(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ラインに設けられた圧延デスケーリング装置のデスケーリングヘッダの使用タイミングを決定する決定機能と、
前記圧延ラインにおける被圧延材の位置を把握する把握機能と、
前記デスケーリングヘッダの使用タイミングと前記被圧延材の位置とに基づいて、前記被圧延材に付着したスケールを除去しつつ、電力を無用に消費しないように、前記デスケーリングヘッダに配管を介して水を供給するポンプの回転数指令値を計算する省エネ制御機能と、
前記ポンプの回転数指令値に対応した指令値に基づいて、前記ポンプを運転する電動機を制御するドライブ機能と、
前記省エネ制御機能が前記ポンプの回転数指令値を計算する際に、前記圧延デスケーリング装置に過大な負荷を与えないように制約を加える設備保護機能と、
を備え、
前記設備保護機能は、前記ポンプの回転数指令値の変化率の絶対値が所定値以下となるように制約を加えることを特徴とする圧延デスケーリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記省エネ制御機能は、前記ポンプの回転数を所定時間までに所定回転数まで増加させる必要がある場合に、前記所定時間よりも所定値だけ前に前記所定回転数となるように前記ポンプの回転数指令値の計算することを特徴とする請求項１に記載の圧延デスケーリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記省エネ制御機能は、前記ポンプの回転数を第１時刻で第１所定値から減少させた後に第２時刻までに第２所定値に増加させる必要がある場合は、前記第１時刻と前記第２時刻との間では、前記第１時刻で前記第１所定値から減少させた場合の値と前記第２時刻までに前記第２所定値に増加させる場合の値とのうちの大きい方の値を前記ポンプの回転数指令値として選定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧延デスケーリング装置の制御装置。
【請求項４】
前記省エネ制御機能は、前記圧延デスケーリング装置の共振が発生する際の前記ポンプの回転数よりも大きい値に設定されたポンプ回転数最小値よりも大きな値を前記ポンプの回転数指令値として設定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧延デスケーリング装置の制御装置。
【請求項５】
前記省エネ制御機能は、前記圧延デスケーリング装置の共振が発生する際の前記ポンプの回転数よりも大きい値に設定された共振回避回転数を前記ポンプの回転数指令値が下回っている場合に、前記配管に設けられた遮断弁を閉じることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧延デスケーリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧延デスケーリング装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延デスケーリング装置のデスケーリングヘッダに必要な水を供給するためのポンプの回転数指令値を得て、ポンプを運転する電動機を制御する圧延デスケーリング装置の制御装置が提案されている。当該制御装置によれば、必要時のみに電動機が駆動される。このため、電動機の駆動に関し、省エネルギー化を実現することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８８６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ごく短時間でポンプの起動又は停止を行なうと、圧延デスケーリング装置の配管等に過大な負担がかかる場合がある。
