EP3896286A1 - Operation of a pump of a cooling device without the use of a multidimensional measured characteristic field - Google Patents

Operation of a pump of a cooling device without the use of a multidimensional measured characteristic field Download PDF

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Publication number
EP3896286A1
EP3896286A1 EP20169308.2A EP20169308A EP3896286A1 EP 3896286 A1 EP3896286 A1 EP 3896286A1 EP 20169308 A EP20169308 A EP 20169308A EP 3896286 A1 EP3896286 A1 EP 3896286A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
pump
control device
group
application devices
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20169308.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Weinzierl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Priority to EP20169308.2A priority Critical patent/EP3896286A1/en
Publication of EP3896286A1 publication Critical patent/EP3896286A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0066Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product

Definitions

  • the present invention is further based on a computer program that includes machine code that can be processed by a control device for a cooling device for cooling a hot rolled stock made of metal, the processing of the machine code by the control device causing the control device to operate the cooling device in accordance with such an operating method operates.
  • the present invention is further based on a control device for a cooling device for cooling a hot rolled stock made of metal, the control device being programmed with such a computer program so that the control device operates the cooling device according to such an operating method.
  • Cooling devices for cooling a hot rolled stock made of metal often have pumps by means of which water is fed to application devices (for example spray bars). This is particularly the case with so-called intensive cooling. So-called booster pumps are used here to apply the required water pressure. Valves are often arranged between the pumps and the application devices, by means of which the amounts of water that are applied to the hot rolling stock via the individual application devices can be additionally metered. However, it is also already known to use the pumps exclusively to adjust the water to be applied via the application devices. Purely by way of example in this context EP 3 599 037 A1 to be named.
  • the characteristic parameters of a valve are the working pressure on the inlet side of the valve, the opening position of the valve and the volume flow flowing through the valve. This procedure is for example in the WO 2013/143 925 A1 explained.
  • the control values for pumps to use two-dimensional fields of characteristics, by means of which the three characteristic parameters of the respective pumps can be related to one another, so that when two of the characteristic parameters are specified, the third characteristic parameter can be determined.
  • the characteristic parameters of a pump are the difference between the pump pressure generated on the output side of the pump and the suction pressure applied on the input side of the pump, the speed of the pump and the volume flow flowing through the pump. This procedure is also, for example, in the WO 2013/143 925 A1 explained.
  • valves it is already known for valves to use a one-dimensional characteristic curve to determine the control values, by means of which two of the characteristic parameters of the respective valve are related to one another for a reference value of the third characteristic parameter, a functional relationship being also known by means of which the Characteristic curve can be converted to another value of the third characteristic parameter. In this way, too, if two of the characteristic parameters are specified, the third characteristic parameter can be determined. This procedure is for example in the WO 2014/124 867 A1 and the WO 2019/115 145 A1 explained.
  • a characteristic curve is specified in which, for a reference pressure on the inlet side of the valve, the volume flow flowing through the valve is specified as a function of the opening position of the valve or, conversely, for a reference pressure on the inlet side of the valve, the opening position of the valve is specified as a function of the volume flow flowing through the valve.
  • the conversion to a different working pressure than the reference pressure is done by scaling the volume flow with the root of the quotient of the working pressure and the reference pressure. With the same opening position, the volume flow doubles, for example, at four times the reference pressure.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which the effort for determining a two-dimensional family of characteristics can also be avoided for pumps.
  • an operating method of the type mentioned is designed in that the control device determines the respective target speed of the respective pump either by means of a mathematical-analytical equation in which the respective group flow and the respective pressure difference to be applied are entered as input variables, or by utilizing a characteristic curve of the respective Pump determined, which is only dependent on one of the characteristic parameters of the respective pump and provides a single output variable.
  • the setpoint speed is thus determined without utilizing a characteristic curve.
  • a characteristic curve still has to be determined and stored in the control device.
  • the characteristic curve is not two-dimensional, but only one-dimensional. As part of the determination of the characteristic, it is therefore only necessary - similar to valves - to determine the only one-dimensional characteristic.
  • This procedure usually means that the internal flow resistance is constant.
  • the flow resistance can also be given as a mathematical-analytical function of the setpoint speed of the pump or of the group flow flowing through the pump.
  • the respective characteristic curve receives the setpoint speed of the respective pump as the input variable and an internal one as the output variable Provides flow resistance of the respective pump. In this case, the determination can be made in the same way as just explained. In contrast to the determination exclusively by means of a mathematical-analytical equation, the internal flow resistance is now given as a characteristic curve.
  • the respective characteristic curve supplies another of the characteristic parameters of the respective pump as an output variable and that the respective characteristic curve is related to a reference value of the third of the characteristic parameters of the respective pump.
  • This procedure is based on the basic principle that on the basis of a valid operating point of a pump - i.e. a certain pressure difference, a certain speed of the pump and the associated group current - further valid working points of the pump can be determined if both the speed of the pump and the group current are included scaled by a certain factor and the pressure difference continues to be scaled with the square of this factor. Starting from a valid operating point of the pump, a further valid operating point of the pump can thus be determined, for example, by doubling both the group current and the speed while at the same time quadrupling the pressure difference. This procedure is similar to the procedure for valves.
  • valves differs from the procedure for valves, however, in that, for valves, a quadrupling of the working pressure is required to double the current flowing through the valve, but the opening position of the valve is retained unchanged.
  • a correct working point of the pump only results again if the speed is also doubled.
  • the utilization of the respective characteristic curve can take place in that the control device scales the group current within the scope of the utilization of the respective characteristic curve with a respective factor, and the control device uses the setpoint speed determined on the basis of the respective characteristic curve scaled with the reciprocal of the respective factor and that the factor results from the root of the quotient of the respective reference pressure difference and the respective pressure difference to be applied.
  • a particularly preferred solution consists in that the respective characteristic curve receives the group current as an input variable and supplies the pressure difference as an output variable and that the reference value is a reference speed.
  • This solution has the particular advantage that the associated characteristic curve can be recorded easily and simply.
  • it is possible to precisely determine the required speed of the respective pump, even for small pressure differences. It is even possible - at least within certain limits - to determine the required speed of the pump for a negative pressure difference.
  • control device can determine the setpoint speed by scaling the reference speed with the reciprocal of a respective factor.
  • a1 is the factor.
  • ⁇ p1 is the desired pressure difference.
  • K1 is the characteristic and W1 is the group current.
  • the object is also achieved by a computer program with the features of claim 9.
  • the processing of the computer program has the effect that the control device operates the cooling device according to an operating method according to the invention.
  • control device having the features of claim 10.
  • the control device is programmed with a computer program according to the invention, so that the control device is the cooling device operates according to an operating method according to the invention.
  • the object is achieved by a cooling device for cooling hot rolled metal with the features of claim 11.
  • An advantageous embodiment of the cooling device is the subject of dependent claim 12.
  • a cooling device of the type mentioned at the outset has a control device according to the invention which operates the cooling device according to an operating method according to the invention.
  • At least one of the application devices is preferably arranged within a rolling train and / or is arranged upstream of the rolling train and / or is arranged downstream of the rolling train.
  • a cooling device 1 for cooling a hot rolling stock 2 made of metal has a number of cooling groups 3.
  • the cooling groups 3 each have a number of application devices 4.
  • Water 5 can be applied to the rolling stock 2 by means of the application devices.
  • the cooling groups 3 also each have a pump 6.
  • the respective pump 6 is arranged upstream of the application devices 4 of the respective cooling group 3.
  • the water 5 is pumped to the application devices 4 of the respective cooling group 3 by means of the respective pump 6.
  • the rolling stock 2 can be a rod-shaped rolling stock or a profile. Often it is a flat rolled product, i.e. a strip or heavy plate.
  • the metal from which the rolling stock 2 is made is in many cases steel or aluminum.
  • the rolling stock 2 can also consist of another metal, for example copper.
  • the rolling stock 2 generally passes through the cooling device 1 in a transport direction x at a transport speed v while the water 5 is being applied to the rolling stock 2.
  • the application devices 4 are often designed as spray bars.
  • the application devices 4 are shown in FIG FIG 1 arranged exclusively above the rolling stock 2. However, this is of subordinate importance in the context of the present invention.
  • the application devices 4 could also be arranged below the rolling stock 2, or both above and below the rolling stock 2, or they could also be arranged differently.
  • the number of cooling groups 3 can be determined as required. Likewise, the number of application devices 4 per Cooling group 3 can be determined as required. In a theoretical minimum configuration, there is only a single cooling group 3, which also has only a single application device 4. As a rule, however, the number of application devices 4 is greater than 1. In this case, too, it is possible that only a single pump 6 is present, that is to say that all application devices 4 of the cooling device 1 are supplied with water 5 via the same pump 6. In this case, the application devices 4 of the cooling device 1 form a single cooling group 3. Alternatively, it is possible that each individual application device 4 is assigned its own pump 6, so that each application device 4 is assigned its own pump 6.
  • cooling groups 3 there are several cooling groups 3, each of which has only a single application device 4 and the associated pump 6.
  • y cooling groups 3 are formed, each cooling group 3 having z application devices 4.
  • y can have a value of 2, 4, or 8.
  • z can have a value between 2 and 10.
  • FIG 1 an embodiment is shown in which two cooling groups 3 are present, each having two application devices 4.
  • pump is used in the generic sense in the context of the present invention.
  • a single pump 6 there can also be a plurality of pumps which are arranged in series one behind the other and or parallel to one another.
  • the pumps 6 can in particular be designed as centrifugal pumps.
  • valves 7 are arranged upstream of the application devices 4, so that the quantities of water 5 flowing through the application devices 4 can also be individually adjusted if several application devices 4 are supplied with water 5 via one and the same pump 6.
  • the valves 7 in particular in the case of a 1: 1 assignment of the pumps 6 to the application devices 4, that is to say in the event that the cooling groups 3 each have only a single application device 4, the valves 7 however, this may be omitted.
  • the valves 7 can in particular be designed as control valves.
  • Control valves are valves which, in addition to a (maximally) open and a closed position, can assume any or almost any intermediate position. This is in contrast to switching valves, in which only the (maximum) open and closed positions can be assumed.
  • the cooling device 1 has a control device 8.
  • the control device 8 is generally designed as a software-programmable control device. This is in FIG 1 indicated by the fact that the characters “ ⁇ P” for “microprocessor” are drawn in the control device 8.
  • the control device 8 is programmed with a computer program 9.
  • the computer program 9 comprises machine code 10 which can be processed by the control device 8.
  • the programming of the control device 8 with the computer program 9 (or, equivalently, the processing of the machine code 10 by the control device 8) has the effect that the control device 8 operates the cooling device 1 according to an operating method which is described below in connection with FIG 2 is explained in more detail.
  • setpoint currents w1 to w4 are known to the control device 8 in a step S1.
  • the setpoint currents w1 to w4 can be specified for the control device 8, for example by an operator (not shown). Other types of specification or determination by the control device 8 itself are also possible.
  • Each of the setpoint flows w1 to w4 is related to one of the application devices 4 and specifies the amount of water 5 to be supplied to the respective application device 4.
  • the application devices 4 do not have any buffer devices for buffering water 5.
  • the amounts of water supplied to the application devices 4 correspond 1: 1 to the amounts of water applied to the rolling stock 2 by the application devices 4.
  • the set currents w1 to w4 are in this case also identical to the flows of water 5 that are to be applied to the rolling stock 2 by the application devices 4. If the application devices 4 have buffer devices, the nominal flows w1 to w4 are generally those amounts of water 5 that are to be supplied to the application devices 4. In exceptional cases, however, it can also be the amounts of water 5 that are to be applied to the rolling stock 2 by the application devices 4.
  • the control device 8 uses the setpoint currents w1 to w4 to determine group currents W1, W2. In particular, the control device 8 adds the setpoint currents w1 to w4 of the respective cooling group 3 and thus determines the respective group currents W1, W2.
  • the control device 8 determines a respective pressure difference ⁇ p1, ⁇ p2 for the pumps 6.
  • the pressure difference ⁇ p1, ⁇ p2 results from the difference between a respective working pressure pA1, pA2, which must prevail in the area of the application devices 4 of the respective cooling group 3, and a base pressure p0, which prevails on the inlet side of the pumps 6.
  • the base pressure p0 which corresponds to the suction pressure of the pumps 6, can be determined, for example, by a water reservoir 11, from which the pumps 6 draw the water 5. If necessary, the control device 8 can take into account a line resistance of a line system between the respective pump 6 and the application devices 4 of the respective cooling group 3 in the context of step S3.
  • control device 8 can also take into account in the context of step S3 to what extent the amount of water that is located between the respective pump 6 and the application devices 4 of the respective cooling group 3 must be accelerated. Corresponding procedures are in the already mentioned WO 2019/115 145 A1 explained.
  • control device 8 also determines control values A1 to A4 for the valves 7 in step S3.
  • the determination of the control values A1 to A4 and the determination of the pressure differences ⁇ p1, ⁇ p2 can be coupled to one another.
  • the relevant determinations are generally known to those skilled in the art and therefore do not need to be explained in detail.
  • appropriate procedures are, for example, in the WO 2019/115 145 A1 explained.
  • Step S4 the control device 8 determines a respective setpoint speed n1, n2 for the pumps 6. The determination takes place on the basis of the respective group flow W1, W2 and the respective pressure difference ⁇ p1, ⁇ p2. Step S4 will be explained in more detail later.
  • the control device 8 controls the pumps 6 with the setpoint speeds n1, n2 and possibly also the valves 7 with the control values A1 to A4. It thus operates the pumps 6 according to the determined respective setpoint speed n1, n2 and, if necessary, the valves 7 according to the determined respective control values A1 to A4.
  • the application devices 4 of the respective cooling groups 3 are thereby supplied with water 5 in accordance with the setpoint flows w1 to w4.
  • step S5 After the execution of step S5, the control device 8 goes back to step S1.
  • the control device 8 thus repeatedly executes the sequence of steps S1 to S5.
  • the control device 8 can become aware of new values for the setpoint currents w1 to w4.
  • the set currents w1 to w4 can therefore be functions of time.
  • the group currents W1, W2, the pressure differences ⁇ p1, ⁇ p2 to be applied and the setpoint speeds n1, n2 that are determined on the basis of this can also be functions of time.
  • steps S1 to S5 are carried out with a strictly clocked cycle time.
  • the cycle time is usually between 0.1 s and 1.0 s, for example between 0.2 s and 0.5 s.
  • the respective group flow W1, W2, the respective pressure difference ⁇ p1, ⁇ p2 to be applied and the respective target speed n1, n2 formed characteristic parameters of the respective pump 6.
  • these are always Values are meant, that is, for one pump 6 the group current W1, the pressure difference ⁇ p1 and the target speed n1 and for the other pump 6 the group current W2, the pressure difference ⁇ p2 and the target speed n2.
  • the present invention is explained below exclusively for the pump 6 with the characteristic parameters W1, ⁇ p1 and n1.
  • analogous statements always apply to the other pump 6.
  • step S4 corresponds to that in connection with FIG FIG 3 explained procedure implemented.
  • the control device 8 determines the target speed n1 of the pump 6 by means of a mathematical-analytical equation.
  • the group flow W1 and the pressure difference ⁇ p1 go into the mathematical-analytical equation as input variables.
  • nN1 is a nominal speed of the pump 6 under consideration.
  • R1 is an internal flow resistance of the pump 6 under consideration.
  • ⁇ pN1 is a nominal pressure difference. The nominal pressure difference ⁇ pN1 is generated by the pump 6 under consideration when it is operated at the nominal speed nN1 and the group current W1 flowing through the pump 6 under consideration is zero, that is to say it is shut off on the output side.
  • the special state in which the pump 6 under consideration is operated at the nominal speed nN1 and the group current W1 flowing through the pump 6 under consideration is zero may only be assumed for a short time (a few seconds), since otherwise the pump 6 under consideration would be damaged.
  • the determination of the nominal pressure difference ⁇ pN1 in the context of a test can, however, take place very quickly.
  • the special state therefore only has to be assumed for a very short time (1 second or less).
  • control device 8 does not have to use a characteristic curve of the pump 6 to determine the setpoint speed n1. Rather, it is sufficient if the control device 8 only knows one respective singular parameter of the pump 6, namely its internal flow resistance R1.
  • the control device 8 determines the setpoint speed n1 of the pump 6 by means of a mathematical-analytical equation, but for a characteristic curve K1 to be included in the mathematical-analytical equation.
  • the difference to equation 1 is that the internal flow resistance R1 of the pump 6 is no longer a constant, but is defined as a function of the speed n1.
  • the characteristic curve K1 receives the setpoint speed n1 of the pump 6 as an input variable and supplies the internal flow resistance R1 of the pump 6 as an output variable.
  • the internal flow resistance R1 of the pump 6 is a mathematical-analytical function of the group flow W1 or the setpoint speed n1.
  • the characteristic curve K1 is not required, only a parameterization of the function for determining the internal flow resistance R1 of the pump 6.
  • the characteristic curve K1 ', K1 "receives one of the characteristic parameters W1, ⁇ p1, n1 of the pump 6 as an input variable - as before - but supplies another of the characteristic parameters W1, ⁇ p1, n1 of the pump 6 as an output variable
  • the characteristic curve K1 ', K1 is related to a reference value of the third of the characteristic parameters W1, ⁇ p1, n1 of the pump 6.
  • the characteristic curve K1 'can be shown in FIG FIG 5 receive the group current W1 as the input variable and supply the setpoint speed n1 as the output variable and consequently the reference value be a reference pressure difference ⁇ pR1.
  • the reference pressure difference ⁇ pR1 is equal to or approximately equal to the nominal pressure difference ⁇ pN1. Alternatively, it can also be a different value. In this case, the reference pressure difference ⁇ pR1 is usually lower than the nominal pressure difference ⁇ pN1.
  • characteristic curve K1 ' In addition to the characteristic curve K1 ', two further characteristic curves are shown. These further characteristics are similar to characteristic K1 ', but apply to other pressure differences. They are in FIG 5 although they are drawn in, they are only required below in the context of the explanation of the present invention, but not in the context of its implementation. For the implementation of the present invention, only the characteristic curve K1 'is required, which is valid for the reference pressure difference ⁇ pR1.
  • control device 8 determines in this case in accordance with the representation in FIG FIG 6 first a factor a1.
  • FIG 5 shows this clearly. Because in FIG 5 is shown by arrows in which way, starting from the characteristic curve K1 'for the reference pressure difference ⁇ pR1, a conversion to other pressure differences ⁇ p1 can take place. Is concrete It can be seen that when the pressure difference ⁇ p1 changes, not only does the group current W1 change, but also the setpoint speed n1. In other words: the connecting lines of the operating points of the respective pump 6, which are determined by the conversion, run in FIG 5 neither horizontally nor vertically, but at an angle.
  • the characteristic curve K1 "can be used as shown in FIG 7 receive the group current W1 as the input variable and supply the pressure difference ⁇ p1 as the output variable and consequently the reference value be a reference speed nR1.
  • the reference speed nR1 is equal to or approximately equal to the nominal speed nN1. Alternatively, it can also be a different value. In this case, the reference speed nR1 is usually lower than the nominal speed nN1.
  • the control device 8 determines in this case in accordance with the representation in FIG FIG 8 first a factor a1.
  • FIG 7 shows this clearly.
  • the point (W1, ⁇ p1) given by the desired pressure difference ⁇ p1 and the given group flow W1 is in FIG 7 marked by a small cross, the intersection of the parabola with the characteristic curve K1 ′′ by a small circle.
  • the resulting point of the parabola is the given point (W1, ⁇ p1).
  • the other points of the parabola result in (a1W1, a1 2 ⁇ p1).
  • the value of the factor a1 for the intersection with the characteristic K1 is the” correct "value.
  • the control device 8 scales the reference speed nR1 with the reciprocal of this value. The result of this scaling gives the required speed n1 of the pump 6. Also within the scope of the Procedure of FIG 8 run the connecting lines of the operating points of the respective pump 6, which are determined by the conversion, in FIG 7 visible neither horizontally nor vertically, but at an angle.
  • the cooling device 1 according to the invention can be arranged in front of, in or behind a rolling mill as required.
  • at least one of the application devices 4 can be arranged within a rolling train. If necessary, several application devices 4 or even all application devices 4 can be arranged within the rolling train.
  • the corresponding application devices 4 can be used as shown in FIG FIG 10 be designed for example as inter-stand cooling between the roll stands 12 of a finishing train.
  • at least one of the application devices 4 is arranged upstream of the rolling train.
  • at least one of the application devices 4 can be arranged between a roughing stand 13 and the roll stands 12 of the finishing train.
  • the corresponding application device 4 is arranged upstream of the finishing train.
  • An arrangement in front of the roughing stand 13 is also possible.
  • the corresponding application device 4 can be used for cooling or, for example, be part of a descaling device.
  • at least one of the application devices 4 can be arranged downstream of the rolling train.
  • the application devices 4 can be used in accordance with the illustration in FIG FIG 12 Be part of a cooling section that is downstream of the finishing train. Other configurations and mixed forms are also possible.
  • the present invention has many advantages. First of all, the determination of the setpoint speeds n1, n2 is simplified. As a result, the setpoint speeds n1, n2 can also be determined more quickly. This is particularly advantageous because at least the target currents w1 to w4, as already mentioned, are usually functions of time and consequently also the group currents W1, W2 and, based on this, the pressure differences ⁇ p1, ⁇ p2 and the target speeds n1, n2 vary over time. Another advantage is that the control device 8 requires a smaller amount of memory. Furthermore, any adaptation of the characteristic curve K1, K1 'K1 "is simplified, since considerably fewer parameters have to be adapted compared to a two-dimensional field of characteristic curves.

