降至下限值H_min时，或者，若电导率计(61)测得水箱(1)内储水的电导率升至上限值G_Max时，控制器(7)控制进水管(31)上的补水阀(41)开启，通过进水管(31)从补水水源向水箱(1)补水，直至水位升至上限值H_Max并且电导率降至下限值G_min时，控制器(7)控制进水管(31)上的补水阀(41)关闭，停止补水；

b. 机封冷却：机械密封泵组(21)和进水阀(43)、机械密封泵组(21)和水泵(51)都实施联锁控制，当机械密封泵组(21)运行时，控制器(7)控制进水阀(43)开启、水泵(51)运行，当机械密封泵组(21)停运时，控制器(7)控制进水阀(43)关闭、水泵(51)停运；

水泵(51)运行时，水泵(51)从水箱(1)内抽出机封冷却水经出水管(32)输向各个泵组单元(2)向各个机械密封泵组(21)实施冷却，出水管(32)上设有过滤器(52)对机封冷却水实施过滤，若水泵(51)的数量多于1台时则当1台水泵(51)停运时另1台水泵(51)立即启动运行；

机封冷却水对泵组单元(2)的机械密封泵组(21)实施冷却后从回水管(34)流回水箱(1)；

c. 水温控制：机封冷却水在吸收了机械密封泵组(21)的热量后温度上升，若温度传感器(63)测得出水管(32)内的水温升至上限值T_Max时，控制器(7)控制调节阀(42)开启，冷却水管(33)内循环供应冷却水，冷却器(53)通过两组换热单元互相热交换对出水管(32)内的机封冷却水实施冷却，直至水温降至下限值T_min时，控制器(7)控制调节阀(42)关闭，停止冷却；

d. 水压控制：若压力传感器(64)测得出水管(32)内的水压降至下限值P_min时，控制器(7)控制补水管(35)上的补水阀(41)开启，补水水源的来水从进水管(31)经补水管(35)直接流至出水管(32)再流至泵组水管(36)对机械密封泵组(21)实施冷却，直至水压升至上限值P_Max时，控制器(7)控制补水管(35)上的补水阀(41)关闭，停止直接补水。

2.如权利要求1所述的工艺泵组机封冷却水循环复用装置的使用方法，其特征是：

步骤b时，水泵(51)采用变频控制，水泵(51)的输入频率根据出水管(32)上的压力传感器(64)测得的水压值由控制器(7)实施PID调节控制；

步骤c时，调节阀(42)的开度根据出水管(32)上的温度传感器(63)测得的水温值由控制器(7)实施PID调节控制。