高压水除鳞工艺流程简介

高压水除鳞工艺流程简介
天津无缝钢管厂140机组生产线减径机区高压水除鳞是个很关键的设备，它是从再加热炉到减径机中间的一段，用于去除钢管氧化铁皮。

氧化铁皮是钢管在轧制过程中，从加热炉经整个轧制线到再加热炉因高温氧化而形成的一次、二次甚至三次鳞片状铁氧化物。

其中，炉生一次氧化铁皮是最主要的。

氧化铁皮在轧钢过程中被压入钢板后，会严重影响热轧板和冷轧板的表面质量，为了提高无缝钢管的表面质量, 必须除掉这些氧化皮, 其工艺过程称为除鳞。

除鳞过程采用高压水喷射, 水压高达18M Pa。

它具有如下特点[1]：
(1)打击力大：由于采用了6SE440 变频器使紊流的高压水流有序化，水流阻力小，流速高，从而大大地提高了打击力；
(2)除鳞效果好：由于水流密度增大，形成薄而均匀的高压水射流，从而有效地除去附在金属表面的氧化铁皮。

(3)喷嘴寿命长：由于采用了高强度，较好的冲击韧性及耐磨性的钨钴硬质合金喷嘴头，使喷嘴的寿命周期大为提高。

(4)防堵性能强：由于喷嘴设置了过滤罩，可有效地防止水中杂质堵塞喷嘴口的隐患，对提高轧材质量和设备运转率。

T
技术性能参数如下：
工作压力： 18MPa
高压水泵：AC 380V 110KWх3（二用一备）
低压水泵：AC 380V 7.5KWх2（一用一备）
运输距离：42m
控制阀台：一个
2 西门子6SE440变频器简介
6SE440系列变频器是新一代变频器，能达到控制交流电机的完美极限，自带制动单元并且有过流保护装置，能精确控制电机的速度和转矩。

它适合用于三相电动机速度控制和转矩控制的变频器系列。

功率范围覆盖0.12KW至200KW（恒转矩方式）或250KW（变转矩方式）的多种型号可供用户选用。

本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶闸管（IGBT）作为功率输出器件。

因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。

其脉冲宽度的开关频率是可选的，因而降低了电机运行的噪声。

全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。

MICROMASTER440变频器具有缺省的工厂设置参数时，它是为简单电动机变速驱动系统供电的理想变频驱动装置。

由于MICROMASTER440具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也适合于需要多种功能的电动机控制系统。

它既可以用于单机驱动系统，也可集成到‘自动化系统’中。

3 系统硬件组态
本系统采用变频控制，保证除鳞参数-打击力，喷水密度等完全符合设计要求，且有一定的余量，满足用户将来发展的需要本系统可以分为电控系统和工控系统两部分。

电控系统由两台变频器控制组成。

主要元件采用西门子公司的6SE440系列变频器。

工控系统由西门子公司的S7-300系统PLC完成对整个系统的信号采集和处理，通过PROFIBUS-DP现场总线传至上位机。

电控系统：
电控系统由两台变频器控制柜组成，用两台西门子公司的6SE70系列变频器控制三台电机，调节电机转速达到水压恒定和节能的作用（两用一备）。

除鳞信号
高压水除鳞系统工作状态显示
PLC控制箱
高压泵组运行信号及报警信号
除鳞控制箱
图 1 高压水除鳞电控系统
其中PLC采用西门子S7-300CPU315-2DP，通讯模块采用PROFIBUS-DP接口模块，用于安装在变频器6SE440上，使之成为PROFIBUS-DP从站。

系统采用PROFIBUS网进行PLC,ET200S远程站及6SE440变频器间的数据交换与通讯，主电机的传动及现场级监控设备与主PLC用PROFIBUS总线相连。

PROFIBUS有极高的传输速率，主PLC与各主传动系统之间的设定值、指令和数据均通过PLC的ROFIBUS-DP网络接口进行传送, 实现网络控制，系统响应速度快；在高压水除鳞箱设有ET200S远程站，在提高系统响应速度的同时，也增加了系统的安全可靠性。

