デスケーリングシステム
【課題】圧延材投入スケジュール等に応じて圧力が変動するような場合においても、当該変動に追随して品質や生産性に影響を与えずに、最大限の時間で省エネを実施することができるデスケーリングシステムを提供する。
【解決手段】圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリングシステムであって、主配管７に水を供給する複数のポンプ５−１〜５−４と、主配管７に設けられ、複数のポンプ５−１〜５−４により供給された水を噴射する複数のバルブ６−１〜６−８と、複数のバルブ６−１〜６−８の開閉スケジュール情報を収集する情報収集部（レベル２制御装置１、レベル１制御装置２）と、情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ポンプ５−１）のモータ回転数を算出する省エネ制御装置３と、省エネ制御装置３により算出されたモータ回転数に基づいて、制御対象となる１以上のポンプ（ポンプ５−１）のモータ回転数を制御するインバータ４とを備える。
【解決手段】圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリングシステムであって、主配管７に水を供給する複数のポンプ５−１〜５−４と、主配管７に設けられ、複数のポンプ５−１〜５−４により供給された水を噴射する複数のバルブ６−１〜６−８と、複数のバルブ６−１〜６−８の開閉スケジュール情報を収集する情報収集部（レベル２制御装置１、レベル１制御装置２）と、情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ポンプ５−１）のモータ回転数を算出する省エネ制御装置３と、省エネ制御装置３により算出されたモータ回転数に基づいて、制御対象となる１以上のポンプ（ポンプ５−１）のモータ回転数を制御するインバータ４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デスケーリング設備のポンプ及び駆動用電動機と当該ポンプが接続されている配管において、デスケーリング用ノズルの開閉に伴う圧力変動、流量変動を順次予測、推定しつつ負荷に対応した圧力、流量を確保し、同時に電動機の消費電力を最小とするデスケーリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデスケーリング設備は、圧延ロール前後に配置されたデスケーリングノズルから高圧噴水を噴射して圧延材表面のスケールを除去するものであり、圧延材の位置に応じてタイミングを見て必要なノズルを開いて噴射する。噴水の提供としては、貯水槽で複数台のポンプを並列接続し揚水したのち、共通配管に配置されたノズルに提供する。
【０００３】
ポンプは商用運転であるから、常にポンプが供給できる最大限の圧力を本管に供給している。またインバータ制御している場合、圧延材が噴流を必要としない場合は、従来のデスケーリング設備は、周波数を下げて本管圧を下げる運転を実施している。
【０００４】
また、デスケーリング設備の主仕様としては、圧延材の酸化スケール除去と温度低下の減少防止が重要な課題であり、この制御のために検討されている。
【０００５】
特許文献１には、省エネルギーを図りつつ、噴射流体の圧力低下を抑制できることを課題とする高圧ポンプにおける圧力制御方法が記載されている。この圧力制御方法は、制御装置において検出した蓄圧器の内圧Ｐａに基づいて常時内圧Ｐａの変化率を求め、この変化率が設定変化率以上に達した場合にはヘッダーからの同時噴射であると認識し、その場合には内圧Ｐａが固定の下限設定値ＰL以上であっても、上限設定値ＰH と下限設定値ＰL の間で予め設定した値ＰM 以下の場合にはポンプにオンロード指令を出し、ポンプをオンロードするタイミングを時間的に速くするので、ヘッダー噴射圧力の低下が抑制でき、ヘッダーからの同時噴射状態での噴射水量の増大にも対応できる。
【０００６】
また、同時噴射状態でなく噴射水量が少ない場合には、蓄圧器の内圧が下限設定値以下となった場合にポンプにオンロード指令を出すので、必要以上にポンプをオンロードさせることがなく、ポンプに設置されているロード切替え弁の切替え回数の増加を抑制できる。
【０００７】
したがって、この高圧ポンプにおける圧力制御方法によれば、蓄圧器やポンプの容量を大きくすることなく、噴射水量が増加した場合でもヘッダーの噴射圧力の低下を抑制できる。また、蓄圧器の内圧が下限設定値以下になった場合にもポンプにオンロード指令を出す場合には、オンロード回数を必要以上に増加させることがなく、機械の寿命が短くなることもない。
【０００８】
特許文献２には、蓄圧器を用いずに、且つ省エネルギー化を課題とする熱間鋼材のデスケーリング方法及び装置が記載されている。このデスケーリング方法は、噴射ヘッダからの高圧水噴射の開始に際し、先ず噴射弁を開とし、次いで高圧ポンプの吐出圧を所定圧まで高めて高圧水噴射によるデスケーリングを行い、噴射ヘッダからの高圧水噴射の停止に際しては、先ず高圧ポンプの吐出圧を所定圧まで低下させ、次いで噴射弁を閉としてデスケーリングを終了する。
【０００９】