【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、省エネルギー化を実現しつつ、デスケーリング装置への負担を軽減することができる圧延デスケーリング装置の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る圧延デスケーリング装置の制御装置は、圧延ラインに設けられた圧延デスケーリング装置のデスケーリングヘッダの使用タイミングを決定する決定機能と、前記圧延ラインにおける被圧延材の位置を把握する把握機能と、前記デスケーリングヘッダの使用タイミングと前記被圧延材の位置とに基づいて、前記被圧延材に付着したスケールを除去しつつ、電力を無用に消費しないように、前記デスケーリングヘッダに配管を介して水を供給するポンプの回転数指令値を計算する省エネ制御機能と、前記ポンプの回転数指令値に対応した指令値に基づいて、前記ポンプを運転する電動機を制御するドライブ機能と、前記省エネ制御機能が前記ポンプの回転数指令値を計算する際に、前記圧延デスケーリング装置に過大な負荷を与えないように制約を加える設備保護機能と、を備え、前記設備保護機能は、前記ポンプの回転数指令値の変化率の絶対値が所定値以下となるように制約を加えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、省エネルギー化を実現しつつ、デスケーリング装置への負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置が適用される熱間圧延ラインの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置に制御される圧延デスケーリング装置の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置のブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置に制御される圧延デスケーリング装置のポンプの特性を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置に制御される圧延デスケーリング装置の必要ポンプ合計回転数の分布を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の候補の計算方法を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の決定方法を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置が設定する予測時間と予測計算タイミングを説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置内の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の決定方法を説明するための図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の決定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置が適用される熱間圧延ラインの構成図である。
【００１１】
図１において、１は加熱炉である。加熱炉１の出側には、少なくとも１つの粗圧延機２が配置される。粗圧延機２の出側には、仕上圧延機３が配置される。仕上圧延機３は、複数の仕上スタンドＦ１〜Ｆ７を備える。仕上圧延機３の出側には、巻取り機４が配置される。
【００１２】
加熱炉１の出側には、水圧スケールブレーカー（ＨＳＢ）として、デスケーリングヘッダ５ａが配置される。各粗圧延機２の入側には、粗圧延機入側デスケーラとして、デスケーリングヘッダ５ｂが配置される。
【００１３】
各粗圧延機２の出側には、粗圧延機出側デスケーラとして、デスケーリングヘッダ５ｃが配置される。仕上圧延機３の入側には、仕上スケールブレーカー（ＦＳＢ）として、デスケーリングヘッダ５ｄが配置される。
【００１４】
仕上圧延機３の上流側では、仕上スタンドＦ１と仕上スタンドＦ２との間に、仕上スタンド間デスケーラとして、デスケーリングヘッダ５ｅが配置される。仕上スタンドＦ２と仕上スタンドＦ３との間にも、仕上スタンド間デスケーラとして、デスケーリングヘッダ５ｅが配置される。
【００１５】
この熱間圧延ラインにおいては、加熱炉１から被圧延材が抽出される。その後、デスケーリングヘッダ５ａから水が噴出する。当該水により、被圧延材表面に付着したスケール（酸化膜）が除去される。その後、デスケーリングヘッダ５ｂから水が噴出する。当該水により、被圧延材に再付着したスケールが除去される。その後、粗圧延機２により被圧延材が圧延される。
【００１６】
その後、デスケーリングヘッダ５ｃから水が噴出する。当該水により、被圧延材に再付着したスケールが除去される。その後、粗圧延機２により被圧延材がリバース圧延される。
【００１７】