将6SE440连接到DP网上，并组态6SE440的通讯区，通讯区的设置与应用方式有关，设定值和控制字以及它们的反馈数据存放在PZD区，如果需要读写6SE440参数，则需要PKW数据区。

在本系统中，采用0PKW、2PZD，6SE440地址为10。

PKW数据区为PIW268—PIW271，PQW268-PQW271.
CBP板选为6SE640X-1PB00-0AA0 ， PP0 3 ：0 PKW/2 PZD。

4 软件设定
4.1 变频器参数优化
变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。

实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。

但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试
4.2一些重要参数的设定[2]
P0010 30 恢复到工厂缺省值
P0003 3 允许访问所有参数
P0700 6 选择控制命令来源（远程控制，从CB来）
P1000 6 选择频率设定值来源（远程控制，从CB来）
P0918 10 Profibus从站地址（须要与硬件组态报持一至）
P0100 0 变频器50Hz ,功率单位kW
P0304 380 工作电压
P0307 18. 5 电机额定功率
P0310 50 电机额定频率
P0311 1480 电机额定转速
P1080 0 电机最小转速对应频率
P1082 50 电机最大转速对应频率
P1237 1 投入制动电阻功能
P1120 240 设置斜坡上升时间
P1121 240 设置斜坡下降时间
4.3 软件编程
6STEP7 V5.3程序中实现对变频器的控制。

通过PROFIBUS DP调用用功能块实现在主、从站之间实现双向数据传送。

其中：
PZD1输出：输出命令到6SE440。

控制电机的启停、正反转等。

PZD2输出：输出主设定值（频率设定）到6SE440。

PZD1输入：6SE440当前的状态（运行，故障，报警等）。

PZD2 输入：实际的速度反馈。

图2 在OB1 中调用SFC14和SFC15
其中，SFC14用于读PROFIBUS从站的数据。

SFC15 用于将数据写入PROFIBUS从站[3]。

功能块参数说明：
SFC14中W#16#10C为十六进制的读起始地址， DB2.DBW14为状态反馈值，P#DB2.DBX330.0 BYTE 12为从DB2.DBX=330.0开始的12个状态字，SFC15中W#16#10C为写起始地址。

P#DB2.DBX346.0 BYTE 12为从DB2.DBX346.0开始12 个控制字。

在变频器的状态字中，位0表示“开机准备”信号（高电平有效）。

位2表示“运行”信号（高电平有效），位3表示“故障”信号（高电平有效），位7表示“报警”信号（高电平有效）。

当M0.0为1时执行程序，在本例中设定值和控制字可以从数据块DB2中传送，而具体的设定值信息可以参考变频器手册。

状态字和设计值可从DB2.DBW330和DB2.DBW332读出。

要对变频器其他不同的参数进行设置，只要改变RECORD地址里的控制字即可。

另外在上位机软件WINCC上还可以采集变频器的速度值和电流值。

DB2.DBW348为设定的速度值。

DB2.DBW332为实际显示的速度值，DB2.DBW334为实际显示的电流值。

在变频器的控制字中，位0表示ON/OFF命令，位3表示使能命令，位7表示故障确认命令，位15表示从BOP面板上来的控制命令，上述命令均是高电平有效。

位1，位2 表示OFF快停命令，低电平有效。

5 结论
本工程利用PLC 通过Profibus - DP 通信网络控制6SE440 变频器实现了高压水除鳞系统的调速控制要求,既简化了布线,减少了故障点,又增加了运行状态参数监视,提供了完善的保护措施。

本套系统在天津无缝钢管厂已投入生产，经生产实践证明本系统除鳞速度快，设备运行可靠，维护简单经济；生产综合成本低；除鳞质量好；鳞皮可去除98%—100%。

参考文献
1 张立成，轧钢高压水除鳞喷射阀启闭特性分析，冶金设备，2000
2 卞家宏，MM440 变频器在全自动离心机电控系统中的应用，自动化仪表，2004.10
3 崔坚.西门子工业网络通讯指南. 北京:机械工业出版社，2005.6,
4 本文系统硬件组态和软件构成参考山西蓝海鑫科技有限公司在天津无缝钢管厂软件。