このデスケーリング方法によれば、高圧ポンプに急変速ポンプを用いて、噴射時にはポンプを高速回転させて高圧水を供給するようにし、非噴射時にはポンプを低速回転させるようにしたので、省エネルギーを達成することが可能であり、また、噴射弁を低圧状態で開閉することができるから、弁を損傷することがない。さらに、高圧水噴射開始時にポンプ吐出圧が急激に低下することがないから蓄圧器を設置する必要がなく、したがって高圧ガス取締法に基づく蓄圧器の定期点検も必要がなく、かつ設備費の節減を実現し得る。
【００１０】
特許文献３には、適切なスケール除去能力で熱間圧延材のスケールを除去し、且つスケール除去後の熱間圧延材温度を適正な温度にすることを課題とするデスケーリング装置が記載されている。このデスケーリング装置は、圧延材データ及びデスケーリングデータからデスケーリングによる圧延材温度低下量及びスケール除去量の目標値を予測する手段を備え、その予測された目標値になるように高圧水の圧力を制御する手段及びその予測された目標値になるようにノズルの流量係数を制御する手段のうち少なくとも一つを設けているので、適切なスケール除去能力で熱間圧延材のスケールを除去し、且つスケール除去後の熱間圧延材温度を適正な温度にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１６７１０２号公報
【特許文献２】特開平１１−１０４７２９号公報
【特許文献３】特開平１１−１５６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のデスケーリング装置は、上述したように構成されているので、商用運転又はインバータ運転されている場合、実際に圧延されているときの本管圧を監視して本圧力を確保するように制御しており、商用運転の時は必要以上の圧力が発生している場合があった。
【００１３】
また、インバータ制御している場合でも、次にどのバルブが開くのか、あるいは閉じるのかに関する情報を使用せずに制御しているので、次の状態（例えば次のバルブの開閉、次の圧延材の圧延）での本管における圧力発生値、流量を推定しておらず、本管圧に正確に追随できないため、必要以上の圧力が出ている場合に省エネ制御しても十分な効果が得られない等の問題点があった。
【００１４】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、圧延材投入スケジュール等に応じて圧力が変動するような場合においても、当該変動に追随して品質や生産性に影響を与えずに、最大限の時間で省エネを実施することができるデスケーリングシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るデスケーリングシステムは、上記課題を解決するために、圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリングシステムであって、配管に水を供給する複数のポンプと、前記配管に設けられ、前記複数のポンプにより供給された水を噴射する複数の噴射口と、前記複数の噴射口の開閉スケジュール情報を収集する情報収集部と、前記情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を算出するモータ回転数算出部と、前記モータ回転数算出部により算出されたモータ回転数に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を制御する回転数制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧延材投入スケジュール等に応じて圧力が変動するような場合においても、当該変動に追随して品質や生産性に影響を与えずに、最大限の時間で省エネを実施することができるデスケーリングシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムのインバータ制御によるポンプ特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムにおけるバルブ開閉タイミング及び発生する本管圧力変動を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続され、インバータ運転によるポンプが１台接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のデスケーリングシステムの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１のデスケーリングシステムの構成例を示すブロック図である。本実施例のデスケーリングシステムは、熱延設備、厚板設備等において圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するものであり、図１に示すように、レベル２制御装置１、レベル１制御装置２、省エネ制御装置３、インバータ４、電動機／ポンプ５、バルブ６、主配管７、及び貯水槽８により構成される。
【００２０】
このデスケーリングシステムは、デスケーリングを行うに際し、最初に上流側に配置されたＨＳＢ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｓｃａｌｅ Ｂｒｅａｋｅｒ）が高圧水の噴射によって圧延材のスケールを除去し、粗圧延（Ｒｏｕｇｈｉｎｇ ｍｉｌｌ）を行った後に、ＦＳＢ（Ｆｉｎｉｓｈｅｒ Ｓｃａｌｅ Ｂｒｅａｋｅｒ）が再びスケールの除去を行い、最後に仕上げ圧延（Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｍｉｌｌ）により圧延材料の圧延を行う。図１中に示すデスケーリングシステムは、１例として粗圧延機を２台（Ｒ１，Ｒ２）備え、仕上げ圧延機をｎ台（Ｆ１，…，Ｆｎ）備えている。