粗圧延機２での圧延後、デスケーリングヘッダ５ｄから水が噴出する。当該水により、被圧延材に再付着したスケールが除去される。その後、仕上圧延機３が被圧延材を製品板厚まで圧延する。
【００１８】
この際、デスケーリングヘッダ５ｅから水が噴出する。当該水により、被圧延材に再付着したスケールが除去される。その後、巻取り機４により被圧延材がコイル状に巻き取られる。
【００１９】
次に、図２を用いて、デスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅを含む圧延デスケーリング装置を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置に制御される圧延デスケーリング装置の構成図である。
【００２０】
図２において、６は水供給源である。水供給源６の出側には、配管７の入側が接続される。配管７の出側には、複数のポンプ８に並列に接続される。これらのポンプ８は、同じ定格を備える。各ポンプ８の出側には、配管９の入側が接続される。
【００２１】
各ポンプ８の吐き出し側において、各配管９には、逆止弁１０が取り付けられる。各逆止弁１０の下流側において、各配管９には、遮断弁１１が取り付けられる。各配管９の出側には、配管１２の入側が接続される。
【００２２】
配管１２の出側には、複数の配管１３の入側が接続される。各配管１３には、遮断弁１４が取り付けられる。各配管１３の出側には、それぞれデスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅが接続される。
【００２３】
逆止弁１０と遮断弁１１との間の配管９には、配管１５の入側が接続される。各配管１５には、リリーフ弁１６が設けられる。配管１５の出側には、ピット１７が配置される。
【００２４】
配管１２の近傍には、複数台の大容量の蓄圧器１８が配置される。各蓄圧器１８の出側には、配管１９の入側が接続される。各配管１９には、遮断弁２０が設けられる。各配管１９の出側は、配管１２に接続される。
【００２５】
各ポンプ８に対応して、複数の電動機２１が設けられる。これらの電動機２１は、同じ定格を備える。電動機２１は、制御装置２２に接続される。
【００２６】
この圧延デスケーリング装置においては、制御装置２２での制御により、電動機２１が回転する。当該回転は、電動機２１の軸を介してポンプ８に伝達される。当該伝達により、ポンプ８が運転される。当該運転により、水供給源６から配管７を介して水が引き上げられる。その後、ポンプ８は、所望の圧力と流量とで水を配管９に供給する。この際、逆止弁１０がポンプ８への水の逆流を防止する。当該水は、配管１２を介して、配管１３に供給される。この際、蓄圧器１８が配管１２等の水の圧力脈動を抑える。
【００２７】
その後、当該水は、デスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅに供給される。デスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅは、必要時に当該水を噴射する。この際、ポンプ８からの高圧水の供給が不足すると、蓄圧器１８内の高圧水が配管１２に放出される。その結果、一時的な水圧低下や水量低下が補われる。
【００２８】
デスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅを使用しない場合等、配管９に一定値以上の水圧がかかると、リリーフ弁１６が開く。このため、所定量の水が配管１５を介してピット１７に流れる。当該水は、再利用される。
【００２９】
遮断弁１１を閉じると、対応した配管９において、水の流れが止まる。これに対し、遮断弁１１を開くと、対応した配管９に水が流れる。すなわち、遮断弁１１の開閉状態を制御することで、水を流す配管９を選定し得る。
【００３０】
次に、図３を用いて、制御装置２２を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置のブロック図である。
【００３１】
図３に示すように、制御装置２２は、レベル２制御装置２３、レベル１制御装置２４、省エネ制御装置２５、運転方法切替え装置２６、ドライブ装置２７を備える。
【００３２】
レベル２制御装置２３は、プロセスコンピュータやパソコン等からなる。レベル２制御装置２３は、被圧延材の先端から安定して精度良く圧延できるように、圧延モデルに基づく設定計算や大量のデータ管理等を行う機能を備える。
【００３３】
