广钢连轧机用循环水系统的抽空现象及其排除 广钢连轧机用循环水系统的抽空现象及其排除

广钢连轧机用循环水系统的抽空现象及其排除

  • 期刊名字:给水排水
  • 文件大小:314kb
  • 论文作者:王瑞滨,游映玖,许玉望
  • 作者单位:广州钢铁集团设计院,武汉冶金科技大学
  • 更新时间:2020-11-10
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论文简介

广钢连轧机用循环水系统的抽空现象及其排除王瑞滨游映玖许玉望提要介绍广州钢铁股份有限公司连续轧钢分厂的循环冷却水系统,由于原设计不合理运行时出现严重影响产品质量的间断性出水的抽空现象;分析了产生抽空现象的原因提出了排除抽空现象的技术措施。关键词加压泵循环水系统抽空气囊1浊循环冷 却水系统工艺流程及抽空现象系统建成、投产的初期运行都较正常,-年以广钢连续轧钢分厂生产线材产品连轧机用的循后在浊循环供水状况下,加压泵组管路OD2上,对环冷却水系统由净循环水和浊循环水两部分组成。螺纹钢提供冷却的冲水出现了周期性的断水现象,其浊循环水系统提供轧机水冷却和线材螺纹钢冲水即抽空现象。这个现象-般出现在夏天,水温较高冷却。图1给出了其管路和工艺流程平面布置示及吸水井水位较高的条件下。由于出现抽空现象,意。系统由3台S300-90B并联组成供水泵,由3台使螺纹钢的冷却不均匀从而严重影响产品质量造S200-95并联组成加压泵串联在对线材产品冲水冷成较大的经济损失。却的管路OD2上。系统运行有两种情况:-是生产2抽空现象技术分析一般线材时不需对线材进行冲水冷却,此时管路经对系统实际运行情况观察与分析研究抽空OD2关闭,加压泵组不工作,供水泵仅1台工作经现象不是由于机组工作不正常及管路出现堵塞等因OD管路向连轧机提供冲水冷却。这种情况系统素造成。究其原因,认为由于系统运行的工况参数、工作正常没有出现间断性的断水现象;二是生产螺管路布置及管道中的流动等因素相互影响而造成。纹钢时需对产品进行冷却此时管路OD2打开加其主要原因是是否在管路中形成气囊或加压泵产生压泵组工作(2台工作1台备用)供水泵也启动2了气蚀我们对此进行了分析。台工作(1台备用),同时向D,及D2两用水点供水,2.1 系统工况分析即为浊循环供水状况。浊循环水系练的设计参数是:供水泵组提供总供水中国煤化工)工作压力满足0.57DN/mmL/m业SLD:轧机水冷MYHCNMHG~ 72m),其中水量水89450 800300导g.750m3/l( 0.208 3m2/s )经OD,供轧机冷却用,剩余H12600m3/H( 0.166 7m2/s )经OD2用于螺纹钢压冷却;供水泵组加压泵组拿多380 D线材水冷加压泵要求增压至1.0~ 1.5MPa(扬程约100 ~自清式过滤器图1浊循环冷却水系统管路及流程平面布置150m)取高水位工况参数,应用伯努利方程作Or0-02-O3管路水头线1]如图2所示。纹钢冷却用水增加21.8% ~ 23.6%。实际工作扬H涮压管水头线程与设计要求相近满足设计要求。( 2 )吸水井水位60年56.48民总水头线,53.1752.9452.4056.05的学的变化对供水泵组和轧机用水流量有明显影响,水50+53.4552.6的9 51.9250.94 t. Pr压强水头线404.049.63549.0850旦位由低(标高为-1m)到高(标高为2m)的变化使供苗30+3.0 口(实际工况)改前45。水泵组流量增大9.1% ,轧机供水量增大17. 65% ,这计工观而使线材供水量减少0.15%。同时使供水泵扬程20+2.c改后_下降6.24%而使加压泵增大2.0%。高水位10+1.0 .r2.0qQD.382.2管路中能量变化与流动状态分析低水位轴标高死图2绘出了沿管线变化的总水头、测压管水头轴标高吸水井加乐泵组及压强水头线。从压强水头变化分析可知:整个管图2供水系统立面图 0-0-0-O3管路水头线线中静压强都为正值加压泵进口处O;点的静压强该系统可视为单节点加压泵组并联供水系统,达到0. 48MPa远大于加压泵的允许吸上真空度,利用单节点并联供水系统的数学模型2]考虑在因此加压泵工作时不会出现气蚀现象3];沿管线静OD2支管上有加压泵组将其用1台等效单泵代替压强不是完全遽降变化,在管线0O2中静压强有的情况则得到该系统工况计算的模型。所回升这是由于O点处流量分流,使该段流量减用此模型根据图1和图2中给出的有关数据,小流速下降造成的。在O2-O3管段中管径由.计算出了该系统的工况参数列于表1和表2。450mm减至300mm,使流速增大造成静压强下由表1和表2可知(1系统实际工况流量超过降。静压强下降有利于水中溶解的气体释出。设计工况流量供水泵组流量增大23%(低水位)~根据工况流量考虑投产前期为新管材粗糙度34.1%(高水位);轧机供水量增加24%~44% ;螺相对小(取0.001 )运行一年后粗糙度增大,为旧管.表1S300-90B供水泵低、高水位时工况参数供水泵SAoSoo .0ZQ总流量.