【００２１】
図１中におけるＲ１ｅｎｔは１台目の粗圧延機の入り側（ｅｎｔｅｒ）を示し、Ｒ１ｄｅｌは１台目の粗圧延機の出側（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）を示す。また、図１中における太線矢印は、１例として圧延材料の位置を示しており、仕上げ圧延を実施例している圧延材と、次のコイルが粗圧延を実施している様子を表している。この場合において、粗圧延と仕上げ圧延とは、非同期にそれぞれのバルブを開閉する。
【００２２】
レベル２制御装置１とレベル１制御装置２とは、本発明の情報収集部に対応し、複数の噴射口（バルブ６−１〜６−８）の開閉スケジュール情報を収集する。具体的には、レベル２制御装置１は、上位制御系であり、次に圧延するコイル材料情報等を含む圧延材料投入スケジュールに関する情報を外部から受信し、コイルごとに必要なデスケーリング流量を設定して、どのバルブをどのタイミングで開放するかといったバルブ開閉スケジュールを特定する。
【００２３】
さらに、レベル２制御装置１は、各コイルの圧延順番を管理している。すなわち、レベル２制御装置１は、コイルが加熱炉で高温になった後に抽出され、圧延を開始すると、次の抽出タイミングを管理する。
【００２４】
レベル１制御装置２は、上位制御系であるレベル２制御装置１の下で実機器を制御する装置であり、レベル２制御装置１が管理する抽出タイミングに基づいて、圧延材をトラッキングし、当該圧延材が適切なバルブ位置に達したときに、バルブを開閉する。また、レベル１制御装置２は、主配管７上のデスケーリング圧力監視も行う。
【００２５】
省エネ制御装置３は、本発明のモータ回転数算出部に対応し、情報収集部（レベル２制御装置１、レベル１制御装置２）により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を算出する。
【００２６】
インバータ４は、本発明の回転数制御部に対応し、省エネ制御装置３により算出されたモータ回転数に基づいて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を制御する。
【００２７】
電動機／ポンプ５は、インバータ４によりモータ回転数を制御されるポンプであり、図１中におけるポンプ５−１を指すものとする。ポンプ５−１〜５−４は、図１に示すように、水を蓄えておく水槽から水を高圧で吸入し、配管（主配管７）に水を供給する。ただし、ポンプ５−１はインバータ運転を行うのに対し、その他のポンプ５−２〜５−４は商用運転を行うので、常にポンプが供給できる最大限の圧力を本管に供給する。
【００２８】
なお、圧延していない場合には、ポンプ５−１〜５−４により水槽から吸入された水は、戻り配管により循環水系に戻される。
【００２９】
複数のバルブ６−１〜６−８は、本発明の噴射口に対応し、配管（主配管７）に設けられ、複数のポンプ５−１〜５−４により供給された水を噴射する。
【００３０】
貯水槽８は、本管圧（主配管７上の圧力）が設備仕様よりも下がった場合に、圧縮空気を利用して内部に貯めた水を放出し、本管圧を上昇させる。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図２は、本実施例のデスケーリングシステムの動作を示すフローチャートである。まず、既設設備であるレベル２制御装置１は、次に圧延するコイル材料情報等を含む圧延材料投入スケジュールに関する情報を外部から受信し、材料ごとに必要なデスケーリング流量を設定する（ステップＳ１）。必要なデスケーリング流量は、例えば材料の厚さ等により異なるので、レベル２制御装置１は、材料の厚さ等の情報を得ることでデスケーリング流量を算出してもよいし、直接流量情報を外部から得てもよい。
【００３２】
次に、レベル２制御装置１は、設定したデスケーリング流量より、開くバルブの個数やタイミング（バルブ開閉スケジュール）を決定する（ステップＳ２）。すなわち、バルブにおける流量が既知であるため、レベル２制御装置１は、設定したデスケーリング流量をバルブにおける流量で割ることにより、開くバルブの個数を求めることができる。さらに、レベル２制御装置１は、上述したように、各コイルの圧延順番を管理しており、コイルが加熱炉で高温になった後に抽出され、圧延を開始すると、次の抽出タイミングを管理するので、バルブを開くタイミングも決定することができる。
【００３３】
一方、レベル１制御装置２は、レベル２制御装置１が管理する抽出タイミングに基づいて、圧延材をトラッキングし、当該圧延材が適切なバルブ位置に達したときに、バルブを開閉する。さらに、レベル１制御装置２は、主配管７上のデスケーリング圧力監視も行う。
【００３４】
次に、省エネ制御装置３は、情報収集部（レベル２制御装置１、レベル１制御装置２）により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、主配管７上の圧力の推移を推定する（ステップＳ３）。具体的には、省エネ制御装置３は、予めポンプ特性を記憶しており、開閉スケジュール情報に含まれる「必要流量（バルブ開数からも求められる）」と「タイミング」とに基づいて、発生圧力を推定する。
