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水溫自動控制系統(tǒng)在熱處理淬火水池管理上的應用

我公司是工程機械底盤件的專業(yè)生產廠家之一,履帶底盤件中的履帶板、鏈軌節(jié)、銷軸、銷套及各種輪體均需要進行熱處理。熱處理工序中水溫的波動是影響產品質量的重要因素之一,因此淬火水溫的控制是現(xiàn)場熱處理管理的一項重要內容。


1.現(xiàn)狀及問題點


我公司淬火水池采用集中管理方式,各工序淬火水管理方式為:每個水泵房為一個大水池集中管理,然后采用水泵單獨給各熱處理工序提供冷卻水,各工序淬火水分別再回到水泵房的大水池中。對于熱處理各工序中產生的熱量也統(tǒng)一匯集到水泵房中的水池中,通過水泵房中的冷卻塔對淬火水進行冷卻,從而實現(xiàn)淬火水的溫度管理(見圖1、圖2)。


水溫自動控制系統(tǒng)在熱處理淬火水池管理上的應用

圖1  水泵房冷卻水池


水溫自動控制系統(tǒng)在熱處理淬火水池管理上的應用

 圖2  冷水塔冷卻


此方式的優(yōu)點水泵房便于集中管理,分散在車間各熱處理工序的水溫一致。但也帶來當水溫出現(xiàn)異常時整個車間的淬火水溫對所有設備帶來影響,因此水泵房的管理是現(xiàn)場熱處理管理的重點?;谝陨弦蛩?,我們采用專人對水泵房進行管理,每天上班時開啟冷卻塔對水池進行降溫,定時對水溫進行記錄,水溫過低時關閉冷卻塔,水溫過高時再開啟冷卻塔,整個控制全部為人工操作。人工操作主要存在以下問題:


(1)淬火水溫隨著季度節(jié)變化,水溫波動較大,夏天時淬火水溫在30~35℃之間,而冬季淬火水溫在10~20℃之間。


(2)冷卻塔冷卻存在著冷卻過度的情況,造成電能的浪費。特別是冬天這種情況更加突出。我公司分布于各車間的水泵房有14個,冷卻系統(tǒng)總裝機容量670kW,一班的情況下每天耗能5360kW·h,電費在4000元左右。


(3)由于水泵房人工管理有時存在不到位的情況,出現(xiàn)工廠熱處理工序水溫異常的現(xiàn)象,造成大面積熱處理設備停工的現(xiàn)象。


2.方案制訂與實施


基于以上問題,有必要對淬火水池冷卻系統(tǒng)進行自動控制,實現(xiàn)水溫的穩(wěn)定及電能的降低,因此我們制訂了詳細的技術方案:


(1)控制方式:設計方案采用中間繼電器、接觸器等控制,實現(xiàn)手動控制與自動控制兩種控制方式。


(2)溫度控制:溫度儀表實時顯示,根據(jù)溫度高低設定實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)啟動或關停。


(3)定時功能:水溫自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)定時功能,定時啟動運行或停止運行。


(4)參數(shù)設定要求:由于季節(jié)變化,設定溫度參數(shù)不同,實現(xiàn)最佳的溫度控制要求。


(5)獨立控制:自動控制方式下,根據(jù)溫度設定不同,可實現(xiàn)水泵與風機獨立控制。


(6)電功率啟動:由于水泵電機頻繁啟停,要求電機控制系統(tǒng)采用軟啟動裝置或星三角形啟動。


(7)報警功能:水池水位、水溫過高,過低異常報警功能。此報警功能分為異常黃色報警,紅色報警。黃色報警時不影響生產,設備管理人員第一時間到水泵房查找原因并解決異常,為設備維修提供維修時間,紅色報警時相關熱處理設備停止生產。


3.改善效果確認


根據(jù)以上要求,我們對水泵房進行水溫自動化控制改造,為了更好驗證項目改造效果,我們對其中的一個水泵房安裝了計時器對水泵房水溫智能控制系統(tǒng)運行進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計。如附表所示,室外溫度在10℃左右時,淬火水溫高于32℃時開啟冷卻塔對淬火水溫進行冷卻,低于25℃時關閉冷卻塔冷卻系統(tǒng),可以節(jié)約76.9%的冷卻塔開啟時間。根據(jù)計時器運行統(tǒng)計數(shù)據(jù),結合季節(jié)性變化,夏季、冬季溫度變化對涼水運行時間有一定影響,預計:


(1)全年綜合節(jié)能效率平均可實現(xiàn)50%。


(2)參照2015年240個工作日,以單班生產進行計算,全年可節(jié)約51.5萬元,效果非常明顯。


同時淬火水溫變化在25~35℃之間波動,不僅降低運行成本,還解決了由于季節(jié)變化造成水溫產生的較大波動的問題。對于產品質量的穩(wěn)定提供了保證。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

數(shù)據(jù)統(tǒng)計表


4.結語


通過我們對水泵房冷卻水水溫自動控制改造,取得了以下明顯效果:


(1)預計每年我公司可可節(jié)約電費約51.5萬元。節(jié)能效果非常明顯,全部投資半年即可回收。


(2)淬火水溫控制由原來的10~40℃之間,可以有效的控制在25~35℃之間,對于產品質量的穩(wěn)定起到的很好的保證。


(3)當淬火水池發(fā)生異常時,可以快速反應,通過黃色異常報警功能為維修人員提供維修緩沖時間,避免現(xiàn)場設備停工現(xiàn)象。

作者:馬強,周興動,黃軍鋒

單位:山推履帶底盤事業(yè)部二工廠

來源:《金屬加工(熱加工)》雜志

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