具体的には、レベル２制御装置２３は、被圧延材が粗圧延機２や仕上圧延機３に到達する前に、被圧延材の仕様に合わせて、圧延ロールギャップ及び圧延ロールの速度、各デスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅの使用タイミング等の使用情報を決定する決定機能を備える。
【００３４】
レベル１制御装置２４は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等からなる。レベル１制御装置２４は、位置検出器（図示せず）や計測器（図示せず）からの情報に基づいて、熱間圧延ライン上における被圧延材の位置情報を把握する把握機能を備える。レベル１制御装置２４は、レベル２制御装置２３からのデスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅの使用情報と被圧延材の位置情報とに基づいて、必要ポンプ合計回転数に対応した電動機２１の回転数指令値を計算する機能等を備える。当該回転数指令値は、一定値やオペレータからの指令値等からなる。
【００３５】
レベル１制御装置２４は、被圧延材全長が高品質となるように、高速でダイナミック制御を行う機能を備える。例えば、ダイナミック制御としては、フィードバック制御やフィードフォワード制御が選択される。フィードバック制御が選択された場合、計測器からの情報に基づいて、圧延ロールギャップ及び圧延ロールの速度等が連続的に制御される。フィードフォワード制御が選択された場合、予測情報を用いて、圧延ロールギャップ及び圧延ロールの速度等が連続的に制御される。
【００３６】
省エネ制御装置２５は、設備保護機能２５ａを備える。省エネ制御装置２５は、レベル２制御装置２３からのデスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅの使用情報とレベル１制御装置２４からの被圧延材の位置情報とに基づいて、省エネ運転を行う際のポンプ合計回転数指令値を計算し、当該計算結果に対応した電動機２１の回転数指令値を計算する省エネ制御機能を備える。この際、設備保護機能２５ａは、圧延デスケーリング装置に過大な負荷を与えないように制約を加える。
【００３７】
運転方法切替え装置２６は、運転方法を切り替える機能を備える。具体的には、省エネ運転を行わない場合、運転方法切替え装置２６は、レベル１制御装置２４に計算された電動機２１の回転数指令値を出力する。これに対し、省エネ運転を行う場合、運転方法切替え装置２６は、省エネ制御装置２５に計算された電動機２１の回転数指令値を出力する。
【００３８】
ドライブ装置２７は、運転方法切替え装置２６により出力された電動機２１の回転数指令値を運転指令値として電動機２１を制御するドライブ機能を備える。
【００３９】
なお、省エネ制御装置２５と設備保護機能２５ａとは、レベル２制御装置２３又はレベル１制御装置２４内に組み込まれる場合もある。
【００４０】
次に、図４を用いて、必要ポンプ合計回転数の計算方法を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置に制御される圧延デスケーリング装置のポンプの特性を説明するための図である。図４の横軸は流量である。図４の縦軸は揚程である。図４は同じ定格のポンプ８を５台並列に接続した場合である。ポンプ１台から５台を並列運転した場合、流量は台数に応じて加算されるが、最大揚程は変わらない。
【００４１】
図４において、Ｌはデスケーリングヘッダ５ａ等から水を噴出させるために最低限必要とする揚程である。Ｒ１〜Ｒ３は負荷曲線である。（ポンプ１台）〜（ポンプ５台）は揚程曲線である。
【００４２】
運転点Ａは、負荷曲線Ｒ１と揚程曲線（ポンプ３台）の交点である。運転点Ｂは、負荷曲線Ｒ２と揚程曲線（ポンプ３台）の交点である。運転点Ｃは、負荷曲線Ｒ３と揚程曲線（ポンプ３台）の交点である。
【００４３】
運転点Ｄは、負荷曲線Ｒ３と最低限必要とする揚程Ｌの交点である。運転点Ｅは、負荷曲線Ｒ２と運転点Ｄを通る揚程曲線の交点である。運転点Ｆは、負荷曲線Ｒ１と運転点Ｄを通る揚程曲線の交点である。運転点Ｇは、負荷曲線Ｒ１と揚程曲線（ポンプ２台）の交点である。
【００４４】
負荷曲線Ｒ１等の傾きは、圧延デスケーリング装置の配管系統の抵抗が大きくなるほど急になる。すなわち、負荷曲線Ｒ１等は、使用するデスケーリングヘッダ５ａ等の種類と数によって変化する。例えば、使用するデスケーリングヘッダ５ａ等が多くなると、負荷曲線Ｒ１等の傾きは、緩やかになる。