【００３５】
図３は、本実施例のデスケーリングシステムのインバータ制御によるポンプ特性を示す図であり、バルブの開閉により圧力変動が発生する原理を示している。図３に示すように、ポンプ特性は、流量が増加するにつれて圧力が低下する特性となっている。ポンプをインバータ運転して周波数を下げた場合における圧力と流量とは、ポンプの「相似則」にしたがって減少する。
【００３６】
また、ポンプに対して管路の抵抗があり、ポンプ特性と管路抵抗曲線との交点が運転点となる。この管路抵抗曲線は、図３に示すように、圧力（Ｐ）が流量（Ｑ）の２乗に比例する特性（Ｐ＝ａＱ２）となっており、開いているバルブの数が減ると立ち上がる（ａが増加）一方、開いているバルブの数が増えるとより傾いた特性（ａが減少）となる。言い換えれば、バルブが閉すると管路抵抗は増加し、開すると管路抵抗は減少する。
【００３７】
すなわち、省エネ制御装置３は、開閉スケジュール情報に含まれるバルブ開数に基づいて管路抵抗曲線を特定し、予め記憶しているポンプ特性と管路抵抗曲線との交点から発生圧力を推定する。開閉スケジュール情報に基づいてどのタイミングでいくつバルブが開くのかがわかるため、省エネ制御装置３は、主配管７上の発生圧力の推移を推定することができる。
【００３８】
なお、省エネ制御装置３は、レベル２制御装置１から次に圧延するコイル材料情報のうちデスケーリングに必要として設定された流量、バルブ開閉スケジュール、及び圧延材投入スケジュール等の情報を受信するとともに、さらにレベル１制御装置２からどのバルブを開閉するかの情報を入手して結合させ、ポンプ特性から発生するであろう圧力、流量を推定してもよい。いずれにしても、省エネ制御装置３は、主配管７上の発生圧力の推移を推定することができる。
【００３９】
次に、省エネ制御装置３は、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を算出する。具体的には、省エネ制御装置３は、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上の場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を低下させる（ステップＳ４）。
【００４０】
図４は、本実施例のデスケーリングシステムにおけるバルブ開閉タイミング及び発生する本管（主配管７）圧力変動を示す図である。図４中の「ＨＳＢ」、「Ｒ１ｅｎｔ／ｄｅｌ」、「Ｒ２ｅｎｔ／ｄｅｌ」、「ＦＳＢ」、「Ｆ１」は、各位置におけるバルブの開閉状態を示しており、ＯＮの場合にはバルブが開き、Ｏｆｆの場合にはバルブが閉じていることを示す。
【００４１】
また、図４の最下段のグラフは、主配管７上に発生する圧力の推移を示す。省エネ制御装置３は、開閉スケジュール情報に基づいてどのタイミングでいくつバルブが開くのかがわかるため、図４の最下段に示すような発生圧力の推移を予め推定することができる。
【００４２】
図４に示すように、開いているバルブの数が少ない場合には、主配管７上に発生する圧力が必要な圧力範囲を超える場合があり、省エネ制御装置３は、そのような場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を低下させる。
【００４３】
すなわち、省エネ制御装置３は、情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、主配管７の管路抵抗を推定し、推定した管路抵抗と複数のポンプ５−１〜５−４の総合特性とに基づいて発生圧力の推移を推定するとともに、推定した発生圧力が所定値以上となるタイミングに合わせて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（本実施例においてはポンプ５−１）のモータ回転数を低下させる。
【００４４】
このように、省エネ制御装置３は、次に開閉するバルブが判明していることから、次の時点を含む将来で本管圧が上昇するのか、減少するのか予測可能であるので、最大限の時間で省エネを実施することができる。
【００４５】
なお、ポンプ容量が大きい場合には、省エネ制御装置３がモータ回転数（ポンプ周波数）を低下させてから再び上昇させるのに一定時間を要することも考えられる。したがって、省エネ制御装置３は、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上の場合にモータ回転数（ポンプ周波数）を一律に低下させるのではなく、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上になるとしても、短時間で必要なデスケーリング圧力範囲に再度収まると推定できるときには、モータ回転数の下げ幅を小さくし、あるいはモータ回転数を下げないといった動作も考えられる。
【００４６】
すなわち、省エネ制御装置３は、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を低下させる際に、推定した発生圧力が所定値以上となってから所定値未満に戻るまでの時間に応じてモータ回転数の下げ幅を調節することもできる。