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Abstract

Eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines heißen Walzguts (2) aus Metall weist Kühlgruppen (3) auf, die ihrerseits jeweils Aufbringeinrichtungen (4) und eine Pumpe (6) aufweisen. Mittels der Aufbringeinrichtungen (4) wird Wasser (5) auf das Walzgut (2) aufgebracht. Die Pumpen (6) sind den Aufbringeinrichtungen (4) vorgeordnet. Mit ihnen wird das Wasser (5) zu den Aufbringeinrichtungen (4) gepumpt. Eine Steuereinrichtung (8) für die Kühleinrichtung (1) ermittelt anhand von den Aufbringeinrichtungen (4) zuzuführenden Sollströmen (w1 bis w4) von den Pumpen (6) zu fördernde Gruppenströme (W1, W2) und anhand der Gruppenströme (W1, W2) und von den Pumpen (6) aufzubringenden Druckdifferenzen (δp1, δp2) Solldrehzahlen (n1, n2) der Pumpen (6). Sie betreibt die Pumpen (6) entsprechend den ermittelten Solldrehzahlen (n1, n2), so dass den Aufbringeinrichtungen (4) entsprechend den Sollströmen (wl bis w4) Wasser (5) zugeführt wird. Die Gruppenströme (W1, W2), die aufzubringenden Druckdifferenzen (δp1, δp2) und die Solldrehzahlen (n1, n2) bilden charakteristische Kenngrößen der Pumpen (6). Die Steuereinrichtung (8) ermittelt die Solldrehzahlen (n1, n2) der Pumpen (6) entweder mittels mathematischanalytischer Gleichungen, in die als Eingangsgrößen der jeweilige Gruppenstrom (W1, W2) und die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz (δp1, δp2) eingehen, oder unter Verwertung von Kennlinien (K1, K1', K1") der Pumpen (6), die nur von einer der charakteristischen Kenngrößen (W1, δp1, n1) der jeweiligen Pumpe (6) abhängig sind und jeweils eine einzelne Ausgangsgröße (R1, n1) liefern.A cooling device (1) for cooling a hot rolled stock (2) made of metal has cooling groups (3) which in turn each have application devices (4) and a pump (6). By means of the application devices (4), water (5) is applied to the rolling stock (2). The pumps (6) are arranged upstream of the application devices (4). With them, the water (5) is pumped to the application devices (4). A control device (8) for the cooling device (1) determines on the basis of the application devices (4) the nominal flows (w1 to w4) to be delivered by the pumps (6) group flows (W1, W2) and on the basis of the group flows (W1, W2) and pressure differences (δp1, δp2) to be applied by the pumps (6), target speeds (n1, n2) of the pumps (6). It operates the pumps (6) according to the determined target speeds (n1, n2), so that water (5) is fed to the application devices (4) in accordance with the target flows (w1 to w4). The group flows (W1, W2), the pressure differences to be applied (δp1, δp2) and the target speeds (n1, n2) form characteristic parameters of the pumps (6). The control device (8) determines the target speeds (n1, n2) of the pumps (6) either by means of mathematical-analytical equations, in which the respective group flow (W1, W2) and the respective pressure difference to be applied (δp1, δp2) are entered as input variables, or through utilization of characteristic curves (K1, K1 ', K1 ") of the pumps (6), which are only dependent on one of the characteristic parameters (W1, δp1, n1) of the respective pump (6) and each deliver a single output variable (R1, n1) .

Description

Gebiet der TechnikField of technology

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall,

  • wobei die Kühleinrichtung eine Anzahl von Kühlgruppen aufweist,
  • wobei die Kühlgruppen jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen aufweisen, mittels derer Wasser auf das Walzgut aufgebracht wird,
  • wobei die Kühlgruppen jeweils eine den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe vorgeordnete Pumpe aufweisen, mittels derer das Wasser zu den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe gepumpt wird,
  • wobei eine Steuereinrichtung für die Kühleinrichtung anhand von jeweiligen Sollströmen, die den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe zugeführt werden sollen, einen von der jeweiligen Pumpe zu fördernden jeweiligen Gruppenstrom ermittelt,
  • wobei die Steuereinrichtung anhand des jeweiligen Gruppenstroms und einer von der jeweiligen Pumpe aufzubringenden jeweiligen Druckdifferenz eine Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe ermittelt und die jeweilige Pumpe entsprechend der ermittelten Solldrehzahl betreibt, so dass den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe entsprechend den Sollströmen Wasser zugeführt wird,
  • wobei der jeweilige Gruppenstrom, die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz und die jeweilige Solldrehzahl charakteristische Kenngrößen der jeweiligen Pumpe bilden.
The present invention is based on an operating method for a cooling device for cooling a hot rolled stock made of metal,
  • wherein the cooling device has a number of cooling groups,
  • wherein the cooling groups each have a number of application devices by means of which water is applied to the rolling stock,
  • wherein the cooling groups each have a pump upstream of the application devices of the respective cooling group, by means of which the water is pumped to the application devices of the respective cooling group,
  • wherein a control device for the cooling device determines a respective group flow to be conveyed by the respective pump on the basis of respective nominal flows which are to be fed to the application devices of the respective cooling group,
  • wherein the control device determines a target speed of the respective pump on the basis of the respective group flow and a respective pressure difference to be applied by the respective pump and operates the respective pump in accordance with the determined target speed, so that water is supplied to the application devices of the respective cooling group in accordance with the target flows,
  • whereby the respective group flow, the respective pressure difference to be applied and the respective setpoint speed form characteristic parameters of the respective pump.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.The present invention is further based on a computer program that includes machine code that can be processed by a control device for a cooling device for cooling a hot rolled stock made of metal, the processing of the machine code by the control device causing the control device to operate the cooling device in accordance with such an operating method operates.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.The present invention is further based on a control device for a cooling device for cooling a hot rolled stock made of metal, the control device being programmed with such a computer program so that the control device operates the cooling device according to such an operating method.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall,

  • wobei die Kühleinrichtung eine Anzahl von Kühlgruppen aufweist,
  • wobei die Kühlgruppen jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen aufweisen, mittels derer Wasser auf das Walzgut aufgebracht wird,
  • wobei die Kühlgruppen jeweils eine den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe vorgeordnete Pumpe aufweisen, mittels derer das Wasser zu den Aufbringeinrichtungen der jeweiligen Kühlgruppe gepumpt wird,
  • wobei die Kühleinrichtung eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche die Kühleinrichtung gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
The present invention is also based on a cooling device for cooling a hot rolled stock made of metal,
  • wherein the cooling device has a number of cooling groups,
  • wherein the cooling groups each have a number of application devices by means of which water is applied to the rolling stock,
  • wherein the cooling groups each have a pump upstream of the application devices of the respective cooling group, by means of which the water is pumped to the application devices of the respective cooling group,
  • wherein the cooling device has such a control device which operates the cooling device according to such an operating method.