管线O-O3改造后S300- 90B132/ms/s-/m/m/m2/sQ1 + Q2/m2/sQ/m'/sH/mQi + Q2/m2/s4.8低水位)| 0.230 560.500.4610.23160.430.462泵1或泵22:13.071.8高水位)| 0.251 556.720.5030.25256.630.504表2轧机、螺纹钢用水管线及加压泵工况参数服务水头Sp1Z9加压泵工作扬程用水点/n1s2/m'mH,/mg/m'/s轧机4.80.25500.254 04:98.6(OD)1.80. 3000.297 3螺纹钢0.20667.330.208 166.361161 181.03(OD2 )0.20368.690.206 767.00 .表3流速若数与流态分析管段管径|流速雷诺数( x10%)冬天流态夏天流态设计参数情况/mm| /m/s冬天夏天新管旧管旧管| 流速/m/s | 冬天流态| 夏天流态O-O450 2.90.9981.623 .过粗中国煤化工O-O2450 1.3| 0.4460.729原管| 300| 2.910.6681.087MHCNMHGO2-O3改后450 | 1.31 | 0.4510.733寸1.05注表中过"表示紊流过渡区",粗"表示紊流阻力平方区。给水排水Vol.26 No.4 2000 37取0.002 ,及冬天和夏天水温变化取10~ 30C范围-段时间的积聚形成断水气囊的临界条件而这个等因素取高水位工况参数和设计参数情况对O-临界条件正是供水系统工作在最不利高水位与夏天0-O2-O3管段中的流速和流动状态进行了分析计的情况,因此抽空只是周期性的发生。算结果列于表3中。3抽空 现象排除措施及经济效益由表3可以看到:实际工况下对应管段中的流为排除供水系统抽空现象,保证生产产品质量,速比设计参数情况高出很多图2也有所示O2O曾请过某钢铁设计院来解决他们提出的改造方案,与O2-O3段流速较高,大于2.5m/s ;夏天时管中流需技术咨询和工程投资费用65万元;后连轧分厂提动雷诺数值较大沿流向起伏变化较激烈设计参数出重新设计--条单独供线材水冷的高压循环水系情况管路中的流态,无论是冬天还是夏天都处在紊统与原浊循环水系统分开预算投资需70万元。流过渡区中即流动过程的扰动较轻实际工况下冬考虑以上两途径所需费用太高都未采纳。天新管皆为紊流过渡流态,而夏天旧管整个O-O-.根据本文的技术分析在保证实际工况(因现工O2-O;管中皆处在紊流粗糙区,这与抽空现象发生况保证了水冷效果不希望变化)不变及管路布置变在高水位、夏天且是在系统工作近两年后这个事实,化不大的前提下采取了改善管路中的流动状态,以有一定程度的吻合。由此认为,管中的流态对抽空减少气体释出量的策略来排除抽空现象的简单途.现象的产生有直接关系。根据溶解于液体中的气体径为此提出只须改变对流态影响较大的局部管段释出的条件对液体的扰动越大外界静压越低则气O2-03的管径将其由原管径DN300放大到与其前体释出就越多这个基本理论,认为实际工况情况夏段管段0-O2相同的管径DN450这样明显降低了天旧管中的流态是产生气体过多释放的必要条件。流速和雷诺数,同时消除了O2点突收局部损失。对在其它情况中流态相对平稳,气体释出量较少较改变管径后的供水系统进行工况参数计算和流态分易随水流带走,也就出现不了明显的抽空现象。析列在表1、表2和表3中。结果表明:供水泵组2.3管 路布置分析总供水量、OD,和OD2上的供水量略有增加在O2-从图2中可看到O2点处是管径由DN450突O3管段上的流速和雷诺数分别下降了55% 和然收缩到DN300的变化处,由流体力学理论可知32. 5%此处流态由粗糙区转为紊流过渡区。同时,此处会形成局部的低压涡区产生较大的扰动有利为了安全可靠在加压泵进口处加装了-一个排气阀。于气体释出加压泵组轴安装高度为0.2m ,低于O3采取上述技术改造措施,工程投资费用仅需点进水管口的位置3.0m这就构成在加压泵进口存1.6万元。 经改造后供水系统运行至今已两年多,在有高于泵壳最高点的空间O;点处有利于气体积无论冬天和夏天未出现过-次抽空现象保证了所聚提供了形成气囊的充分条件。由此认为管路布有产品质量取得了显著的经济效益。置为气体释出及气囊形成提供了有利的客观条件。参考文献以上分析认为抽空现象的产生不是加压泵组气蚀所造成,而是由于实际工况流量增大造成在高1 许玉望主编.流体力学泵与风机[ M]北京:中国建筑工业出版社,1995水位、高水温及旧管条件(临界条件)下管路中的水2许玉望.-个新的求解单节点并联供水系统的数学模型.海军流紊流度增大到提供水中气体较多释出的必要条工程学院学报195 771)27~32件加之管路布置不太合理,又提供了气体积聚的空3姜乃昌.水泵及水泵站(新一版IM]北京:中国建筑工业出版间为加压泵进口前形成气囊创造了条件。由此当社,1993供水系统在夏天高水位条件下工作时当加压泵前中国煤化工H钢铁集团设计院气体存积到一定量时就会隔断水流加压泵就抽不上水仅排出存积的气体形成了断水的抽空现象。YHC N M H G070武汉治金科技大学给排水教研室又认为.上述气囊形成的条件,正好处在-个临电话( 027 )87395029界状态下即是刚刚满足释出的气体在O;点处经过收稿日期1999-7-1338给水排水 Vol.26 No.4 2000

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