【００４５】
この際、負荷曲線Ｒ１等と揚程曲線（ポンプ１台）等の交点がポンプ８の流量及び揚程となる。すなわち、デスケーリングヘッダ５ａ等の使用状態およびポンプ８の回転数によって運転点Ａ等が変化し、ポンプ８の流量及び揚程が変化する。この場合、デスケーリングヘッダ５ａ等の使用状態に対応した負荷曲線Ｒ１等に基づいて、最低限必要とする揚程Ｌを上回るように、必要ポンプ合計回転数が計算される。
【００４６】
例えば、ある時刻における負荷曲線がＲ３の場合、３台のポンプ８の回転数による運転点Ｃの揚程は、最低限必要とする揚程Ｌを下回る。この場合、運転点Ｄにおける揚程が最低限必要となる。このため、運転点Ｄを与えるポンプ合計回転数Ｘが必要ポンプ合計回転数として計算される。
【００４７】
圧延デスケーリング装置に関し、最低限必要とする揚程Ｌは、常に一定である。これに対し、負荷曲線Ｒ１等は、各デスケーリングヘッダ５ａ等の使用状態によって変化する。このため、時刻によって、必要ポンプ合計回転数は変化する。
【００４８】
次に、図５を用いて、図４で説明した計算方法を用いて得られる必要ポンプ合計回転数の分布の一例を説明する。
図５はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置に制御される圧延デスケーリング装置の必要ポンプ回転数の分布を説明するための図である。
【００４９】
所定の予測時間Ｔ内において、必要ポンプ合計回転数は時刻によって変化する。時間帯によっては、デスケーリングヘッダ５ａ〜５ｅの全てが未使用となる場合もある。この場合、必要ポンプ合計回転数は０となる。
【００５０】
次に、図６を用いて、省エネ運転時におけるポンプ合計回転数指令値の候補の計算方法を説明する。
図６はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の候補の計算方法を説明するための図である。
【００５１】
図６においては、ポンプ８として、３台の固定回転数ポンプと１台のインバータ駆動ポンプを用いる場合を説明する。固定回転数ポンプは、運転と停止とを繰り返すと負担がかかる。このため、固定回転数ポンプは、商用周波数の一定電圧で常に定格運転される。
【００５２】
この場合、各固定回転数ポンプの定格運転時の回転数を１００％とすると、３台の固定回転数ポンプを定格運転したときのポンプ合計回転数は３００％となる。これに対し、インバータ駆動ポンプの回転数は、供給電圧や周波数を変更することで、０％〜１００％の間で制御される。
【００５３】
このため、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎは３００％となる。これに対し、ポンプ合計回転数最大値Ｘｍａｘは４００％となる。
【００５４】
図６においては、増加完了時刻ｔ１と減少開始時刻ｔ２との間で、必要ポンプ合計回転数Ｘ（％）となっている。
【００５５】
この場合、ポンプ８の合計回転数を増加完了時刻ｔ１までに確実に必要ポンプ合計回転数Ｘに到達させる必要がある。このため、省エネ制御装置２５は、増加完了時刻ｔ１より予備時間Δt前にポンプ合計回転数Ｘとなるように、ポンプ合計回転数指令値の候補を計算する。この場合、予備時間Δｔは、３、４秒程度に設定される。
【００５６】
この際、省エネ制御装置２５は、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎの状態から一定の傾きα（＞０）（％／ｓ）でポンプ合計回転数指令値の候補を増加させる。
【００５７】
このとき、設備保護機能２５ａは、圧延デスケーリング装置に過大に負荷を与えないように、傾きαの絶対値が所定値以下となるように設定する。例えば、傾きαは、ポンプ８を起動させてから１００％回転数に到達するまでに１０〜３０秒程度かかるように設定される。
【００５８】
この場合、増加開始時刻ｔ０は、次の（１）式で計算される。
ｔ０＝ｔ１−Δｔ−（Ｘ（ｔ１）−Ｘｍｉｎ）／α      （１）
【００５９】
その後、減少開始時刻ｔ２になると、省エネ制御装置２５は、ポンプ合計回転数Ｘの状態から一定の傾きβ（＜０）（％／ｓ）でポンプ合計回転数指令値の候補を減少させる。
【００６０】
このとき、設備保護機能２５ａは、圧延デスケーリング装置に過大に負荷を与えないように、傾きβの絶対値が所定値以下となるように設定する。例えば、傾きβは、ポンプ８が１００％回転数に到達している状態から停止するまでに１０〜３０秒程度かかるように設定される。