Stand der TechnikState of the art

Die obengenannten Gegenstände sind allgemein bekannt. Rein beispielhaft kann insbesondere auf die WO 2014/124 867 A1 , auf die WO 2013/143 925 A1 und auf die WO 2019/115 145 A1 verwiesen werden.The above items are well known. Purely by way of example, the WO 2014/124 867 A1 , on the WO 2013/143 925 A1 and on the WO 2019/115 145 A1 to get expelled.

Kühleinrichtungen zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall weisen oftmals Pumpen auf, mittels derer Wasser zu Aufbringeinrichtungen (beispielsweise Spritzbalken) geführt wird. Insbesondere bei einer sogenannten Intensivkühlung ist dies der Fall. Hier werden sogenannte Boosterpumpen verwendet, um den erforderlichen Wasserdruck aufzubringen. Zwischen den Pumpen und den Aufbringeinrichtungen sind oftmals Ventile angeordnet, mittels derer die Wassermengen, die über die einzelnen Aufbringeinrichtungen auf das heiße Walzgut aufgebracht werden, zusätzlich dosiert werden können. Es ist aber auch schon bekannt, ausschließlich die Pumpen zur Einstellung des über die Aufbringeinrichtungen aufzubringenden Wassers zu verwenden. Rein beispielhaft kann in diesem Zusammenhang die EP 3 599 037 A1 genannt werden.Cooling devices for cooling a hot rolled stock made of metal often have pumps by means of which water is fed to application devices (for example spray bars). This is particularly the case with so-called intensive cooling. So-called booster pumps are used here to apply the required water pressure. Valves are often arranged between the pumps and the application devices, by means of which the amounts of water that are applied to the hot rolling stock via the individual application devices can be additionally metered. However, it is also already known to use the pumps exclusively to adjust the water to be applied via the application devices. Purely by way of example in this context EP 3 599 037 A1 to be named.

Wichtig bei der Ansteuerung ist insbesondere eine schnelle Ansteuerung der Pumpen und gegebenenfalls auch der Ventile. Da diese Ansteuerung in Echtzeit erfolgen muss, ist es erforderlich, nach der Vorgabe eines neuen Satzes an Sollströmen für die Aufbringeinrichtungen möglichst schnell und möglichst einfach die zugehörigen Ansteuerwerte für die Pumpen und gegebenenfalls auch die Ventile zu ermitteln.Fast control of the pumps and possibly also the valves is particularly important for the control. Since this control must take place in real time, it is necessary, after specifying a new set of target currents for the application devices, to determine the associated control values for the pumps and possibly also the valves as quickly and easily as possible.

Zur Ermittlung der Ansteuerwerte für Ventile ist bekannt, zweidimensionale Kennlinienfelder zu verwerten, mittels derer die charakteristischen Kenngrößen des jeweiligen Ventils miteinander in Bezug gesetzt werden, so dass bei Vorgabe von zwei der charakteristischen Kenngrößen die dritte charakteristische Kenngröße ermittelt werden kann. Die charakteristischen Kenngrößen eines Ventils sind der eingangsseitig des Ventils anstehende Arbeitsdruck, die Öffnungsstellung des Ventils und der das Ventil durchströmende Volumenstrom. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise in der WO 2013/143 925 A1 erläutert.In order to determine the control values for valves, it is known to use two-dimensional fields of characteristics, by means of which the characteristic parameters of the respective valve are related to one another, so that when two of the characteristic parameters are specified, the third characteristic parameter can be determined. The characteristic parameters of a valve are the working pressure on the inlet side of the valve, the opening position of the valve and the volume flow flowing through the valve. This procedure is for example in the WO 2013/143 925 A1 explained.

In analoger Weise ist es zur Ermittlung der Ansteuerwerte für Pumpen bekannt, zweidimensionale Kennlinienfelder zu verwerten, mittels derer die drei charakteristischen Kenngrößen der jeweiligen Pumpe miteinander in Bezug gesetzt werden, so dass bei Vorgabe von zwei der charakteristischen Kenngrößen die dritte charakteristische Kenngröße ermittelt werden kann. Die charakteristischen Kenngrößen einer Pumpe sind die Differenz zwischen dem ausgangsseitig der Pumpe generierten Pumpendruck und dem eingangsseitig der Pumpe anstehenden Saugdruck, die Drehzahl der Pumpe und der die Pumpe durchströmende Volumenstrom. Auch diese Vorgehensweise ist beispielsweise in der WO 2013/143 925 A1 erläutert.In an analogous manner, it is known to determine the control values for pumps to use two-dimensional fields of characteristics, by means of which the three characteristic parameters of the respective pumps can be related to one another, so that when two of the characteristic parameters are specified, the third characteristic parameter can be determined. The characteristic parameters of a pump are the difference between the pump pressure generated on the output side of the pump and the suction pressure applied on the input side of the pump, the speed of the pump and the volume flow flowing through the pump. This procedure is also, for example, in the WO 2013/143 925 A1 explained.

Zum Ermitteln des jeweiligen zweidimensionalen Kennlinienfeldes ist eine Vielzahl von Messungen erforderlich. Insbesondere muss zum Ermitteln des jeweiligen zweidimensionalen Kennlinienfeldes im Rahmen von Versuchen für eine Vielzahl von Wertepaaren von zwei der charakteristischen Kenngrößen die jeweilige dritte charakteristische Kenngröße messtechnisch erfasst werden. Dies ist sehr zeitaufwendig.A large number of measurements are required to determine the respective two-dimensional family of characteristics. In particular, in order to determine the respective two-dimensional family of characteristics in the context of tests for a large number of value pairs of two of the characteristic parameters, the respective third characteristic parameter must be recorded by measurement technology. This is very time consuming.

Für Ventile ist es bereits bekannt, zur Ermittlung der Ansteuerwerte eine eindimensionale Kennlinie zu verwerten, mittels derer zwei der charakteristischen Kenngrößen des jeweiligen Ventils für einen Referenzwert der dritten charakteristischen Kenngröße miteinander in Bezug gesetzt werden, wobei zusätzlich ein funktionaler Zusammenhang bekannt ist, mittels dessen die Kennlinie auf einen anderen Wert der dritten charakteristischen Kenngröße umgerechnet werden kann. Auch auf diese Art und Weise kann bei Vorgabe von zwei der charakteristischen Kenngrößen die dritte charakteristische Kenngröße ermittelt werden. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise in der WO 2014/124 867 A1 und der WO 2019/115 145 A1 erläutert. Konkret erfolgt die Vorgabe einer Kennlinie, bei welcher für einen Referenzdruck eingangsseitig des Ventils der das Ventil durchströmende Volumenstrom als Funktion der Öffnungsstellung des Ventils oder umgekehrt für einen Referenzdruck eingangsseitig des Ventils die Öffnungsstellung des Ventils als Funktion des das Ventil durchströmenden Volumenstroms angegeben wird. Die Umrechnung auf einen anderen Arbeitsdruck als den Referenzdruck erfolgt durch Skalieren des Volumenstroms mit der Wurzel des Quotienten des Arbeitsdruckes und des Referenzdruckes. Bei gleicher Öffnungsstellung ergibt sich beispielsweise bei einem Vierfachen des Referenzdruckes eine Verdopplung des Volumenstroms.It is already known for valves to use a one-dimensional characteristic curve to determine the control values, by means of which two of the characteristic parameters of the respective valve are related to one another for a reference value of the third characteristic parameter, a functional relationship being also known by means of which the Characteristic curve can be converted to another value of the third characteristic parameter. In this way, too, if two of the characteristic parameters are specified, the third characteristic parameter can be determined. This procedure is for example in the WO 2014/124 867 A1 and the WO 2019/115 145 A1 explained. Specifically, a characteristic curve is specified in which, for a reference pressure on the inlet side of the valve, the volume flow flowing through the valve is specified as a function of the opening position of the valve or, conversely, for a reference pressure on the inlet side of the valve, the opening position of the valve is specified as a function of the volume flow flowing through the valve. The conversion to a different working pressure than the reference pressure is done by scaling the volume flow with the root of the quotient of the working pressure and the reference pressure. With the same opening position, the volume flow doubles, for example, at four times the reference pressure.

Diese Vorgehensweise führt gegenüber dem Aufwand zum Ermitteln eines zweidimensionalen Kennlinienfeldes für ein Ventil zu einer deutlichen Verringerung des Aufwandes. Insbesondere muss im Rahmen von Versuchen nur noch für eine Vielzahl von einzelnen Werten einer einzelnen der charakteristischen Kenngrößen die jeweilige zweite charakteristische Kenngröße messtechnisch erfasst werden, während die dritte charakteristische Kenngröße lediglich konstant auf einem einzelnen Wert - dem Referenzwert - gehalten werden muss.This procedure leads to a significant reduction in the effort compared to the effort required to determine a two-dimensional family of characteristics for a valve. In particular, in the context of tests, the respective second characteristic parameter only needs to be recorded by measurement technology for a large number of individual values of a single one of the characteristic parameters, while the third characteristic parameter only needs to be kept constant at a single value - the reference value.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer der Aufwand zum Ermitteln eines zweidimensionalen Kennlinienfeldes auch für Pumpen vermieden werden kann.The object of the present invention is to create possibilities by means of which the effort for determining a two-dimensional family of characteristics can also be avoided for pumps.

Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.The object is achieved by an operating method with the features of claim 1. Advantageous refinements of the operating method are the subject matter of the dependent claims 2 to 8.

Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung die jeweilige Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe entweder mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ermittelt, in die als Eingangsgrößen der jeweilige Gruppenstrom und die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz eingehen, oder unter Verwertung einer Kennlinie der jeweiligen Pumpe ermittelt, die nur von einer der charakteristischen Kenngrößen der jeweiligen Pumpe abhängig ist und eine einzelne Ausgangsgröße liefert.According to the invention, an operating method of the type mentioned is designed in that the control device determines the respective target speed of the respective pump either by means of a mathematical-analytical equation in which the respective group flow and the respective pressure difference to be applied are entered as input variables, or by utilizing a characteristic curve of the respective Pump determined, which is only dependent on one of the characteristic parameters of the respective pump and provides a single output variable.

In der erstgenannten Alternative erfolgt die Ermittlung der Solldrehzahl somit ohne Verwertung einer Kennlinie. In diesem Fall ist es nur noch erforderlich, die korrekte mathematisch-analytische Gleichung in der Steuereinrichtung zu hinterlegen. In der zweitgenannten Alternative muss zwar weiterhin noch eine Kennlinie ermittelt und in der Steuereinrichtung hinterlegt werden. Die Kennlinie ist aber im Gegensatz zu den Vorgehensweisen des Standes der Technik nicht zweidimensional, sondern nur eindimensional. Im Rahmen der Ermittlung der Kennlinie ist es daher - analog zu Ventilen - nur noch erforderlich, die nur noch eindimensionale Kennlinie zu ermitteln.In the first-mentioned alternative, the setpoint speed is thus determined without utilizing a characteristic curve. In this case it is only necessary to store the correct mathematical-analytical equation in the control device. In the second-mentioned alternative, a characteristic curve still has to be determined and stored in the control device. However, in contrast to the procedures of the prior art, the characteristic curve is not two-dimensional, but only one-dimensional. As part of the determination of the characteristic, it is therefore only necessary - similar to valves - to determine the only one-dimensional characteristic.

Vorzugsweise ermittelt die Steuereinrichtung im Falle der Ermittlung mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe anhand der Beziehung n 1 = nN 1 δp 1 + R 1 W 1 2 δpN 1

Figure imgb0001
wobei n1 die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe ist, nN1 eine Nominaldrehzahl der jeweiligen Pumpe ist, δp1 die von der jeweiligen Pumpe aufzubringende Druckdifferenz ist, R1 ein interner Strömungswiderstand der jeweiligen Pumpe ist, W1 der jeweilige Gruppenstrom ist und δpN1 eine Nominaldruckdifferenz ist, der von der jeweiligen Pumpe generiert wird, wenn sie mit der Nominaldrehzahl betrieben wird und der die jeweilige Pumpe durchströmende Gruppenstrom 0 ist.In the case of determination by means of a mathematical-analytical equation, the control device preferably determines the setpoint speed of the respective pump on the basis of the relationship n 1 = nN 1 δp 1 + R. 1 W. 1 2 δpN 1
Figure imgb0001
where n1 is the target speed of the respective pump, nN1 is a nominal speed of the respective pump, δp1 is the pressure difference to be applied by the respective pump, R1 is an internal flow resistance of the respective pump, W1 is the respective group flow and δpN1 is a nominal pressure difference that is determined by the respective pump is generated when it is operated at the nominal speed and the group current flowing through the respective pump is 0.

Diese Vorgehensweise bedeutet im Regelfall, dass der interne Strömungswiderstand konstant ist. In Einzelfällen kann im Rahmen dieser Vorgehensweise der Strömungswiderstand aber auch als mathematisch-analytische Funktion der Solldrehzahl der Pumpe oder des die Pumpe durchströmenden Gruppenstroms gegeben sein.This procedure usually means that the internal flow resistance is constant. In individual cases, however, within the scope of this procedure, the flow resistance can also be given as a mathematical-analytical function of the setpoint speed of the pump or of the group flow flowing through the pump.