【００４７】
図５は、本実施例のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図であり、横軸が流量を示し、縦軸が圧力を示している。図５の（１）〜（６）の破線は、管路抵抗曲線を示すものであり、開いているバルブの数が少ない順に（１）から（６）までの曲線が描かれている。すなわち、（１）の管路抵抗曲線は、開いているバルブの数が最も少ない場合を示し、例えばＨＳＢのバルブ（図１のバルブ６−１）のみが開いている場合である。逆に、（６）の管路抵抗曲線は、開いているバルブの数が最も多い場合を示し、例えば全てのバルブ（図１のバルブ６−１〜６−８）が開いている場合である。
【００４８】
したがって、図５に示すように、管路抵抗曲線は各バルブの開閉数で決まり、圧延中はこの抵抗曲線がバルブ開閉に応じてダイナミックに動くことになる。
【００４９】
また、図５の実線は、１台、２台、３台、４台のポンプを商用運転した場合における、それぞれの総合ポンプ特性を示す。この管路抵抗曲線とポンプ特性との交点により動作し、主配管７上の流量と圧力は決定される。図５に示すように、管路抵抗曲線は流量の２乗で増加するので、ポンプ台数を増加させても流量は比例して増加しないことがポイントとなる。例えば、図５において開いているバルブの数が１つであるために管路抵抗曲線が（１）となる場合には、流量は１台商用運転の場合も４台商用運転の場合もほとんど変化しない。
【００５０】
図６は、本実施例のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続され、インバータ運転によるポンプが１台接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図である。
【００５１】
図６の右側に示す太い実線は、ポンプ３台を商用運転してポンプ１台をインバータ運転した場合（ポンプは合計４台）の総合ポンプ特性を示している。ただし、この総合ポンプ特性は、インバータ制御されているポンプが商用運転されているポンプよりも低い周波数で動作している場合を示しており、例えば３台の商用運転されているポンプが６０Ｈｚの周波数で動作し、且つ１台のインバータ運転されているポンプが４０Ｈｚの周波数で動作している場合にこのような特性となる。
【００５２】
なお、図６は、ポンプ１台を商用運転した場合と、ポンプ２台を商用運転した場合と、ポンプ３台を商用運転した場合の総合ポンプ特性も併せて記載している。
【００５３】
図３において説明したように、ポンプをインバータ運転して周波数を下げた場合における圧力と流量とは、ポンプの「相似則」にしたがって減少する。したがって、３台商用運転のポンプと１台インバータ運転のポンプとの合成ポンプ特性は図６右側の太い実線のようになる。
【００５４】
図６において、設備仕様に対して発生圧力が高い領域（圧力が１６Ｍｐａ以上）では商用ポンプにて必要圧力が供給されているので、省エネ制御装置３は、インバータ４によるポンプ５−１の周波数を下げても設備的に問題ない。
【００５５】
すなわち、バルブが閉じて抵抗曲線が増加し、設備仕様よりも発生圧力が高くなることが予見できる場合に、省エネ制御装置３は、インバータ４によりポンプ５−１の周波数を下げることで、ポンプ動力を省エネすることができる。
【００５６】
また、省エネ制御装置３は、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上の場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を上昇させることで必要な圧力を確保してもよい（ステップＳ５）。
【００５７】
すなわち、開いているバルブの数が多い場合には、主配管７上に発生する圧力が必要な圧力範囲未満となる場合があり、省エネ制御装置３は、そのような場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を上昇させることで対処する。上述したように、省エネ制御装置３は、次に開閉するバルブが判明していることから、次の時点を含む将来で本管圧が減少することを予測できるので、本管圧が必要な圧力範囲を下回る瞬間に合わせてモータ回転数を上昇させることで、実際には必要な圧力範囲を下回ることなく維持することができる。
【００５８】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るデスケーリングシステムによれば、圧延材投入スケジュール等に応じて圧力が変動するような場合においても、当該変動に追随して品質や生産性に影響を与えずに、最大限の時間で省エネを実施することができる。
【００５９】
すなわち、本実施例のデスケーリングシステムは、情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて得られる管路抵抗とポンプ特性とから発生圧力を推定し、推定した圧力に基づいて省エネが実現できるようにモータ回転数を算出する省エネ制御装置３を備えているので、効率よくポンプ５−１のモータ回転数を調節して省エネを実現することができる。
【００６０】