【００６１】
この場合、減少完了時刻ｔ３は、次の（２）式で計算される。
ｔ３＝ｔ２＋（Ｘ（ｔ２）−Ｘｍｉｎ）／β      （２）
【００６２】
上記計算は、必要ポンプ合計回転数が変化する全ての時刻に対して行なわれる。
【００６３】
次に、図７を用いて、省エネ運転時におけるポンプ合計回転数指令値の決定方法を説明する。
図７はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の決定方法を説明するための図である。
【００６４】
図７において、ｔｃは判定時刻である。ｔｃ１〜ｔｃ３は、判定時刻ｔｃのうち、連続した判定時刻である。Δｔｃは判定刻み時間である。この場合、判定刻み時間Δｔｃおきに判定時刻ｔｃ１、ｔｃ２、ｔｃ３となる。判定刻み時間Δｔｃが大きすぎると、必要ポンプ合計回転数を満たした制御が行えない場合がある。このため、判定刻み時間Δｔｃは、０．５〜１．０秒程度に設定される。
【００６５】
省エネ制御装置２５は、判定時刻ｔｃ毎に、必要ポンプ合計回転数、ポンプ合計回転数指令値の候補、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎの中で最も大きい値をポンプ合計回転数指令値として選定する。
【００６６】
この際、ポンプ合計回転数指令値の候補Ｘ１として、直前の必要ポンプ合計回転数の減少開始時刻（第１時刻）で直前の必要ポンプ合計回転数（第１所定値）から傾きβで減少させた場合の値が選定される。ポンプ合計回転数指令値の候補Ｘ２として、直後の必要ポンプ合計回転数の増加完了時刻よりも予備時間だけ前の時刻（第２時刻）に直後の必要ポンプ合計回転数（第２所定値）に到達するように傾きαで増加させた場合の値が選定される。
【００６７】
例えば、判定時刻ｔｃ１においては、必要ポンプ合計回転数、ポンプ合計回転数指令値の候補Ｘ１及び候補Ｘ２、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎの中で、候補Ｘ１が最も大きい。このため、候補Ｘ１がポンプ合計回転数指令値として選定される。
【００６８】
判定時刻ｔｃ２においては、候補Ｘ１と候補Ｘ２とが同値で最も大きい。このため、候補Ｘ１又は候補Ｘ２がポンプ合計回転数指令値として選定される。判定時刻ｔｃ２においては、候補Ｘ２が最も大きい。このため、候補Ｘ２がポンプ回転数指令値として選定される。
【００６９】
省エネ制御装置２５は、各判定時刻ｔｃのポンプ合計回転数指令値を直線で補間する。その結果、予測時間Ｔ内におけるポンプ合計回転数指令値の分布が得られる。
【００７０】
次に、図８を用いて、予測時間Ｔと予測計算タイミングとを説明する。
図８はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置が設定する予測時間と予測計算タイミングを説明するための図である。
【００７１】
図８に示すように、現時点から将来のある時点までの一定範囲が予測時間Ｔとして設定される。予測時間Ｔは、加熱炉１から抽出されたスラブが製品コイルになるまでの所要時間等を考慮して設定される。例えば、所要時間が４、５分の場合、予測時間Ｔは、２〜５分に設定される。
【００７２】
この際、粗圧延に要する時間は、３．０分前後である。これに対し、仕上圧延に要する時間は、１．５〜２．０分程度である。このため、より圧延時間の短い仕上げ圧延を考慮して、予測時間Ｔが１．０〜２．０分程度に設定される場合もある。
【００７３】
予測時間Ｔを長く設定すれば、当該予測時間Ｔ内の情報量が増える。このため、より効果的に省エネ化を図ることができる。一方、現時点から遠い将来の情報は不確定である。このため、省エネの効果と将来の情報の確実性とを考慮して、予測時間Ｔが設定される。
【００７４】
なお、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎ、ポンプ合計回転数最大値Ｘｍａｘ、ポンプ合計回転数指令値を増加させる際の傾きα、予備時間Δｔ、ポンプ合計回転数指令値を減少させる際の傾きβとすると、予測時間Ｔは、次の（３）式と（４）式とを満たすように設定される。
Ｔ＞（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／α＋Δｔ      （３）
