0 引言

    在寬厚板軋線上，Mulpic系統是軋線的重要組成部分，對需要水冷的品種的產品質量有著至關重要的影響，而水量控制是Mulpic一級控制的精髓，可以說只要水量控制做到優秀，水冷產品的質量就可以不必擔憂，本文主要研究Mulpic的水量調節閥對水量調節的作用以及程序控制。

    1 大小閥的結構以及作用簡介

    Mulpic設備位于精軋機后、熱矯直機前，用于水冷鋼板，主要分為ABCD四個部分。A區：HWD—highwaterdensity高壓水，MWD—mediumwaterdensity中壓水，B、C、D區：MWD—mediumwaterdensity中壓水。A區單獨一根供水管，BCD區共用一根供水管。A區包含DQ（淬火）模式，對水量要求很大，包括12組管道，每組管道包含12組大小閥，單獨控制管道；BCD區域對水量要求較低，每區域只有一組管道，每區域包含2組大小閥。

    1.1 大小閥結構功能簡介

    大小閥控制著ACC水泵房來水通往極管的流量，分別為上極管和下極管，現以D區為例，安裝結構如圖1所示。

圖1 大小閥及水冠閥結構圖

    1.2 大小閥的邏輯控制

    流向每個極管的水流由并連的一對閥門調節。兩個閥門的尺寸不同，以便在整個流量范圍內進行適當調節。小閥門用于調節低于給定閾值設定點的流量；大閥門用于調節高于給定閾值設定點的流量。實際閥門尺寸和閾值因工藝要求而異。共有兩個閾值設定點，分別用于ACC（層流冷卻模式）操作和DQ（淬火模式）操作。在給定時間內，這對閥門中只有一個打開進行水流調節，閥門的選擇取決于來自于MulpicL2的流量參考值的大小。

    圖2詳細描述了流量調節的原理。

圖2 大小閥邏輯控制圖    

    調節方案的設計在最大化對頭部/尾部遮擋要求動態響應的同時，提供必須的流量準確度。為達到這些要求，同時使用了開放式和閉合式回路控制器。開放回路控制器用于初始設置和達到頭部/尾部遮擋設定點；閉合回路控制器用于消除由開放回路控制導致的穩定狀態流量誤差。

    1.3 流量調節閥校準

    為每個水流調節閥提供了從HMI進行校準的功能。校準的目的是針對閥門開口百分比生成一個Kv特征值，然后用該特征值在上述調節方案中提供線性化。

    閥門的流量系數Kv定義為：溫度為4℃（密度為1000kg/m³）時測得的水流Q（單位為m³/h），在壓力損失為1bar時通過閥門視為完全打開。

    Kv值的計算公式如下：

    式中：Q為流率（m³/h）；△P為跨閥門的壓降（bar），△P=供水壓力－極管壓力；ρ為水的密度（kg/dm³）。

    校準功能啟用后，將以2%的步幅把閥門開口百分比從0%增加到最大開口即90%，從而自動生成一條上升曲線。每一步都將閥門開口參考值保留一段固定時間（通常為5s），隨后則為記錄的實際流率、供水壓力和極管壓力。這一過程重復進行，以2%的步幅把閥門開口百分比從90%減小到0%，從而提供一條下降曲線。校準結束時，程序將針對Kv上升（開放）和下降（閉合）兩個方向計算并存儲兩條閥門開口百分比曲線。

    同時需要上升和下降兩條曲線來保證頭部和尾部遮擋操作期間的開放回路水流準確性。在初始閥門設置過程中選擇上升曲線，而在頭部和尾部遮擋操作過程中，則切換到下降曲線，以便補償任何閥門滯后現象。只有具備頭部和尾部遮擋功能段的極管才要求同時進行上升和下降曲線的校準；其他極管只進行上升校準曲線即可。

    2 水冠閥原理及控制方式

    Mulpic的水冠閥是用來冷卻相對較寬長板。由于板坯表面中間上方的水會流到板坯邊緣，因此水流密度是均勻在整個頂面但邊緣會更加冷卻。為了防止這種情況，所以水冠閥的安裝結構如圖3所示。

圖3 水冠閥安裝結構

    控制閥門使得流向外緣的流量減少。所謂的水冠就是當水落在上表面時，橫向流動的流量會補償邊緣直接獲得流量的減少量，用于控制流向的邊緣部分閥門被稱為水冠閥。水冠閥的控制相對簡單，根據L2模型計算的開度打開，根據反饋的數據做PID控制即可。

    3 結束語

    本文對Mulpic區域的流量控制進行了分析研究，流量控制是Mulpic最重要的控制部分，對Mulpic性能起著決定性的作用，精確控制流量對改善產品質量有著重要意義，保證了生產高效運行。