特に、圧延材料の投入計画から得られるデスケーリング使用流量や投入時間間隔を開閉スケジュール情報として得ることにより、省エネ制御装置３は、将来の複数のバルブ６−１〜６−８開閉を認識することで、対応して発生する圧力を予測し、設備にとって過剰となる圧力の発生時間を精度よく把握することができる。
【００６１】
さらに、将来の発生圧力の推移を予測することにより、省エネ制御装置３は、推定した発生圧力が所定値以上となってから所定値未満に戻るまでの時間に応じてモータ回転数の下げ幅を調節することで、ポンプ５−１のモータ回転数調整にかかる時間を考慮した最適な省エネ制御が可能となる。
【００６２】
すなわち、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上になってから必要なデスケーリング圧力範囲に収まるまでの時間が短時間であると推定できるときには、省エネ制御装置３は、モータ回転数の下げ幅を小さくし、あるいはモータ回転数を下げないことで、効率よくポンプ５−１を動作させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係るデスケーリングシステムは、商用運転とインバータ運転されるポンプにより配管を介して供給される水を使用して圧延材料のスケールを除去するデスケーリング設備に利用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ レベル２制御装置
２ レベル１制御装置
３ 省エネ制御装置
４ インバータ
５ 電動機／ポンプ
６ バルブ
７ 主配管
８ 貯水槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デスケーリング設備のポンプ及び駆動用電動機と当該ポンプが接続されている配管において、デスケーリング用ノズルの開閉に伴う圧力変動、流量変動を順次予測、推定しつつ負荷に対応した圧力、流量を確保し、同時に電動機の消費電力を最小とするデスケーリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデスケーリング設備は、圧延ロール前後に配置されたデスケーリングノズルから高圧噴水を噴射して圧延材表面のスケールを除去するものであり、圧延材の位置に応じてタイミングを見て必要なノズルを開いて噴射する。噴水の提供としては、貯水槽で複数台のポンプを並列接続し揚水したのち、共通配管に配置されたノズルに提供する。
【０００３】
ポンプは商用運転であるから、常にポンプが供給できる最大限の圧力を本管に供給している。またインバータ制御している場合、圧延材が噴流を必要としない場合は、従来のデスケーリング設備は、周波数を下げて本管圧を下げる運転を実施している。
【０００４】
また、デスケーリング設備の主仕様としては、圧延材の酸化スケール除去と温度低下の減少防止が重要な課題であり、この制御のために検討されている。
【０００５】
特許文献１には、省エネルギーを図りつつ、噴射流体の圧力低下を抑制できることを課題とする高圧ポンプにおける圧力制御方法が記載されている。この圧力制御方法は、制御装置において検出した蓄圧器の内圧Ｐａに基づいて常時内圧Ｐａの変化率を求め、この変化率が設定変化率以上に達した場合にはヘッダーからの同時噴射であると認識し、その場合には内圧Ｐａが固定の下限設定値ＰL以上であっても、上限設定値ＰH と下限設定値ＰL の間で予め設定した値ＰM 以下の場合にはポンプにオンロード指令を出し、ポンプをオンロードするタイミングを時間的に速くするので、ヘッダー噴射圧力の低下が抑制でき、ヘッダーからの同時噴射状態での噴射水量の増大にも対応できる。
【０００６】
また、同時噴射状態でなく噴射水量が少ない場合には、蓄圧器の内圧が下限設定値以下となった場合にポンプにオンロード指令を出すので、必要以上にポンプをオンロードさせることがなく、ポンプに設置されているロード切替え弁の切替え回数の増加を抑制できる。
【０００７】
したがって、この高圧ポンプにおける圧力制御方法によれば、蓄圧器やポンプの容量を大きくすることなく、噴射水量が増加した場合でもヘッダーの噴射圧力の低下を抑制できる。また、蓄圧器の内圧が下限設定値以下になった場合にもポンプにオンロード指令を出す場合には、オンロード回数を必要以上に増加させることがなく、機械の寿命が短くなることもない。
【０００８】
特許文献２には、蓄圧器を用いずに、且つ省エネルギー化を課題とする熱間鋼材のデスケーリング方法及び装置が記載されている。このデスケーリング方法は、噴射ヘッダからの高圧水噴射の開始に際し、先ず噴射弁を開とし、次いで高圧ポンプの吐出圧を所定圧まで高めて高圧水噴射によるデスケーリングを行い、噴射ヘッダからの高圧水噴射の停止に際しては、先ず高圧ポンプの吐出圧を所定圧まで低下させ、次いで噴射弁を閉としてデスケーリングを終了する。
【０００９】
このデスケーリング方法によれば、高圧ポンプに急変速ポンプを用いて、噴射時にはポンプを高速回転させて高圧水を供給するようにし、非噴射時にはポンプを低速回転させるようにしたので、省エネルギーを達成することが可能であり、また、噴射弁を低圧状態で開閉することができるから、弁を損傷することがない。さらに、高圧水噴射開始時にポンプ吐出圧が急激に低下することがないから蓄圧器を設置する必要がなく、したがって高圧ガス取締法に基づく蓄圧器の定期点検も必要がなく、かつ設備費の節減を実現し得る。
【００１０】