Ｔ＞（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／（−β）      （４）
【００７５】
その結果、その後の必要ポンプ合計回転数の変化に対しても、ポンプ合計回転数指令値が適切に設定される。
【００７６】
熱間圧延ラインにおいては、圧延中の被圧延材の速度が変化する。このため、省エネ制御装置２５は、一定の再計算時間間隔ΔＴ毎に、最新の予測情報に基づいて、ポンプ合計回転数指令値を再計算する。再計算時間間隔ΔＴは、少なくとも予測時間Ｔより短い時間に設定される。例えば、再計算時間間隔ΔＴは、予測時間Ｔの１／５から１／２程度に設定される。
【００７７】
次に、図９を用いて、省エネ制御装置２５内の処理を説明する。
図９はこの発明の実施の形態１における圧延デスケーリング装置の制御装置内の処理を説明するためのフローチャートである。
【００７８】
まず、ステップＳ１では、省エネ制御装置２５は、予測時間Ｔを設定する。その後、ステップＳ２に進み、省エネ制御装置２５は、予測計算タイミングか否かを判定する。予測計算タイミングでない場合は、ステップＳ２の判定が繰り返される。
【００７９】
ステップＳ２で予測計算タイミングとなった場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、省エネ制御装置２５は、使用するデスケーリングヘッダ５ａ等と被圧延材の位置情報を入手する。その後、ステップＳ４に進み、省エネ制御装置２５は、予測時間Ｔにおける必要ポンプ合計回転数の分布を作成する。
【００８０】
その後、ステップＳ５に進み、省エネ制御装置２５は、必要ポンプ合計回転数及び設備保護機能２５ａによる制約条件を満たしたポンプ合計回転数指令値を計算する。その後、ステップＳ６に進み、省エネ制御装置２５は、ポンプ合計回転数指令値に対応した電動機２１の回転数指令値を計算する。その後、省エネ制御装置２５は、電動機２１の回転数指令値を運転方法切替え装置２６に送る。
【００８１】
その後、ステップＳ７に進み、省エネ制御装置２５は、次回の予測計算時刻を設定する。具体的には、現時刻に再計算時間間隔ΔＴを加えたものが次回の予測計算時刻として設定される。その後、ステップＳ２以降の処理が繰り返される。
【００８２】
以上で説明した実施の形態１によれば、省エネ制御装置２５は、省エネ運転を行う際のポンプ合計回転数指令値を計算する。この際、設備保護機能２５ａは、圧延デスケーリング装置に過大な負荷を与えないように制約を加える。このため、省エネルギー化を実現しつつ、圧延デスケーリング装置への負担を軽減することができる。その結果、ポンプ８や配管９等の設備の寿命を延ばすことができる。従って、設備の修理や交換の頻度を下げることができる。すなわち、資源の無駄を抑制することができる。
【００８３】
具体的には、設備保護機能２５ａは、ポンプ合計回転数指令値の変化率の絶対値が所定値以下となるように制約を加える。このため、簡単な計算式で圧延デスケーリング装置への負担を軽減することができる。
【００８４】
また、省エネ制御装置２５は、ポンプ８の合計回転数を所定時間までに所定回転数まで増加させる必要がある場合に、所定時間よりも所定値だけ前に所定回転数となるようにポンプ合計回転数指令値を計算する。このため、ポンプ８の合計回転数を所定時間までに確実に所定回転数に到達させることができる。
【００８５】
また、省エネ制御装置２５は、ポンプ８の回転数を第１時刻で第１所定値から減少させた後に第２時刻までに第２所定値に増加させる必要がある場合は、第１時刻と第２時刻との間では、第１時刻で第１所定値から減少させた場合の値と第２時刻までに第２所定値に増加させる場合の値とのうちの大きい方の値をポンプ合計回転数指令値として選定する。このため、前後の必要ポンプ合計回転数を満たした上で、省エネルギー化を実現しつつ、圧延デスケーリング装置への負担を軽減することができる。
【００８６】
なお、固定回転数ポンプの台数、インバータ駆動ポンプの台数が本実施の形態と異なっていても、本実施の形態で説明した制御を行なうことができる。
【００８７】
実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の決定方法を説明するための図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１０において、デスケーリング装置の共振点は、設計段階での計算や実験による調査で確認される。実験による調査においては、インバータ駆動ポンプの回転数を０％から一定間隔で増加させることで、デスケーリング装置の共振点が確認される。