Im Falle der Verwertung einer Kennlinie ist es möglich, dass die jeweilige Kennlinie als Eingangsgröße die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe erhält und als Ausgangsgröße einen internen Strömungswiderstand der jeweiligen Pumpe liefert. In diesem Fall kann die Ermittlung auf die gleiche Art und Weise wie soeben erläutert erfolgen. Im Gegensatz zur Ermittlung ausschließlich mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ist der interne Strömungswiderstand jedoch nunmehr als Kennlinie gegeben.If a characteristic curve is used, it is possible that the respective characteristic curve receives the setpoint speed of the respective pump as the input variable and an internal one as the output variable Provides flow resistance of the respective pump. In this case, the determination can be made in the same way as just explained. In contrast to the determination exclusively by means of a mathematical-analytical equation, the internal flow resistance is now given as a characteristic curve.

Im Falle der Verwertung einer Kennlinie ist es weiterhin möglich, dass die jeweilige Kennlinie als Ausgangsgröße eine weitere der charakteristischen Kenngrößen der jeweiligen Pumpe liefert und dass die jeweilige Kennlinie auf einen Referenzwert der dritten der charakteristischen Kenngrößen der jeweiligen Pumpe bezogen ist.If a characteristic curve is used, it is also possible that the respective characteristic curve supplies another of the characteristic parameters of the respective pump as an output variable and that the respective characteristic curve is related to a reference value of the third of the characteristic parameters of the respective pump.

Diese Vorgehensweise beruht auf dem Grundprinzip, dass anhand eines gültigen Arbeitspunktes einer Pumpe - also einer bestimmten Druckdifferenz, einer bestimmten Drehzahl der Pumpe und dem zugehörigen Gruppenstrom - weitere gültige Arbeitspunkte der Pumpe ermittelt werden können, wenn sowohl die Drehzahl der Pumpe als auch der Gruppenstrom mit einem bestimmten Faktor skaliert werden und weiterhin die Druckdifferenz mit dem Quadrat dieses Faktors skaliert wird. Ausgehend von einem gültigen Arbeitspunkt der Pumpe kann somit beispielsweise durch Verdoppeln sowohl des Gruppenstroms als auch der Drehzahl bei gleichzeitiger Vervierfachung der Druckdifferenz ein weiterer gültiger Arbeitspunkt der Pumpe ermittelt werden. Diese Vorgehensweise ist zwar ähnlich zur Vorgehensweise bei Ventilen. Sie unterscheidet sich von der Vorgehensweise bei Ventilen jedoch dadurch, dass bei Ventilen für eine Verdopplung des das Ventil durchfließenden Stromes zwar eine Vervierfachung des Arbeitsdruckes erforderlich ist, die Öffnungsstellung des Ventils jedoch unverändert beibehalten wird. Bei einer Pumpe hingegen ergibt sich bei einer Verdopplung des Gruppenstroms und einer Vervierfachung des Arbeitsdruckes nur dann wieder ein korrekter Arbeitspunkt der Pumpe, wenn zusätzlich auch die Drehzahl mit verdoppelt wird.This procedure is based on the basic principle that on the basis of a valid operating point of a pump - i.e. a certain pressure difference, a certain speed of the pump and the associated group current - further valid working points of the pump can be determined if both the speed of the pump and the group current are included scaled by a certain factor and the pressure difference continues to be scaled with the square of this factor. Starting from a valid operating point of the pump, a further valid operating point of the pump can thus be determined, for example, by doubling both the group current and the speed while at the same time quadrupling the pressure difference. This procedure is similar to the procedure for valves. It differs from the procedure for valves, however, in that, for valves, a quadrupling of the working pressure is required to double the current flowing through the valve, but the opening position of the valve is retained unchanged. In the case of a pump, on the other hand, when the group current is doubled and the working pressure is quadrupled, a correct working point of the pump only results again if the speed is also doubled.

Zur Implementierung dieser Vorgehensweise sind folgende Kombinationen möglich:

  • Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße den Gruppenstrom und liefert als Ausgangsgröße die sich ergebende Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck für einen Referenzwert der Solldrehzahl.
  • Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die Solldrehzahl und liefert als Ausgangsgröße die sich ergebende Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck für einen Referenzwert des Gruppenstroms.
  • Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die Solldrehzahl und liefert als Ausgangsgröße den Gruppenstrom für einen Referenzwert der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck.
  • Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die gewünschte Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck und liefert als Ausgangsgröße den Gruppenstrom für einen Referenzwert der Solldrehzahl.
  • Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße die gewünschte Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck und liefert als Ausgangsgröße die Solldrehzahl für einen Referenzwert des Gruppenstroms.
  • Die Kennlinie erhält als Eingangsgröße den Gruppenstrom und liefert als Ausgangsgröße die Solldrehzahl für einen Referenzwert der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Saugdruck.
The following combinations are possible to implement this procedure:
  • The characteristic curve receives the group current as an input variable and supplies the resulting pressure difference between the pump pressure and the suction pressure for a reference value of the setpoint speed as an output variable.
  • The characteristic curve receives the target speed as an input variable and supplies the resulting pressure difference between the pump pressure and the suction pressure for a reference value of the group current as an output variable.
  • The characteristic curve receives the setpoint speed as an input variable and supplies the group current for a reference value of the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure as an output variable.
  • The characteristic curve receives the desired pressure difference between the pump pressure and the suction pressure as an input variable and supplies the group current for a reference value of the setpoint speed as an output variable.
  • The characteristic curve receives the desired pressure difference between the pump pressure and the suction pressure as an input variable and supplies the target speed for a reference value of the group current as an output variable.
  • The characteristic curve receives the group current as an input variable and supplies the target speed for a reference value of the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure as an output variable.

Die letztgenannte Vorgehensweise, also dass die jeweilige Kennlinie als Eingangsgröße den Gruppenstrom erhält und als Ausgangsgröße die Solldrehzahl liefert und dass der Referenzwert eine Referenzdruckdifferenz ist, ist eine bevorzugte Lösung.The last-mentioned procedure, that is, that the respective characteristic curve receives the group current as an input variable and supplies the setpoint speed as an output variable and that the reference value is a reference pressure difference, is a preferred solution.

Konkret kann in diesem Fall die Verwertung der jeweiligen Kennlinie dadurch erfolgen, dass die Steuereinrichtung den Gruppenstrom im Rahmen der Verwertung der jeweiligen Kennlinie mit einem jeweiligen Faktor skaliert, dass die Steuereinrichtung die anhand der jeweiligen Kennlinie ermittelte Solldrehzahl mit dem Kehrwert des jeweiligen Faktors skaliert und dass der Faktor sich durch die Wurzel des Quotienten der jeweiligen Referenzdruckdifferenz und der jeweiligen aufzubringenden Druckdifferenz ergibt.Specifically, in this case, the utilization of the respective characteristic curve can take place in that the control device scales the group current within the scope of the utilization of the respective characteristic curve with a respective factor, and the control device uses the setpoint speed determined on the basis of the respective characteristic curve scaled with the reciprocal of the respective factor and that the factor results from the root of the quotient of the respective reference pressure difference and the respective pressure difference to be applied.

Eine besonders bevorzugte Lösung besteht darin, dass die jeweilige Kennlinie als Eingangsgröße den Gruppenstrom erhält und als Ausgangsgröße die Druckdifferenz liefert und dass der Referenzwert eine Referenzdrehzahl ist. Diese Lösung weist insbesondere die Vorteile auf, dass die zugehörige Kennlinie leicht und einfach zu erfassen ist. Weiterhin ist eine genaue Ermittlung der erforderlichen Drehzahl der jeweiligen Pumpe auch für kleine Druckdifferenzen möglich. Es ist sogar - zumindest innerhalb gewisser Grenzen - möglich, die erforderliche Drehzahl der Pumpe für eine negative Druckdifferenz zu ermitteln.A particularly preferred solution consists in that the respective characteristic curve receives the group current as an input variable and supplies the pressure difference as an output variable and that the reference value is a reference speed. This solution has the particular advantage that the associated characteristic curve can be recorded easily and simply. In addition, it is possible to precisely determine the required speed of the respective pump, even for small pressure differences. It is even possible - at least within certain limits - to determine the required speed of the pump for a negative pressure difference.

Konkret kann in diesem Fall die Steuereinrichtung die Solldrehzahl durch Skalieren der Referenzdrehzahl mit dem Kehrwert eines jeweiligen Faktors ermitteln. Dem jeweiligen Faktor ermittelt die Steuereinrichtung in diesem Fall durch Lösen der Gleichung a 1 2 δp 1 K 1 ʺ a 1 W 1 = 0

Figure imgb0002
Specifically, in this case the control device can determine the setpoint speed by scaling the reference speed with the reciprocal of a respective factor. In this case, the control device determines the respective factor by solving the equation a 1 2 δp 1 - K 1 ʺ a 1 W. 1 = 0
Figure imgb0002

Hierbei ist a1 der Faktor. δp1 ist die gewünschte Druckdifferenz. K1" ist die Kennlinie, und W1 ist der Gruppenstrom.Here a1 is the factor. δp1 is the desired pressure difference. K1 "is the characteristic and W1 is the group current.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.The object is also achieved by a computer program with the features of claim 9. According to the invention, the processing of the computer program has the effect that the control device operates the cooling device according to an operating method according to the invention.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.The object is also achieved by a control device having the features of claim 10. According to the invention, the control device is programmed with a computer program according to the invention, so that the control device is the cooling device operates according to an operating method according to the invention.

Die Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung zum Kühlen von heißem Walzgut aus Metall mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kühleinrichtung ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 12.The object is achieved by a cooling device for cooling hot rolled metal with the features of claim 11. An advantageous embodiment of the cooling device is the subject of dependent claim 12.

Erfindungsgemäß weist eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung auf, welche die Kühleinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.According to the invention, a cooling device of the type mentioned at the outset has a control device according to the invention which operates the cooling device according to an operating method according to the invention.

Vorzugsweise ist mindestens eine der Aufbringeinrichtungen innerhalb einer Walzstraße angeordnet und/oder der Walzstraße vorgeordnet und/oder der Walzstraße nachgeordnet.At least one of the application devices is preferably arranged within a rolling train and / or is arranged upstream of the rolling train and / or is arranged downstream of the rolling train.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1
eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts aus Metall,
FIG 2
ein Ablaufdiagramm,
FIG 3
einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
FIG 4
einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
FIG 5
Pumpenkennlinien,
FIG 6
einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
FIG 7
Pumpenkennlinien,
FIG 8
einen Schritt des Ablaufdiagramms von FIG 2,
FIG 9
Ventilkennlinien,
FIG 10
eine mögliche Anordnung der Kühleinrichtung,
FIG 11
eine weitere mögliche Anordnung der Kühleinrichtung und
FIG 12
eine weitere mögliche Anordnung der Kühleinrichtung.
The properties, features and advantages of this invention described above and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in conjunction with the drawings. Here show in a schematic representation:
FIG 1
a cooling device for cooling a hot rolled stock made of metal,
FIG 2
a flow chart,
FIG 3
one step of the flowchart of FIG FIG 2 ,
FIG 4
one step of the flowchart of FIG FIG 2 ,
FIG 5
Pump characteristics,
FIG 6
one step of the flowchart of FIG FIG 2 ,
FIG 7
Pump characteristics,
FIG 8
one step of the flowchart of FIG FIG 2 ,
FIG 9
Valve characteristics,
FIG 10
a possible arrangement of the cooling device,
FIG 11
a further possible arrangement of the cooling device and
FIG 12
another possible arrangement of the cooling device.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Gemäß FIG 1 weist eine Kühleinrichtung 1 zum Kühlen eines heißen Walzguts 2 aus Metall eine Anzahl von Kühlgruppen 3 auf. Die Kühlgruppen 3 weisen jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen 4 auf. Mittels der Aufbringeinrichtungen kann Wasser 5 auf das Walzgut 2 aufgebracht werden. Die Kühlgruppen 3 weisen weiterhin jeweils eine Pumpe 6 auf. Die jeweilige Pumpe 6 ist den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 vorgeordnet. Mittels der jeweiligen Pumpe 6 wird das Wasser 5 zu den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 gepumpt.According to FIG 1 a cooling device 1 for cooling a hot rolling stock 2 made of metal has a number of cooling groups 3. The cooling groups 3 each have a number of application devices 4. Water 5 can be applied to the rolling stock 2 by means of the application devices. The cooling groups 3 also each have a pump 6. The respective pump 6 is arranged upstream of the application devices 4 of the respective cooling group 3. The water 5 is pumped to the application devices 4 of the respective cooling group 3 by means of the respective pump 6.

Das Walzgut 2 kann ein stabförmiges Walzgut oder ein Profil sein. Oftmals handelt es sich um ein flaches Walzgut, also ein Band oder ein Grobblech. Das Metall, aus dem das Walzgut 2 besteht, ist in vielen Fällen Stahl oder Aluminium. Das Walzgut 2 kann aber auch aus einem anderen Metall bestehen, beispielsweise aus Kupfer. Weiterhin durchläuft das Walzgut 2 in der Regel während des Aufbringens des Wassers 5 auf das Walzgut 2 die Kühleinrichtung 1 in einer Transportrichtung x mit einer Transportgeschwindigkeit v. Die Aufbringeinrichtungen 4 sind im Falle eines flachen Walzguts 2 oftmals als Spritzbalken ausgebildet. Die Aufbringeinrichtungen 4 sind in FIG 1 ausschließlich oberhalb des Walzguts 2 angeordnet. Dies ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch von untergeordneter Bedeutung. Die Aufbringeinrichtungen 4 könnten ebenso unterhalb des Walzguts 2 angeordnet sein oder sowohl oberhalb als auch unterhalb des Walzguts 2 angeordnet sein oder auch anders angeordnet sein.The rolling stock 2 can be a rod-shaped rolling stock or a profile. Often it is a flat rolled product, i.e. a strip or heavy plate. The metal from which the rolling stock 2 is made is in many cases steel or aluminum. The rolling stock 2 can also consist of another metal, for example copper. Furthermore, the rolling stock 2 generally passes through the cooling device 1 in a transport direction x at a transport speed v while the water 5 is being applied to the rolling stock 2. In the case of flat rolling stock 2, the application devices 4 are often designed as spray bars. The application devices 4 are shown in FIG FIG 1 arranged exclusively above the rolling stock 2. However, this is of subordinate importance in the context of the present invention. The application devices 4 could also be arranged below the rolling stock 2, or both above and below the rolling stock 2, or they could also be arranged differently.