特許文献３には、適切なスケール除去能力で熱間圧延材のスケールを除去し、且つスケール除去後の熱間圧延材温度を適正な温度にすることを課題とするデスケーリング装置が記載されている。このデスケーリング装置は、圧延材データ及びデスケーリングデータからデスケーリングによる圧延材温度低下量及びスケール除去量の目標値を予測する手段を備え、その予測された目標値になるように高圧水の圧力を制御する手段及びその予測された目標値になるようにノズルの流量係数を制御する手段のうち少なくとも一つを設けているので、適切なスケール除去能力で熱間圧延材のスケールを除去し、且つスケール除去後の熱間圧延材温度を適正な温度にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１６７１０２号公報
【特許文献２】特開平１１−１０４７２９号公報
【特許文献３】特開平１１−１５６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のデスケーリング装置は、上述したように構成されているので、商用運転又はインバータ運転されている場合、実際に圧延されているときの本管圧を監視して本圧力を確保するように制御しており、商用運転の時は必要以上の圧力が発生している場合があった。
【００１３】
また、インバータ制御している場合でも、次にどのバルブが開くのか、あるいは閉じるのかに関する情報を使用せずに制御しているので、次の状態（例えば次のバルブの開閉、次の圧延材の圧延）での本管における圧力発生値、流量を推定しておらず、本管圧に正確に追随できないため、必要以上の圧力が出ている場合に省エネ制御しても十分な効果が得られない等の問題点があった。
【００１４】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、圧延材投入スケジュール等に応じて圧力が変動するような場合においても、当該変動に追随して品質や生産性に影響を与えずに、最大限の時間で省エネを実施することができるデスケーリングシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るデスケーリングシステムは、上記課題を解決するために、圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリングシステムであって、配管に水を供給する複数のポンプと、前記配管に設けられ、前記複数のポンプにより供給された水を噴射する複数の噴射口と、前記複数の噴射口の開閉スケジュール情報を収集する情報収集部と、前記情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を算出するモータ回転数算出部と、前記モータ回転数算出部により算出されたモータ回転数に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を制御する回転数制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧延材投入スケジュール等に応じて圧力が変動するような場合においても、当該変動に追随して品質や生産性に影響を与えずに、最大限の時間で省エネを実施することができるデスケーリングシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムのインバータ制御によるポンプ特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムにおけるバルブ開閉タイミング及び発生する本管圧力変動を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例１の形態のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続され、インバータ運転によるポンプが１台接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のデスケーリングシステムの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１のデスケーリングシステムの構成例を示すブロック図である。本実施例のデスケーリングシステムは、熱延設備、厚板設備等において圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するものであり、図１に示すように、レベル２制御装置１、レベル１制御装置２、省エネ制御装置３、インバータ４、電動機／ポンプ５、バルブ６、主配管７、及び貯水槽８により構成される。
【００２０】
このデスケーリングシステムは、デスケーリングを行うに際し、最初に上流側に配置されたＨＳＢ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｓｃａｌｅ Ｂｒｅａｋｅｒ）が高圧水の噴射によって圧延材のスケールを除去し、粗圧延（Ｒｏｕｇｈｉｎｇ ｍｉｌｌ）を行った後に、ＦＳＢ（Ｆｉｎｉｓｈｅｒ Ｓｃａｌｅ Ｂｒｅａｋｅｒ）が再びスケールの除去を行い、最後に仕上げ圧延（Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｍｉｌｌ）により圧延材料の圧延を行う。図１中に示すデスケーリングシステムは、１例として粗圧延機を２台（Ｒ１，Ｒ２）備え、仕上げ圧延機をｎ台（Ｆ１，…，Ｆｎ）備えている。