【００８９】
本実施の形態においては、共振点の値が小さい場合、常に共振点を上回るように、ポンプ合計回転数指令値が設定される。当該設定により、デスケーリング装置の共振が回避される。
【００９０】
例えば、インバータ駆動ポンプの共振点が１０％の場合、１５％以上の回転数でインバータ駆動ポンプが常に運転されるように、ポンプ合計回転数指令値が設定される。すなわち、固定回転数ポンプの回転数を考慮すると、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎは３１５％に設定される。
【００９１】
以上で説明した実施の形態２によれば、圧延デスケーリング装置の共振が発生する際のポンプ８の合計回転数よりも大きい値がポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎとして設定される。このため、デスケーリング装置の共振を回避できる。すなわち、圧延デスケーリング装置の振動や圧延デスケーリング装置への負荷を抑制できる。また、圧力脈動の増大を抑制できる。このため、ポンプ８の回転数の安定性を向上する。また、ポンプ８の騒音を抑制できる。
【００９２】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３における圧延デスケーリング装置の制御装置によるポンプ合計回転数指令値の決定方法を説明するための図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００９３】
図１１において、共振回避回転数Ｘｍｉｎ１は、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎ、圧延デスケーリング装置の共振点よりも大きな値に設定される。
【００９４】
本実施の形態においては、ポンプ合計回転数指令値が共振回避回転数Ｘｍｉｎ１を下回っている間、制御装置２２は、遮断弁１１を閉める。この場合、配管系統には水が流れない。これに対し、ポンプ８は、ポンプ合計回転数指令値に従って運転される。このため、ポンプ８からの水は、リリーフ弁１６を介してピット１７に逃げる。
【００９５】
必要ポンプ合計回転数が共振回避回転数Ｘｍｉｎ１よりも小さく、ポンプ合計回転数最小値Ｘｍｉｎよりも大きい場合、その時刻の必要ポンプ合計回転数は共振回避回転数Ｘｍｉｎと等しいものとして、ポンプ回転数指令値が設定される。
【００９６】
この場合、遮断弁を閉めると、配管系統でのポンプ合計回転数は、Ｘｍｉｎとなる。これに対し、遮断弁を開けると、配管系統でのポンプ合計回転数は、ポンプ８側のポンプ合計回転数と等しくなる。このため、配管系統およびデスケーリングヘッダ５ａ等に負担を与え得る。従って、圧延デスケーリング装置の共振点の値が大きい場合等、共振による圧延デスケーリング装置の負担が大きい場合に、当該制御が有効となるように設定される場合もある。
【００９７】
以上で説明した実施の形態３によれば、圧延デスケーリング装置の共振点よりも大きい値に設定された共振回避回転数を前記ポンプの回転数が下回っている場合に遮断弁が閉じる。このため、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１  加熱炉
２  粗圧延機
３  仕上圧延機
４  巻取り機
５ａ〜５ｅ  デスケーリングヘッダ
６  水供給源
７  配管
８  ポンプ
９  配管
１０  逆止弁
１１  遮断弁
１２  配管
１３  配管
１４  遮断弁
１５  配管
１６  リリーフ弁
１７  ピット
１８  蓄圧器
１９  配管
２０  遮断弁
２１  電動機
２２  制御装置
２３  レベル２制御装置
２４  レベル１制御装置
２５  省エネ制御装置
２５ａ  設備保護機能
２６  運転方法切替え装置
２７  ドライブ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005790528.tif 000007
【図７】
0005790528.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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