Die Anzahl an Kühlgruppen 3 kann nach Bedarf bestimmt sein. Ebenso kann auch die Anzahl an Aufbringeinrichtungen 4 pro Kühlgruppe 3 nach Bedarf bestimmt sein. In einer theoretischen Minimalkonfiguration ist nur eine einzige Kühlgruppe 3 vorhanden, die auch nur eine einzige Aufbringeinrichtung 4 aufweist. In der Regel ist die Anzahl an Aufbringeinrichtungen 4 jedoch größer als 1. Auch in diesem Fall ist es möglich, dass nur eine einzige Pumpe 6 vorhanden ist, dass also alle Aufbringeinrichtungen 4 der Kühleinrichtung 1 über dieselbe Pumpe 6 mit Wasser 5 versorgt werden. In diesem Fall bilden die Aufbringeinrichtungen 4 der Kühleinrichtung 1 eine einzige Kühlgruppe 3. Alternativ ist es möglich, dass jeder einzelnen Aufbringeinrichtung 4 jeweils eine eigene Pumpe 6 zugeordnet ist, dass also jeder Aufbringeinrichtung 4 ihre eigene Pumpe 6 zugeordnet ist. In diesem Fall sind mehrere Kühlgruppen 3 vorhanden, die jeweils nur eine einzige Aufbringeinrichtung 4 und die zugehörige Pumpe 6 aufweisen. Auch Mischformen sind möglich, dass y Kühlgruppen 3 gebildet werden, wobei jede Kühlgruppe 3 z Aufbringeinrichtungen 4 aufweist. y kann beispielsweise einen Wert von 2, 4 oder 8 aufweisen. z kann beispielsweise einen Wert zwischen 2 und 10 aufweisen. Rein beispielhaft ist in FIG 1 eine Ausgestaltung dargestellt, bei der zwei Kühlgruppen 3 vorhanden sind, die jeweils zwei Aufbringeinrichtungen 4 aufweisen.The number of cooling groups 3 can be determined as required. Likewise, the number of application devices 4 per Cooling group 3 can be determined as required. In a theoretical minimum configuration, there is only a single cooling group 3, which also has only a single application device 4. As a rule, however, the number of application devices 4 is greater than 1. In this case, too, it is possible that only a single pump 6 is present, that is to say that all application devices 4 of the cooling device 1 are supplied with water 5 via the same pump 6. In this case, the application devices 4 of the cooling device 1 form a single cooling group 3. Alternatively, it is possible that each individual application device 4 is assigned its own pump 6, so that each application device 4 is assigned its own pump 6. In this case there are several cooling groups 3, each of which has only a single application device 4 and the associated pump 6. Mixed forms are also possible in that y cooling groups 3 are formed, each cooling group 3 having z application devices 4. For example, y can have a value of 2, 4, or 8. For example, z can have a value between 2 and 10. Purely by way of example, in FIG 1 an embodiment is shown in which two cooling groups 3 are present, each having two application devices 4.

Weiterhin wird der Begriff "Pumpe" im Rahmen der vorliegenden Erfindung im generischen Sinne verwendet. Anstelle einer einzelnen Pumpe 6 können also jeweils auch mehrere Pumpen vorhanden sein, die in Serie hintereinander und oder parallel zueinander angeordnet sind. Die Pumpen 6 können insbesondere als Kreiselpumpen ausgebildet sein.Furthermore, the term “pump” is used in the generic sense in the context of the present invention. Instead of a single pump 6, there can also be a plurality of pumps which are arranged in series one behind the other and or parallel to one another. The pumps 6 can in particular be designed as centrifugal pumps.

In vielen Fällen sind den Aufbringeinrichtungen 4 Ventile 7 vorgeordnet, so dass die Aufbringeinrichtungen 4 durchfließende Mengen an Wasser 5 auch dann einzeln einstellbar sind, wenn über ein und dieselbe Pumpe 6 mehrere Aufbringeinrichtungen 4 mit Wasser 5 versorgt werden. Insbesondere im Falle einer 1:1-Zuordnung der Pumpen 6 zu den Aufbringeinrichtungen 4, also in dem Fall, dass die Kühlgruppen 3 jeweils nur eine einzige Aufbringeinrichtung 4 aufweisen, können die Ventile 7 jedoch unter Umständen entfallen. Falls die Ventile 7 vorhanden sind, können sie insbesondere als Regelventile ausgebildet sein. Regelventile sind Ventile, die zusätzlich zu einer (maximal) geöffneten und einer geschlossenen Stellung beliebige oder nahezu beliebige Zwischenstellungen annehmen können. Dies steht im Gegensatz zu Schaltventilen, bei denen nur die (maximal) geöffnete und die geschlossene Stellung angenommen werden können.In many cases, valves 7 are arranged upstream of the application devices 4, so that the quantities of water 5 flowing through the application devices 4 can also be individually adjusted if several application devices 4 are supplied with water 5 via one and the same pump 6. In particular in the case of a 1: 1 assignment of the pumps 6 to the application devices 4, that is to say in the event that the cooling groups 3 each have only a single application device 4, the valves 7 however, this may be omitted. If the valves 7 are present, they can in particular be designed as control valves. Control valves are valves which, in addition to a (maximally) open and a closed position, can assume any or almost any intermediate position. This is in contrast to switching valves, in which only the (maximum) open and closed positions can be assumed.

Die Kühleinrichtung 1 weist eine Steuereinrichtung 8 auf. Die Steuereinrichtung 8 ist in der Regel als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. Dies ist in FIG 1 dadurch angedeutet, dass in die Steuereinrichtung 8 die Zeichen "µP" für "Mikroprozessor" eingezeichnet sind. Die Steuereinrichtung 8 ist mit einem Computerprogramm 9 programmiert. Das Computerprogramm 9 umfasst Maschinencode 10, der von der Steuereinrichtung 8 abarbeitbar ist. Die Programmierung der Steuereinrichtung 8 mit dem Computerprogramm 9 (bzw., hiermit äquivalent, die Abarbeitung des Maschinencodes 10 durch die Steuereinrichtung 8) bewirkt, dass die Steuereinrichtung 8 die Kühleinrichtung 1 gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend in Verbindung mit FIG 2 näher erläutert wird.The cooling device 1 has a control device 8. The control device 8 is generally designed as a software-programmable control device. This is in FIG 1 indicated by the fact that the characters “μP” for “microprocessor” are drawn in the control device 8. The control device 8 is programmed with a computer program 9. The computer program 9 comprises machine code 10 which can be processed by the control device 8. The programming of the control device 8 with the computer program 9 (or, equivalently, the processing of the machine code 10 by the control device 8) has the effect that the control device 8 operates the cooling device 1 according to an operating method which is described below in connection with FIG 2 is explained in more detail.

Gemäß FIG 2 werden der Steuereinrichtung 8 in einem Schritt S1 Sollströme w1 bis w4 bekannt. Die Sollströme w1 bis w4 können der Steuereinrichtung 8 beispielsweise von einer Bedienperson (nicht dargestellt) vorgegeben werden. Auch andere Arten der Vorgabe oder eine Bestimmung durch die Steuereinrichtung 8 selbst sind möglich. Jeder der Sollströme w1 bis w4 ist auf eine der Aufbringeinrichtungen 4 bezogen und gibt an, welche Menge an Wasser 5 der jeweiligen Aufbringeinrichtung 4 zugeführt werden soll.According to FIG 2 setpoint currents w1 to w4 are known to the control device 8 in a step S1. The setpoint currents w1 to w4 can be specified for the control device 8, for example by an operator (not shown). Other types of specification or determination by the control device 8 itself are also possible. Each of the setpoint flows w1 to w4 is related to one of the application devices 4 and specifies the amount of water 5 to be supplied to the respective application device 4.

In der Regel weisen die Aufbringeinrichtungen 4 keine Puffereinrichtungen zum Puffern von Wasser 5 auf. In diesem Fall korrespondieren die den Aufbringeinrichtungen 4 zugeführten Wassermengen 1:1 mit den von den Aufbringeinrichtungen 4 auf das Walzgut 2 aufgebrachten Wassermengen. Die Sollströme w1 bis w4 sind in diesem Fall somit zugleich auch identisch mit den Strömen an Wasser 5, die von den Aufbringeinrichtungen 4 auf das Walzgut 2 aufgebracht werden sollen. Falls die Aufbringeinrichtungen 4 Puffereinrichtungen aufweisen, sind die Sollströme w1 bis w4 in der Regel diejenigen Mengen an Wasser 5, die den Aufbringeinrichtungen 4 zugeführt werden sollen. In Ausnahmefällen kann es sich jedoch auch um die Mengen an Wasser 5 handeln, die von den Aufbringeinrichtungen 4 auf das Walzgut 2 aufgebracht werden sollen.As a rule, the application devices 4 do not have any buffer devices for buffering water 5. In this case, the amounts of water supplied to the application devices 4 correspond 1: 1 to the amounts of water applied to the rolling stock 2 by the application devices 4. The set currents w1 to w4 are in this case also identical to the flows of water 5 that are to be applied to the rolling stock 2 by the application devices 4. If the application devices 4 have buffer devices, the nominal flows w1 to w4 are generally those amounts of water 5 that are to be supplied to the application devices 4. In exceptional cases, however, it can also be the amounts of water 5 that are to be applied to the rolling stock 2 by the application devices 4.

In einem Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 8 anhand der Sollströme w1 bis w4 Gruppenströme W1, W2. Insbesondere addiert die Steuereinrichtung 8 die Sollströme w1 bis w4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 und ermittelt so den jeweiligen Gruppenstrom W1, W2.In a step S2, the control device 8 uses the setpoint currents w1 to w4 to determine group currents W1, W2. In particular, the control device 8 adds the setpoint currents w1 to w4 of the respective cooling group 3 and thus determines the respective group currents W1, W2.

Sodann ermittelt die Steuereinrichtung 8 in einem Schritt S3 für die Pumpen 6 eine jeweilige Druckdifferenz δp1, δp2. Die Druckdifferenz δp1, δp2 ergibt sich durch die Differenz zwischen einem jeweiligen Arbeitsdruck pA1, pA2, der im Bereich der Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 herrschen muss, zu einem Basisdruck p0, der eingangsseitig der Pumpen 6 herrscht. Der Basisdruck p0, der dem Saugdruck der Pumpen 6 entspricht, kann beispielsweise durch ein Wasserreservoir 11 bestimmt sein, aus dem die Pumpen 6 das Wasser 5 beziehen. Soweit erforderlich, kann die Steuereinrichtung 8 im Rahmen des Schrittes S3 einen Leitungswiderstand eines Leitungssystems zwischen der jeweiligen Pumpe 6 und den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 8 im Rahmen des Schrittes S3 auch berücksichtigen, in welchem Umfang die Wassermenge, die sich zwischen der jeweiligen Pumpe 6 und den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppe 3 befindet, beschleunigt werden muss. Entsprechende Vorgehensweisen sind in der bereits genannten WO 2019/115 145 A1 erläutert.Then, in a step S3, the control device 8 determines a respective pressure difference δp1, δp2 for the pumps 6. The pressure difference δp1, δp2 results from the difference between a respective working pressure pA1, pA2, which must prevail in the area of the application devices 4 of the respective cooling group 3, and a base pressure p0, which prevails on the inlet side of the pumps 6. The base pressure p0, which corresponds to the suction pressure of the pumps 6, can be determined, for example, by a water reservoir 11, from which the pumps 6 draw the water 5. If necessary, the control device 8 can take into account a line resistance of a line system between the respective pump 6 and the application devices 4 of the respective cooling group 3 in the context of step S3. Alternatively or additionally, the control device 8 can also take into account in the context of step S3 to what extent the amount of water that is located between the respective pump 6 and the application devices 4 of the respective cooling group 3 must be accelerated. Corresponding procedures are in the already mentioned WO 2019/115 145 A1 explained.

Soweit erforderlich ermittelt die Steuereinrichtung 8 im Schritt S3 auch Ansteuerwerte A1 bis A4 für die Ventile 7. Die Ermittlung der Ansteuerwerte A1 bis A4 und die Ermittlung der Druckdifferenzen δp1, δp2 können miteinander gekoppelt sein. Die entsprechenden Ermittlungen sind Fachleuten allgemein bekannt und müssen daher nicht detailliert erläutert werden. Auch hier sind entsprechende Vorgehensweisen beispielsweise in der WO 2019/115 145 A1 erläutert.If necessary, the control device 8 also determines control values A1 to A4 for the valves 7 in step S3. The determination of the control values A1 to A4 and the determination of the pressure differences δp1, δp2 can be coupled to one another. The relevant determinations are generally known to those skilled in the art and therefore do not need to be explained in detail. Here, too, appropriate procedures are, for example, in the WO 2019/115 145 A1 explained.

Sodann ermittelt die Steuereinrichtung 8 in einem Schritt S4 für die Pumpen 6 eine jeweilige Solldrehzahl n1, n2. Die Ermittlung erfolgt anhand des jeweiligen Gruppenstroms W1, W2 und der jeweiligen Druckdifferenz δp1, δp2. Der Schritt S4 wird später noch näher erläutert werden.Then, in a step S4, the control device 8 determines a respective setpoint speed n1, n2 for the pumps 6. The determination takes place on the basis of the respective group flow W1, W2 and the respective pressure difference δp1, δp2. Step S4 will be explained in more detail later.

In einem Schritt S5 steuert die Steuereinrichtung 8 sodann die Pumpen 6 mit den Solldrehzahlen n1, n2 und gegebenenfalls auch die Ventile 7 mit den Ansteuerwerten A1 bis A4 an. Sie betreibt somit die Pumpen 6 entsprechend der ermittelten jeweiligen Solldrehzahl n1, n2 und gegebenenfalls die Ventile 7 entsprechend den ermittelten jeweiligen Ansteuerwerten A1 bis A4. Den Aufbringeinrichtungen 4 der jeweiligen Kühlgruppen 3 wird dadurch entsprechend den Sollströmen w1 bis w4 Wasser 5 zugeführt.In a step S5, the control device 8 then controls the pumps 6 with the setpoint speeds n1, n2 and possibly also the valves 7 with the control values A1 to A4. It thus operates the pumps 6 according to the determined respective setpoint speed n1, n2 and, if necessary, the valves 7 according to the determined respective control values A1 to A4. The application devices 4 of the respective cooling groups 3 are thereby supplied with water 5 in accordance with the setpoint flows w1 to w4.

