摘要：随着时代的不断发展，钢铁公司钢产量大幅度增加的同时,生产规模也不断扩大,由此导致用水紧张的矛盾日益加剧,地下水位连年下降,影响到采用直流供水方式的机组的正常生产。为此，必须对线棒材轧钢厂水系统进行全面的改造。
关键词：水冷却；水处理系统；改造；PLC控制
引言
龙钢公司轧钢厂部分生产车间原采用直流水。将原直流水系统改造成净环系统、浊环系统并采用合理的水处理技术,补充水仅为原来的18.5%,排污水减少220m3/h,大大提高了水的循环利用率，经济效益和环境效益明显。
1.原水处理工艺状况
对于该机组来说，需要用水点主要包括加热炉冷却水、设备冷却水以及轧机冷却水及冲氧化铁皮水。在原系统中，主要应用的是深井泵压力供水至主电机通风及设备冷却，其回水经泵二次提压后供加热炉和顶钢机等用户使用,用后水再次经泵加压后供轧机冷却用,轧机冷却废水和冲氧化铁皮废水合并后进入旋流沉淀池,沉淀处理后部分返回冲氧化铁皮,其余外排。该系统在一个小时之内大约需要补充地下水270t，排废水仅经旋流沉淀池处理,其中SS含量约300mg/L,油类含量也超标,每小时外排水量达250t左右。加之原旋流池采用水泵经常损坏,维修工作量大,直接影响到生产的正常进行。
2.水处理系统组成
2.1管理网
在管理网进行配置过程中，主要安装了Siemens公司WinCC监控组态软件的冗余服务器,这两台机器轮番应用，其中一台损坏还可以用另一台代替，这样也就保证了该系统的稳定运行。而服务器选择大型的网络关系数据库，应用了服务器的体系结构，目的就是希望能够达到分布式数据管理的诸多请求。除此之外，为了更好的对水处理过程进行实时的监测，还配置了较多的装置有WinCC运行版的PC机作为监控操作站。而监控操作站主要具有进行远程监控、显示状态以及对数据进行处理等功能。管理网现场总线选择ProfibusFMS总线,冗余服务器作为ProfibusFMS现场总线的主站,通过CP通信模块与ProfibusFMS现场总线连接。
2.2控制网
在整个系统中，作为关键的部分就是PLC控制器，为了更好的促使上位计算机与现场仪表之间进行有效的廉洁与处理计算，再次主要应用了两个Siemens公司CPU3152DP型PLC组成冗余控制器，其中一个当做主站，另一个当做备用站。两个PLC之间可以借助并行实现总线之间的联系，从而促使信息可以互相叫唤，还行达到互相监视的功能。而该系统最主要的功能，就是能够有效接受来管理网的数据信息，从而实现对水处理过程更好的监视与控制，另外，还能将实际环境下的情况传输到管理网的服务终端上。每台PLC上安装一块ProfibusFMS通信模块CP与ProfibusFMS现场总线连接,PLC作为ProfibusFMS现场总线的从站,也是控制系统的下位机,通过总线与上位机通信。Siemens公司S7315-2DP型号PLC具有ProfibusDP网络通讯接口,可作为ProfibusDP现场总线的主站。在两个S7315-2DP主站建立冗余配置的Profibus-DP现场总线系统,与控制现场的远程分布式智能I/O模块连接,实现与现场设备和传感器通信。
2.3现场网
对于现场网来说，主要包括一次仪表、执行机构等部分构成。现场网最为关键的功效就是实时监测系统设备以及传感器的情况，从而将监测到的信息进行传输，接受来自控制级的命令，将控制执行机构部分。设计采用ProfibusDP通讯模式将PLC的远程I/O站ET200M、现场仪表、现场执行机构与PLC控制器连接。
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3.循环水工艺
对于整个的循环水系统来说，在其用后水的水质情况，我们可以将其分为静环系统以及浊环系统两方面内容。
3.1净环系统
对于加热炉水循环系统来说，因为该系统在循环时没有污染物的存在，只有相应水温的变化，从而将其加水之后，最为显著的特征就是用水点或者是回水点较为集中。如果将其进行降温操作，那么水也还可以直接的循环利用。该组系统之所以这样设计的优势就在于采用加热炉回水余压直接上冷却塔冷却,减少了一泵组,降低了运行费用。最后，为了保证该组系统能够安全稳定的运行，我们可以继续保留加热炉的事故水塔。
3.2浊环系统
该系统由轧机冷却水和冲氧化铁皮水组成,用后一同汇入地沟后进入旋流沉淀池处理,因冲氧化铁皮水对水质要求不高,只要去除大颗粒悬浮物后即可循环使用。但是，轧机冷却水对水质的要求极高，因此旋流沉淀池出水经泵加压后一部分返回冲氧化铁皮,一部分至斜板除油沉淀池二次处理,经二次深度处理后的水进入热水池经泵提升至冷却塔,冷却后的水汇入冷水池经再次加压后送至车间供轧机冷却使用。其中斜板除油沉淀池排出的污泥经两格污泥浓缩池污泥处理后外运。该系统改造的关键在于旋流沉淀池泵房的搬迁,立式泵换成卧式渣浆泵虽然增加了工程投资但为生产的安全运行,设备的检修都创造了良好的条件,值得借鉴。
4.主要设备构筑物
4.1斜管除油沉淀池
该设备是浊环系统中不可缺少的重要设备，目前已经是专利产品。最为突出的特征就是能够实现除油池与沉淀池合并。斜管除油沉淀池的长度为11m,宽度为4m，属于钢结构。其中斜板长度为1000m,颗粒沉降速度为每秒钟0.4毫米，上升流速为每秒钟5毫米，沉淀的时间为二十六秒。
4.2净环系统的旁滤器
对于净环系统来说，主要采用的是开放式的循环冷却水。当然正因为开放式，所以在其中难免会有空气等杂物的存在，因此，对其进行旁滤处理是很关键的。在传统的处理过程中，一般采用的是砂滤加反冲洗，这种冲洗方式不仅需要耗费大量的资金，而且占地面积也较大，最为不便的是很难对其进行运行管理。随着时代的发展，科学技术也在不断的进步，目前国内的钢铁企业在进行水处理过程中，应用的是微孔过滤技术。该种技术工艺最为突出的优势就是能够将其直接安装在压力管道上，在进行反冲洗时借助管道内部的水就能够实现，不需要格外利用外部动力，操作极为简便。基于此，在工程进行设计过程中，为了实现简单快捷的操作，可以先在设备净环系统上安装一台自动清洗的管道过滤器，但是要注意，一定如果后期需要安装加热炉净环系统，那么就一定要留下该系统的位置。经过我国企业长期的实践证明，该系统的过滤技术具有极高的安全性以及可靠性[1]。
4.3处理效果
经过长时间的运行，净水循环系统目前来看比较正常。特别遇到高温天气，出水水温在35℃以下,满足了企业的生产要求，同时也达到了设计的目标。浊水循环系统中轧机冷却水经斜板除油沉淀池处理后,出水水质经监测悬浮物小于50mg/L,油含量小于10mg/L,均满足生产用水要求[2]。
4.4经济效益分析
自从该项目运行以来，对于因水量不多或者是水质较差、水压低等情况，有了解决对策，解决了企业生产的困扰。该项目共计使用资金四百万元，水处理成本0.065元/m3。总循环水量1098t/h,其中260机组净循环水量460m3/h,浊循环水量638m3/h,减少工业废水外排量220m3/h。原供水量270m3/h串级使用后外排,现仅需补充水量50m3/h。企业一年的水费大约节省了117万元，而排污费用也节省了23.3万元。企业一年需要进行系统抢修的时间多达一百小时，而多创产值约1050万元,产生间接效益75万元,采用循环冷却水大大减少了废水外排量,提高了水资源的重复利用率,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。
结论
主要围绕线棒材轧钢厂水系统的改造方面进行了详细分析，经过实践证明，轧钢厂水系统经过改造之后，不仅能够有效节约用水资源，而且也带给企业巨大的经济利益，具有极高的应用价值。
参考文献
[1]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社,2017.
[2]刘国荣,阳宪惠.模糊自适应PID控制器[J].控制与决策.2015,10(6).
论文作者:王永平,刘玉彪,张荣,李飞,宁博
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/12
标签：系统论文; 轧机论文; 冷却水论文; 加热炉论文; 的是论文; 沉淀池论文; 铁皮论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;