Nach der Ausführung des Schrittes S5 geht die Steuereinrichtung 8 wieder zum Schritt S1 über. Die Steuereinrichtung 8 führt die Abfolge der Schritte S1 bis S5 also immer wieder aus. Mit jeder Ausführung des Schrittes S1 können der Steuereinrichtung 8 neue Werte für die Sollströme w1 bis w4 bekannt werden. Die Sollströme w1 bis w4 können also Funktionen der Zeit sein. Demzufolge können auch die hierauf aufbauend ermittelten Gruppenströme W1, W2, aufzubringenden Druckdifferenzen δp1, δp2 und Solldrehzahlen n1, n2 Funktionen der Zeit sein. Meist erfolgt die Ausführung der Schritte S1 bis S5 streng getaktet mit einer Taktzeit. Die Taktzeit liegt in der Regel zwischen 0,1 s und 1,0 s, beispielsweise zwischen 0,2 s und 0,5 s.After the execution of step S5, the control device 8 goes back to step S1. The control device 8 thus repeatedly executes the sequence of steps S1 to S5. With each execution of step S1, the control device 8 can become aware of new values for the setpoint currents w1 to w4. The set currents w1 to w4 can therefore be functions of time. Accordingly, the group currents W1, W2, the pressure differences δp1, δp2 to be applied and the setpoint speeds n1, n2 that are determined on the basis of this can also be functions of time. Most of the time, steps S1 to S5 are carried out with a strictly clocked cycle time. The cycle time is usually between 0.1 s and 1.0 s, for example between 0.2 s and 0.5 s.

Der jeweilige Gruppenstrom W1, W2, die jeweils aufzubringende Druckdifferenz δp1, δp2 und die jeweilige Solldrehzahl n1, n2 bildeten charakteristische Kenngrößen der jeweiligen Pumpe 6. Soweit nachstehend, bezogen auf eine jeweilige Pumpe 6, von deren charakteristischen Kenngrößen die Rede ist, sind stets diese Werte gemeint, also für die eine Pumpe 6 der Gruppenstrom W1, die Druckdifferenz δp1 und die Solldrehzahl n1 und für die andere Pumpe 6 der Gruppenstrom W2, die Druckdifferenz δp2 und die Solldrehzahl n2. Weiterhin wird die vorliegende Erfindung nachfolgend ausschließlich für die Pumpe 6 mit den charakteristischen Kenngrößen W1, δp1 und n1 erläutert. Für die andere Pumpe 6 gelten jedoch stets analoge Ausführungen.The respective group flow W1, W2, the respective pressure difference δp1, δp2 to be applied and the respective target speed n1, n2 formed characteristic parameters of the respective pump 6. As far as the following, based on a respective pump 6, whose characteristic parameters are mentioned, these are always Values are meant, that is, for one pump 6 the group current W1, the pressure difference δp1 and the target speed n1 and for the other pump 6 the group current W2, the pressure difference δp2 and the target speed n2. Furthermore, the present invention is explained below exclusively for the pump 6 with the characteristic parameters W1, δp1 and n1. However, analogous statements always apply to the other pump 6.

Im allereinfachsten Fall ist der Schritt S4 entsprechend der nachstehend in Verbindung mit FIG 3 erläuterten Vorgehensweise implementiert. In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung 8 die Solldrehzahl n1 der Pumpe 6 mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung. In die mathematisch-analytische Gleichung gehen als Eingangsgrößen der Gruppenstrom W1 und die Druckdifferenz δp1 ein. Die Gleichung kann beispielsweise wie folgt lauten: n 1 = nN 1 δp 1 + R 1 W 1 2 δpN 1

Figure imgb0003
In the very simplest case, step S4 corresponds to that in connection with FIG FIG 3 explained procedure implemented. In this case, the control device 8 determines the target speed n1 of the pump 6 by means of a mathematical-analytical equation. The group flow W1 and the pressure difference δp1 go into the mathematical-analytical equation as input variables. For example, the equation can be as follows: n 1 = nN 1 δp 1 + R. 1 W. 1 2 δpN 1
Figure imgb0003

Die in dieser Gleichung verwendeten Größen haben, soweit sie nicht bereits definiert sind, folgende Bedeutung: nN1 ist eine Nominaldrehzahl der betrachteten Pumpe 6. Sie ist in der Regel gleich oder zumindest ungefähr gleich der maximal zulässigen Drehzahl der Pumpe 6 (oder des zugehörigen Antriebs). R1 ist ein interner Strömungswiderstand der betrachteten Pumpe 6. δpN1 ist eine Nominaldruckdifferenz. Die Nominaldruckdifferenz δpN1 wird von der betrachteten Pumpe 6 generiert, wenn sie mit der Nominaldrehzahl nN1 betrieben wird und der die betrachtete Pumpe 6 durchströmende Gruppenstrom W1 null ist, sie also ausgangsseitig abgesperrt ist.The variables used in this equation have the following meaning, unless they have already been defined: nN1 is a nominal speed of the pump 6 under consideration. . R1 is an internal flow resistance of the pump 6 under consideration. ΔpN1 is a nominal pressure difference. The nominal pressure difference δpN1 is generated by the pump 6 under consideration when it is operated at the nominal speed nN1 and the group current W1 flowing through the pump 6 under consideration is zero, that is to say it is shut off on the output side.

Der spezielle Zustand, bei dem die betrachtete Pumpe 6 mit der Nominaldrehzahl nN1 betrieben wird und der die betrachtete Pumpe 6 durchströmende Gruppenstrom W1 null ist, darf zwar nur kurze Zeit (wenige Sekunden) angenommen werden, da anderenfalls die betrachtete Pumpe 6 beschädigt würde. Die Ermittlung der Nominaldruckdifferenz δpN1 im Rahmen eines Testes kann jedoch sehr schnell erfolgen. Der spezielle Zustand muss daher nur sehr kurze Zeit (1 Sekunde oder weniger) angenommen werden.The special state in which the pump 6 under consideration is operated at the nominal speed nN1 and the group current W1 flowing through the pump 6 under consideration is zero may only be assumed for a short time (a few seconds), since otherwise the pump 6 under consideration would be damaged. The determination of the nominal pressure difference δpN1 in the context of a test can, however, take place very quickly. The special state therefore only has to be assumed for a very short time (1 second or less).

Im Rahmen der Vorgehensweise gemäß FIG 3 muss die Steuereinrichtung 8 zur Ermittlung der Solldrehzahl n1 keine Kennlinie der Pumpe 6 verwerten. Vielmehr ist es ausreichend, wenn der Steuereinrichtung 8 nur eine jeweilige singuläre Kenngröße der Pumpe 6 bekannt ist, nämlich deren interner Strömungswiderstand R1.As part of the procedure according to FIG 3 the control device 8 does not have to use a characteristic curve of the pump 6 to determine the setpoint speed n1. Rather, it is sufficient if the control device 8 only knows one respective singular parameter of the pump 6, namely its internal flow resistance R1.

Die Vorgehensweise gemäß FIG 3 ist möglich, aber mit gewissen Ungenauigkeiten behaftet. Vorzuziehen sind daher Vorgehensweisen, bei denen die Steuereinrichtung 8 die Solldrehzahl n1 unter Verwertung einer Kennlinie K1, K1', K1" der Pumpe 6 ermittelt. Auch diese Vorgehensweise ist jedoch gegenüber den Vorgehensweisen des Standes der Technik von Vorteil, da auch in diesem Fall die Kennlinie K1, K1', K1" nur von einer der charakteristischen Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 abhängig ist und es ausreichend ist, wenn die Kennlinie K1, K1', K1" nur eine einzelne Ausgangsgröße liefert.The procedure according to FIG 3 is possible, but subject to certain inaccuracies. Therefore, procedures are to be preferred in which the control device 8 determines the setpoint speed n1 using a characteristic curve K1, K1 ', K1 ″ of the pump 6. However, this procedure is also advantageous over the procedures of the prior art, since in this case too the Characteristic curve K1, K1 ', K1 "only depends on one of the characteristic parameters W1, δp1, n1 of the pump 6 and it is sufficient if the characteristic curve K1, K1', K1" only supplies a single output variable.

Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 8 die Solldrehzahl n1 der Pumpe 6 zwar mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ermittelt, in die mathematisch-analytische Gleichung aber eine Kennlinie K1 eingeht. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 8 die Solldrehzahl n1 der Pumpe 6 entsprechend der Darstellung in FIG 4 gemäß der Gleichung n 1 : δp 1 = n 1 nN 1 2 δpN 1 R 1 n 1 W 1 2

Figure imgb0004
ermittelt. Gleichung 2 ist im Kern durch Umformen von Gleichung 1 entstanden. Der Unterschied zu Gleichung 1 besteht darin, dass der interne Strömungswiderstand R1 der Pumpe 6 nunmehr keine Konstante ist, sondern als Funktion der Drehzahl n1 definiert ist. In diesem Fall erhält die Kennlinie K1 somit als Eingangsgröße die Solldrehzahl n1 der Pumpe 6 und liefert als Ausgangsgröße den internen Strömungswiderstand R1 der Pumpe 6.For example, it is possible for the control device 8 to determine the setpoint speed n1 of the pump 6 by means of a mathematical-analytical equation, but for a characteristic curve K1 to be included in the mathematical-analytical equation. For example, it is possible for the control device 8 to set the setpoint speed n1 of the pump 6 in accordance with the illustration in FIG FIG 4 according to the equation n 1 : δp 1 = n 1 nN 1 2 δpN 1 - R. 1 n 1 W. 1 2
Figure imgb0004
determined. Equation 2 was essentially created by transforming equation 1. The difference to equation 1 is that the internal flow resistance R1 of the pump 6 is no longer a constant, but is defined as a function of the speed n1. In this case, the characteristic curve K1 receives the setpoint speed n1 of the pump 6 as an input variable and supplies the internal flow resistance R1 of the pump 6 as an output variable.

Unter Umständen kann es auch möglich sein, den internen Strömungswiderstand R1 der Pumpe 6 als mathematisch-analytische Funktion des Gruppenstroms W1 oder der Solldrehzahl n1 zu beschreiben. In diesem Fall ist die Kennlinie K1 nicht erforderlich, sondern nur eine Parametrierung der Funktion zur Ermittlung des internen Strömungswiderstands R1 der Pumpe 6.Under certain circumstances it may also be possible to describe the internal flow resistance R1 of the pump 6 as a mathematical-analytical function of the group flow W1 or the setpoint speed n1. In this case, the characteristic curve K1 is not required, only a parameterization of the function for determining the internal flow resistance R1 of the pump 6.

Alternativ ist es möglich, dass die Kennlinie K1', K1" als Eingangsgröße - wie zuvor - eine der charakteristischen Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 erhält, als Ausgangsgröße aber eine weitere der charakteristischen Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 liefert. In diesem Fall ist die Kennlinie K1', K1" auf einen Referenzwert der dritten der charakteristischen Kenngrößen W1, δp1, n1 der Pumpe 6 bezogen.Alternatively, it is possible that the characteristic curve K1 ', K1 "receives one of the characteristic parameters W1, δp1, n1 of the pump 6 as an input variable - as before - but supplies another of the characteristic parameters W1, δp1, n1 of the pump 6 as an output variable In this case, the characteristic curve K1 ', K1 "is related to a reference value of the third of the characteristic parameters W1, δp1, n1 of the pump 6.

Beispielsweise kann die Kennlinie K1' entsprechend der Darstellung in FIG 5 als Eingangsgröße den Gruppenstrom W1 erhalten und als Ausgangsgröße die Solldrehzahl n1 liefern und demzufolge der Referenzwert eine Referenzdruckdifferenz δpR1 sein.For example, the characteristic curve K1 'can be shown in FIG FIG 5 receive the group current W1 as the input variable and supply the setpoint speed n1 as the output variable and consequently the reference value be a reference pressure difference δpR1.

Es ist möglich, dass die Referenzdruckdifferenz δpR1 gleich oder in etwa gleich der Nominaldruckdifferenz δpN1 ist. Alternativ kann es sich aber auch um einen anderen Wert handeln. In diesem Fall ist die Referenzdruckdifferenz δpR1 in der Regel niedriger als die Nominaldruckdifferenz δpN1.It is possible that the reference pressure difference δpR1 is equal to or approximately equal to the nominal pressure difference δpN1. Alternatively, it can also be a different value. In this case, the reference pressure difference δpR1 is usually lower than the nominal pressure difference δpN1.

In FIG 5 sind zusätzlich zu der Kennlinie K1' zwei weitere Kennlinien eingezeichnet. Diese weiteren Kennlinien sind gleichartig zur Kennlinie K1', aber für andere Druckdifferenzen gültig. Sie sind in FIG 5 zwar eingezeichnet, werden nachstehend aber nur im Rahmen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung benötigt, nicht aber im Rahmen von deren Implementierung. Benötigt wird für die Implementierung der vorliegenden Erfindung nur die Kennlinie K1', die für die Referenzdruckdifferenz δpR1 gültig ist.In FIG 5 In addition to the characteristic curve K1 ', two further characteristic curves are shown. These further characteristics are similar to characteristic K1 ', but apply to other pressure differences. They are in FIG 5 although they are drawn in, they are only required below in the context of the explanation of the present invention, but not in the context of its implementation. For the implementation of the present invention, only the characteristic curve K1 'is required, which is valid for the reference pressure difference δpR1.

Konkret ermittelt die Steuereinrichtung 8 in diesem Fall entsprechend der Darstellung in FIG 6 zunächst einen Faktor a1. Der Faktor a1 ergibt sich durch die Wurzel des Quotienten der Referenzdruckdifferenz δpR1 und der aufzubringenden Druckdifferenz δp1: a 1 = δpR 1 / δp 1

Figure imgb0005
Specifically, the control device 8 determines in this case in accordance with the representation in FIG FIG 6 first a factor a1. The factor a1 results from the root of the quotient of the reference pressure difference δpR1 and the pressure difference to be applied δp1: a 1 = δpR 1 / δp 1
Figure imgb0005

Sodann skaliert die Steuereinrichtung 8 zur Ermittlung der Solldrehzahl n1 zunächst den Gruppenstrom W1 mit dem Faktor a1. Für den nunmehr ermittelten Wert - also den mit dem Faktor a1 skalierten Gruppenstrom W1 - ermittelt die Steuereinrichtung 8 unter Verwertung der Kennlinie K1' einen Wert für die Solldrehzahl n1. Der so ermittelte Wert ist aber nur vorläufig. Die Steuereinrichtung 8 skaliert diesen Wert - also die anhand der Kennlinie K1' ermittelte Solldrehzahl - noch mit dem Kehrwert des Faktors a1. Erst dadurch ergibt sich dann die endgültige Solldrehzahl n1. Die Ermittlung der Solldrehzahl n1 erfolgt also gemäß der Beziehung n 1 = 1 a 1 K 1 ʹ a 1 W 1 .

Figure imgb0006
The control device 8 then first scales the group current W1 with the factor a1 in order to determine the setpoint speed n1. For the value now determined - that is, the group current W1 scaled by the factor a1 - the control device 8 determines a value for the setpoint speed n1 using the characteristic curve K1 '. The value determined in this way is only provisional. The control device 8 scales this value - that is, the setpoint speed determined on the basis of the characteristic curve K1 '- with the reciprocal of the factor a1. Only then does the final target speed n1 result. The target speed n1 is thus determined in accordance with the relationship n 1 = 1 a 1 K 1 ʹ a 1 W. 1 .
Figure imgb0006

FIG 5 zeigt dies anschaulich. Denn in FIG 5 ist durch Pfeile dargestellt, auf welche Art und Weise ausgehend von der Kennlinie K1' für die Referenzdruckdifferenz δpR1 eine Umrechnung auf andere Druckdifferenzen δp1 erfolgen kann. Konkret ist ersichtlich, dass sich bei einer Änderung der Druckdifferenz δp1 nicht nur der Gruppenstrom W1 ändert, sondern auch die Solldrehzahl n1. Anders ausgedrückt: Die Verbindungslinien der Arbeitspunkte der jeweiligen Pumpe 6, die durch die Umrechnung ermittelt werden, verlaufen in FIG 5 weder horizontal noch vertikal, sondern schräg. FIG 5 shows this clearly. Because in FIG 5 is shown by arrows in which way, starting from the characteristic curve K1 'for the reference pressure difference δpR1, a conversion to other pressure differences δp1 can take place. Is concrete It can be seen that when the pressure difference δp1 changes, not only does the group current W1 change, but also the setpoint speed n1. In other words: the connecting lines of the operating points of the respective pump 6, which are determined by the conversion, run in FIG 5 neither horizontally nor vertically, but at an angle.

Alternativ kann die Kennlinie K1" entsprechend der Darstellung in FIG 7 als Eingangsgröße den Gruppenstrom W1 erhalten und als Ausgangsgröße die Druckdifferenz δp1 liefern und demzufolge der Referenzwert eine Referenzdrehzahl nR1 sein.Alternatively, the characteristic curve K1 "can be used as shown in FIG 7 receive the group current W1 as the input variable and supply the pressure difference δp1 as the output variable and consequently the reference value be a reference speed nR1.

Es ist möglich, dass die Referenzdrehzahl nR1 gleich oder in etwa gleich der Nominaldrehzahl nN1 ist. Alternativ kann es sich aber auch um einen anderen Wert handeln. In diesem Fall ist die Referenzdrehzahl nR1 in der Regel niedriger als die Nominaldrehzahl nN1.It is possible that the reference speed nR1 is equal to or approximately equal to the nominal speed nN1. Alternatively, it can also be a different value. In this case, the reference speed nR1 is usually lower than the nominal speed nN1.

Konkret ermittelt die Steuereinrichtung 8 in diesem Fall entsprechend der Darstellung in FIG 8 zunächst einen Faktor a1. Der Faktor a1 wird von der Steuereinrichtung 8 - bei gegebener gewünschter Druckdifferenz δp1 und gegebenem Gruppenstrom W1 -durch Lösen der Gleichung a 1 2 δp 1 K 1 ʺ a 1 W 1 = 0

Figure imgb0007
ermittelt. Die Steuereinrichtung 8 ermittelt also durch Variieren des Faktors a1 den Schnittpunkt einer Parabel (= Funktion 2. Ordnung), deren Scheitelpunkt im Ursprung des Koordinatensystems liegt und die den Punkt (W1,δp1) enthält, mit der Kennlinie K1". FIG 7 zeigt dies anschaulich. Der durch die gewünschte Druckdifferenz δp1 und den gegebene Gruppenstrom W1 gegebene Punkt (W1,δp1) ist in FIG 7 durch ein kleines Kreuz markiert, der Schnittpunkt der Parabel mit der Kennlinie K1" durch einen kleinen Kreis.Specifically, the control device 8 determines in this case in accordance with the representation in FIG FIG 8 first a factor a1. The factor a1 is determined by the control device 8 - given the desired pressure difference δp1 and a given group current W1 - by solving the equation a 1 2 δp 1 - K 1 ʺ a 1 W. 1 = 0
Figure imgb0007
determined. By varying the factor a1, the control device 8 determines the intersection of a parabola (= 2nd order function), the apex of which lies at the origin of the coordinate system and which contains the point (W1, δp1), with the characteristic curve K1 ". FIG 7 shows this clearly. The point (W1, δp1) given by the desired pressure difference δp1 and the given group flow W1 is in FIG 7 marked by a small cross, the intersection of the parabola with the characteristic curve K1 ″ by a small circle.

Für den Wert a1 = 1 ist der sich ergebende Punkt der Parabel der vorgegebene Punkt (W1,δp1). Die anderen Punkte der Parabel ergeben sich zu (a1W1,a12δp1). Der Wert des Faktors a1 für den Schnittpunkt mit der Kennlinie K1" ist der "richtige" Wert. Mit dem Kehrwert dieses Wertes skaliert die Steuereinrichtung 8 die Referenzdrehzahl nR1. Das Ergebnis dieser Skalierung ergibt die erforderliche Drehzahl n1 der Pumpe 6. Auch im Rahmen der Vorgehensweise von FIG 8 verlaufen die Verbindungslinien der Arbeitspunkte der jeweiligen Pumpe 6, die durch die Umrechnung ermittelt werden, in FIG 7 ersichtlich weder horizontal noch vertikal, sondern schräg.For the value a1 = 1, the resulting point of the parabola is the given point (W1, δp1). The other points of the parabola result in (a1W1, a1 2 δp1). The value of the factor a1 for the intersection with the characteristic K1 "is the" correct "value. The control device 8 scales the reference speed nR1 with the reciprocal of this value. The result of this scaling gives the required speed n1 of the pump 6. Also within the scope of the Procedure of FIG 8 run the connecting lines of the operating points of the respective pump 6, which are determined by the conversion, in FIG 7 visible neither horizontally nor vertically, but at an angle.

Für Ventile 7 hingegen ist entsprechend der Darstellung in FIG 9 zwar ebenfalls bereits eine Umrechnung von einem Referenzdruck auf einen anderen Arbeitsdruck bekannt. Bei dieser Umrechnung ändert sich bei einer Änderung des Arbeitsdruckes pA1, pA2 aber nur der Volumenstrom w1 bis w4, hingegen nicht der Ansteuerwert A1 bis A4 des jeweiligen Ventils 7. Anders ausgedrückt: Die Verbindungslinien der Arbeitspunkte, die durch die Umrechnung ermittelt werden, verlaufen entsprechend der Darstellung in FIG 9 bei einem Ventil 7 horizontal, nicht aber schräg.For valves 7, however, as shown in FIG FIG 9 a conversion from a reference pressure to another working pressure is already known. With this conversion, when the working pressure pA1, pA2 changes, only the volume flow w1 to w4 changes, but not the control value A1 to A4 of the respective valve 7. In other words: the connecting lines of the working points that are determined by the conversion run accordingly the representation in FIG 9 in the case of a valve 7 horizontally, but not at an angle.

Für die Ermittlung der Solldrehzahl n2 für die andere Pumpe 6 - und gegebenenfalls auch weitere Pumpen 6 - gelten, wie bereits erwähnt, für alle Ausgestaltungen völlig analoge Ausführungen.For the determination of the setpoint speed n2 for the other pump 6 - and possibly also further pumps 6 -, as already mentioned, completely analogous statements apply to all configurations.

Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung 1 kann nach Bedarf vor, in oder hinter einem Walzwerk angeordnet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass mindestens eine der Aufbringeinrichtungen 4 innerhalb einer Walzstraße angeordnet ist. Gegebenenfalls können auch mehrere Aufbringeinrichtungen 4 oder sogar alle Aufbringeinrichtungen 4 innerhalb der Walzstraße angeordnet sein. In diesem Fall können die entsprechenden Aufbringeinrichtungen 4 entsprechend der Darstellung in FIG 10 beispielsweise als Zwischengerüstkühlungen zwischen den Walzgerüsten 12 einer Fertigstraße ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass mindestens eine der Aufbringeinrichtungen 4 der Walzstraße vorgeordnet ist. Beispielsweise kann entsprechend der Darstellung in FIG 11 mindestens eine der Aufbringeinrichtungen 4 zwischen einem Vorgerüst 13 und den Walzgerüsten 12 der Fertigstraße angeordnet sein. In diesem Fall ist die entsprechende Aufbringeinrichtung 4 der Fertigstraße vorgeordnet. Auch eine Anordnung vor dem Vorgerüst 13 ist möglich. In beiden Fällen kann die entsprechende Aufbringeinrichtung 4 zum Kühlen verwendet werden oder beispielsweise Bestandteil einer Entzunderungseinrichtung sein. Ebenso ist es möglich, dass mindestens eine der Aufbringeinrichtungen 4 der Walzstraße nachgeordnet ist. Insbesondere können die Aufbringeinrichtungen 4 entsprechend der Darstellung in FIG 12 Bestandteil einer Kühlstrecke sein, die der Fertigstraße nachgeordnet ist. Auch andere Ausgestaltungen und Mischformen sind möglich.The cooling device 1 according to the invention can be arranged in front of, in or behind a rolling mill as required. For example, it is possible for at least one of the application devices 4 to be arranged within a rolling train. If necessary, several application devices 4 or even all application devices 4 can be arranged within the rolling train. In this case, the corresponding application devices 4 can be used as shown in FIG FIG 10 be designed for example as inter-stand cooling between the roll stands 12 of a finishing train. Alternatively, it is possible that at least one of the application devices 4 is arranged upstream of the rolling train. For example, can as shown in FIG 11 at least one of the application devices 4 can be arranged between a roughing stand 13 and the roll stands 12 of the finishing train. In this case, the corresponding application device 4 is arranged upstream of the finishing train. An arrangement in front of the roughing stand 13 is also possible. In both cases, the corresponding application device 4 can be used for cooling or, for example, be part of a descaling device. It is also possible for at least one of the application devices 4 to be arranged downstream of the rolling train. In particular, the application devices 4 can be used in accordance with the illustration in FIG FIG 12 Be part of a cooling section that is downstream of the finishing train. Other configurations and mixed forms are also possible.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Zunächst vereinfacht sich die Ermittlung der Solldrehzahlen n1, n2. Hiermit einhergehend kann die Ermittlung der Solldrehzahlen n1, n2 auch schneller erfolgen. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil zumindest die Sollströme w1 bis w4, wie bereits erwähnt, in der Regel Funktionen der Zeit sind und in der Folge auch die Gruppenströme W1, W2 und hierauf aufbauend die Druckdifferenzen δp1, δp2 und die Solldrehzahlen n1, n2 zeitlich variieren. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass auf Seiten der Steuereinrichtung 8 ein geringerer Speicherumfang erforderlich ist. Weiterhin vereinfacht sich eine etwaige Adaption der Kennlinie K1, K1' K1", da im Vergleich zu einem zweidimensionalen Kennlinienfeld erheblich weniger Parameter adaptiert werden müssen. Vor allem aber verringert sich der zeitliche Aufwand zum Erfassen der charakteristischen Kenngrößen Wi, δpi, ni (mit i = 1, 2, usw.) der Pumpen 6. Denn es muss für die Pumpen 6 jeweils nur noch eine einzelne Kenngröße Ri (mit i = 1, 2, usw.) oder nur noch eine einzelne eindimensionale Kennlinie Ki, Ki', Ki" (mit i = 1, 2, usw.) erfasst werden, aber nicht mehr ein zweidimensionales Kennlinienfeld. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil die Erfassung der charakteristischen Kenngrößen Wi, δpi, ni der Pumpen 6 nur erfolgen kann, während die Kühleinrichtung 1 sich nicht im aktiven Betrieb befindet, mittels der Kühleinrichtung 1 also kein Walzgut 2 gekühlt wird.The present invention has many advantages. First of all, the determination of the setpoint speeds n1, n2 is simplified. As a result, the setpoint speeds n1, n2 can also be determined more quickly. This is particularly advantageous because at least the target currents w1 to w4, as already mentioned, are usually functions of time and consequently also the group currents W1, W2 and, based on this, the pressure differences δp1, δp2 and the target speeds n1, n2 vary over time. Another advantage is that the control device 8 requires a smaller amount of memory. Furthermore, any adaptation of the characteristic curve K1, K1 'K1 "is simplified, since considerably fewer parameters have to be adapted compared to a two-dimensional field of characteristic curves. Above all, however, the time required to record the characteristic parameters Wi, δpi, ni (with i = 1, 2, etc.) of the pumps 6. Because only a single parameter Ri (with i = 1, 2, etc.) or only a single one-dimensional characteristic Ki, Ki ', Ki "(with i = 1, 2, etc.), but no longer a two-dimensional family of characteristics. This is particularly advantageous because the detection of the characteristic parameters Wi, δpi, ni of the pumps 6 can only take place while the cooling device 1 is not in active operation, so no rolling stock 2 is cooled by means of the cooling device 1.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variants can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
KühleinrichtungCooling device
22
WalzgutRolling stock
33
KühlgruppenCooling groups
44th
AufbringeinrichtungenApplication devices
55
Wasserwater
66th
Pumpenpump
77th
VentileValves
88th
SteuereinrichtungControl device
99
ComputerprogrammComputer program
1010
MaschinencodeMachine code
1111
WasserreservoirWater reservoir
1212th
WalzgerüsteRoll stands
1313th
VorgerüstRoughing stand
a1, a2a1, a2
FaktorenFactors
A1 bis A4A1 to A4
AnsteuerwerteControl values
K1, K1', K1"K1, K1 ', K1 "
KennlinienCharacteristics
n1, n2n1, n2
SolldrehzahlenTarget speeds
nN1nN1
NominaldrehzahlNominal speed
nR1number 1
ReferenzdrehzahlReference speed
p0p0
BasisdruckBase pressure
pA1, pA2pA1, pA2
ArbeitsdrückeWorking pressures
R1R1
interner Strömungswiderstandinternal flow resistance
S1 bis S5S1 to S5
Schrittesteps
vv
TransportgeschwindigkeitTransport speed
w1 bis w4w1 to w4
SollströmeTarget currents
W1, W2W1, W2
GruppenströmeGroup streams
xx
TransportrichtungTransport direction
δp1, δp2δp1, δp2
DruckdifferenzenPressure differentials
δpN1δpN1
NominaldruckdifferenzNominal pressure difference
δpR1δpR1
ReferenzdruckdifferenzReference pressure difference

Claims (12)

Betriebsverfahren für eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines heißen Walzguts (2) aus Metall, - wobei die Kühleinrichtung (1) eine Anzahl von Kühlgruppen (3) aufweist, - wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen (4) aufweisen, mittels derer Wasser (5) auf das Walzgut (2) aufgebracht wird, - wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) vorgeordnete Pumpe (6) aufweisen, mittels derer das Wasser (5) zu den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) gepumpt wird, - wobei eine Steuereinrichtung (8) für die Kühleinrichtung (1) anhand von jeweiligen Sollströmen (w1 bis w4), die den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) zugeführt werden sollen, einen von der jeweiligen Pumpe (6) zu fördernden jeweiligen Gruppenstrom (W1, W2) ermittelt, - wobei die Steuereinrichtung (8) anhand des jeweiligen Gruppenstroms (W1, W2) und einer von der jeweiligen Pumpe (6) aufzubringenden jeweiligen Druckdifferenz (δp1, δp2) eine Solldrehzahl (n1, n2) der jeweiligen Pumpe (6) ermittelt und die jeweilige Pumpe (6) entsprechend der ermittelten Solldrehzahl (n1, n2) betreibt, so dass den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) entsprechend den Sollströmen (w1 bis w4) Wasser (5) zugeführt wird, - wobei der jeweilige Gruppenstrom (W1, W2), die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz (δp1, δp2) und die jeweilige Solldrehzahl (n1, n2) charakteristische Kenngrößen der jeweiligen Pumpe (6) bilden, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) die jeweilige Solldrehzahl (n1, n2) der jeweiligen Pumpe (6) entweder mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung ermittelt, in die als Eingangsgrößen der jeweilige Gruppenstrom (W1, W2) und die jeweilige aufzubringende Druckdifferenz (δp1, δp2) eingehen, oder unter Verwertung einer Kennlinie (K1, K1', K1") der jeweiligen Pumpe (6) ermittelt, die nur von einer der charakteristischen Kenngrößen (W1, δp1, n1) der jeweiligen Pumpe (6) abhängig ist und eine einzelne Ausgangsgröße liefert.
Operating method for a cooling device (1) for cooling a hot rolled stock (2) made of metal, - wherein the cooling device (1) has a number of cooling groups (3), - the cooling groups (3) each having a number of application devices (4) by means of which water (5) is applied to the rolling stock (2), - the cooling groups (3) each having a pump (6) upstream of the application devices (4) of the respective cooling group (3), by means of which the water (5) is pumped to the application devices (4) of the respective cooling group (3), - A control device (8) for the cooling device (1) based on respective setpoint flows (w1 to w4) which are to be supplied to the application devices (4) of the respective cooling group (3), a respective one to be conveyed by the respective pump (6) Group current (W1, W2) determined, - The control device (8) using the respective group flow (W1, W2) and a respective pressure difference (δp1, δp2) to be applied by the respective pump (6) determines a target speed (n1, n2) of the respective pump (6) and the respective The pump (6) operates according to the determined target speed (n1, n2) so that water (5) is fed to the application devices (4) of the respective cooling group (3) in accordance with the target flows (w1 to w4), - wherein the respective group flow (W1, W2), the respective pressure difference to be applied (δp1, δp2) and the respective target speed (n1, n2) form characteristic parameters of the respective pump (6), characterized,
that the control device (8) determines the respective target speed (n1, n2) of the respective pump (6) either by means of a mathematical-analytical equation, in which the respective group flow (W1, W2) and the respective pressure difference to be applied (δp1, δp2 ), or by utilizing a characteristic (K1, K1 ', K1 ") of the respective Pump (6) determined, which is only dependent on one of the characteristic parameters (W1, δp1, n1) of the respective pump (6) and supplies a single output variable.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) im Falle der Ermittlung mittels einer mathematisch-analytischen Gleichung die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe (6) anhand der Beziehung n 1 = nN 1 δp 1 + R 1 W 1 2 δpN 1
Figure imgb0008
wobei n1 die Solldrehzahl der jeweiligen Pumpe (6) ist, nN1 eine Nominaldrehzahl der jeweiligen Pumpe (6) ist, δp1 die von der jeweiligen Pumpe (6) aufzubringende Druckdifferenz ist, R1 ein interner Strömungswiderstand der jeweiligen Pumpe (6) ist, W1 der jeweilige Gruppenstrom ist und δpN1 eine Nominaldruckdifferenz ist, der von der jeweiligen Pumpe (6) generiert wird, wenn sie mit der Nominaldrehzahl (nR1) betrieben wird und der die jeweilige Pumpe (6) durchströmende Gruppenstrom (W1) 0 ist.
Operating method according to claim 1,
characterized,
that the control device (8) in the case of the determination by means of a mathematical-analytical equation, the target speed of the respective pump (6) based on the relationship n 1 = nN 1 δp 1 + R. 1 W. 1 2 δpN 1
Figure imgb0008
where n1 is the target speed of the respective pump (6), nN1 is a nominal speed of the respective pump (6), δp1 is the pressure difference to be applied by the respective pump (6), R1 is an internal flow resistance of the respective pump (6), W1 is the is the respective group current and δpN1 is a nominal pressure difference that is generated by the respective pump (6) when it is operated at the nominal speed (nR1) and the group current (W1) flowing through the respective pump (6) is 0.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1) im Falle der Verwertung der Kennlinie (K1, K1', K1") als Eingangsgröße die Solldrehzahl (n1) der jeweiligen Pumpe (6) erhält und als Ausgangsgröße einen internen Strömungswiderstand (R1) der jeweiligen Pumpe (6) liefert.
Operating method according to claim 1,
characterized,
that the respective characteristic curve (K1) in the case of utilization of the characteristic curve (K1, K1 ', K1 ") receives the set speed (n1) of the respective pump (6) as an input variable and an internal flow resistance (R1) of the respective pump (6) as an output variable ) delivers.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1', K1") im Falle der Verwertung der Kennlinie (K1, K1', K1") als Ausgangsgröße eine weitere der charakteristischen Kenngrößen (W1, δp1, n1) der jeweiligen Pumpe (6) liefert und dass die jeweilige Kennlinie (K1', K1") auf einen Referenzwert (δpR1) der dritten der charakteristischen Kenngrößen (W1, δp1, n1) der jeweiligen Pumpe (6) bezogen ist.
Operating method according to claim 1,
characterized,
that the respective characteristic curve (K1 ', K1 ") in the case of utilization of the characteristic curve (K1, K1', K1") as an output variable provides another of the characteristic parameters (W1, δp1, n1) of the respective pump (6) and that the respective characteristic curve (K1 ', K1 ") to a reference value (δpR1) of the third of the characteristic Characteristics (W1, δp1, n1) of the respective pump (6) is related.
Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1') als Eingangsgröße den Gruppenstrom (W1) erhält und als Ausgangsgröße die Solldrehzahl (n1) liefert und dass der Referenzwert eine Referenzdruckdifferenz (δpR1) ist.
Operating method according to claim 4,
characterized,
that the respective characteristic curve (K1 ') receives the group current (W1) as an input variable and supplies the target speed (n1) as an output variable and that the reference value is a reference pressure difference (δpR1).
Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) den Gruppenstrom (W1) im Rahmen der Verwertung der jeweiligen Kennlinie (K1') mit einem jeweiligen Faktor (a1) skaliert, dass die Steuereinrichtung (8) die anhand der jeweiligen Kennlinie (K1') ermittelte Solldrehzahl (n1) mit dem Kehrwert des jeweiligen Faktors (a1) skaliert und dass der jeweilige Faktor (a1) sich durch die Wurzel des Quotienten der jeweiligen Referenzdruckdifferenz (δpR1) und der jeweiligen aufzubringenden Druckdifferenz (δp1) ergibt.
Operating method according to claim 5,
characterized,
that the control device (8) scales the group current (W1) within the scope of the utilization of the respective characteristic curve (K1 ') with a respective factor (a1), that the control device (8) determines the setpoint speed (n1 ) scaled with the reciprocal of the respective factor (a1) and that the respective factor (a1) results from the root of the quotient of the respective reference pressure difference (δpR1) and the respective pressure difference to be applied (δp1).
Betriebsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Kennlinie (K1") als Eingangsgröße den Gruppenstrom (W1) erhält und als Ausgangsgröße die Druckdifferenz (δp1) liefert und dass der Referenzwert eine Referenzdrehzahl (nR1) ist.
Operating method according to claim 4,
characterized,
that the respective characteristic curve (K1 ") receives the group current (W1) as input variable and supplies the pressure difference (δp1) as output variable and that the reference value is a reference speed (nR1).
Betriebsverfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (8) die Solldrehzahl (n1) durch Skalieren der Referenzdrehzahl (nR1) mit dem Kehrwert eines jeweiligen Faktors (a1) ermittelt und dass die Steuereinrichtung (8) den jeweiligen Faktor (a1) durch Lösen der Gleichung a 1 2 δp 1 K 1 ʺ a 1 W 1 = 0
Figure imgb0009
ermittelt, wobei a1 der Faktor ist, δp1 die gewünschte Druckdifferenz ist, K1" die Kennlinie ist und W1 der Gruppenstrom ist.
Operating method according to claim 7,
characterized,
that the control device (8) determines the target speed (n1) by scaling the reference speed (nR1) with the reciprocal of a respective factor (a1) and that the control device (8) determines the respective factor (a1) by solving the equation a 1 2 δp 1 - K 1 ʺ a 1 W. 1 = 0
Figure imgb0009
determined, where a1 is the factor, δp1 is the desired pressure difference, K1 "is the characteristic and W1 is the group current.
Computerprogramm, das Maschinencode (10) umfasst, der von einer Steuereinrichtung (8) für eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines heißen Walzguts (2) aus Metall abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (10) durch die Steuereinrichtung (8) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (8) die Kühleinrichtung (1) gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt.Computer program which comprises machine code (10) which can be processed by a control device (8) for a cooling device (1) for cooling a hot rolling stock (2) made of metal, the machine code (10) being processed by the control device (8) that the control device (8) operates the cooling device (1) according to an operating method according to one of the above claims. Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines heißen Walzguts (2) aus Metall, wobei die Steuereinrichtung mit einem Computerprogramm (9) nach Anspruch 9 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die Kühleinrichtung (1) gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betreibt.Control device for a cooling device (1) for cooling a hot rolled stock (2) made of metal, the control device being programmed with a computer program (9) according to claim 9, so that the control device can control the cooling device (1) according to an operating method according to one of claims 1 to 8 operates. Kühleinrichtung zum Kühlen eines heißen Walzguts (2) aus Metall, - wobei die Kühleinrichtung (1) eine Anzahl von Kühlgruppen (3) aufweist, - wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine Anzahl von Aufbringeinrichtungen (4) aufweisen, mittels derer Wasser (5) auf das Walzgut (2) aufgebracht wird, - wobei die Kühlgruppen (3) jeweils eine den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) vorgeordnete Pumpe (6) aufweisen, mittels derer das Wasser (5) zu den Aufbringeinrichtungen (4) der jeweiligen Kühlgruppe (3) gepumpt wird, - wobei die Kühleinrichtung eine Steuereinrichtung (8) nach Anspruch 10 aufweist, welche die Kühleinrichtung gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betreibt. Cooling device for cooling a hot rolled stock (2) made of metal, - wherein the cooling device (1) has a number of cooling groups (3), - the cooling groups (3) each having a number of application devices (4) by means of which water (5) is applied to the rolling stock (2), - the cooling groups (3) each having a pump (6) upstream of the application devices (4) of the respective cooling group (3), by means of which the water (5) is pumped to the application devices (4) of the respective cooling group (3), - wherein the cooling device has a control device (8) according to claim 10, which operates the cooling device according to an operating method according to one of claims 1 to 8. Kühleinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der Aufbringeinrichtungen (4) innerhalb einer Walzstraße angeordnet ist und/oder der Walzstraße vorgeordnet ist und/oder der Walzstraße nachgeordnet ist.
Cooling device according to claim 11,
characterized,
that at least one of the application devices (4) is arranged within a rolling train and / or is arranged upstream of the rolling train and / or is arranged downstream of the rolling train.
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