【００２１】
図１中におけるＲ１ｅｎｔは１台目の粗圧延機の入り側（ｅｎｔｅｒ）を示し、Ｒ１ｄｅｌは１台目の粗圧延機の出側（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）を示す。また、図１中における太線矢印は、１例として圧延材料の位置を示しており、仕上げ圧延を実施例している圧延材と、次のコイルが粗圧延を実施している様子を表している。この場合において、粗圧延と仕上げ圧延とは、非同期にそれぞれのバルブを開閉する。
【００２２】
レベル２制御装置１とレベル１制御装置２とは、本発明の情報収集部に対応し、複数の噴射口（バルブ６−１〜６−８）の開閉スケジュール情報を収集する。具体的には、レベル２制御装置１は、上位制御系であり、次に圧延するコイル材料情報等を含む圧延材料投入スケジュールに関する情報を外部から受信し、コイルごとに必要なデスケーリング流量を設定して、どのバルブをどのタイミングで開放するかといったバルブ開閉スケジュールを特定する。
【００２３】
さらに、レベル２制御装置１は、各コイルの圧延順番を管理している。すなわち、レベル２制御装置１は、コイルが加熱炉で高温になった後に抽出され、圧延を開始すると、次の抽出タイミングを管理する。
【００２４】
レベル１制御装置２は、上位制御系であるレベル２制御装置１の下で実機器を制御する装置であり、レベル２制御装置１が管理する抽出タイミングに基づいて、圧延材をトラッキングし、当該圧延材が適切なバルブ位置に達したときに、バルブを開閉する。また、レベル１制御装置２は、主配管７上のデスケーリング圧力監視も行う。
【００２５】
省エネ制御装置３は、本発明のモータ回転数算出部に対応し、情報収集部（レベル２制御装置１、レベル１制御装置２）により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を算出する。
【００２６】
インバータ４は、本発明の回転数制御部に対応し、省エネ制御装置３により算出されたモータ回転数に基づいて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を制御する。
【００２７】
電動機／ポンプ５は、インバータ４によりモータ回転数を制御されるポンプであり、図１中におけるポンプ５−１を指すものとする。ポンプ５−１〜５−４は、図１に示すように、水を蓄えておく水槽から水を高圧で吸入し、配管（主配管７）に水を供給する。ただし、ポンプ５−１はインバータ運転を行うのに対し、その他のポンプ５−２〜５−４は商用運転を行うので、常にポンプが供給できる最大限の圧力を本管に供給する。
【００２８】
なお、圧延していない場合には、ポンプ５−１〜５−４により水槽から吸入された水は、戻り配管により循環水系に戻される。
【００２９】
複数のバルブ６−１〜６−８は、本発明の噴射口に対応し、配管（主配管７）に設けられ、複数のポンプ５−１〜５−４により供給された水を噴射する。
【００３０】
貯水槽８は、本管圧（主配管７上の圧力）が設備仕様よりも下がった場合に、圧縮空気を利用して内部に貯めた水を放出し、本管圧を上昇させる。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図２は、本実施例のデスケーリングシステムの動作を示すフローチャートである。まず、既設設備であるレベル２制御装置１は、次に圧延するコイル材料情報等を含む圧延材料投入スケジュールに関する情報を外部から受信し、材料ごとに必要なデスケーリング流量を設定する（ステップＳ１）。必要なデスケーリング流量は、例えば材料の厚さ等により異なるので、レベル２制御装置１は、材料の厚さ等の情報を得ることでデスケーリング流量を算出してもよいし、直接流量情報を外部から得てもよい。
【００３２】
次に、レベル２制御装置１は、設定したデスケーリング流量より、開くバルブの個数やタイミング（バルブ開閉スケジュール）を決定する（ステップＳ２）。すなわち、バルブにおける流量が既知であるため、レベル２制御装置１は、設定したデスケーリング流量をバルブにおける流量で割ることにより、開くバルブの個数を求めることができる。さらに、レベル２制御装置１は、上述したように、各コイルの圧延順番を管理しており、コイルが加熱炉で高温になった後に抽出され、圧延を開始すると、次の抽出タイミングを管理するので、バルブを開くタイミングも決定することができる。
【００３３】
一方、レベル１制御装置２は、レベル２制御装置１が管理する抽出タイミングに基づいて、圧延材をトラッキングし、当該圧延材が適切なバルブ位置に達したときに、バルブを開閉する。さらに、レベル１制御装置２は、主配管７上のデスケーリング圧力監視も行う。
【００３４】
次に、省エネ制御装置３は、情報収集部（レベル２制御装置１、レベル１制御装置２）により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、主配管７上の圧力の推移を推定する（ステップＳ３）。具体的には、省エネ制御装置３は、予めポンプ特性を記憶しており、開閉スケジュール情報に含まれる「必要流量（バルブ開数からも求められる）」と「タイミング」とに基づいて、発生圧力を推定する。
【００３５】
図３は、本実施例のデスケーリングシステムのインバータ制御によるポンプ特性を示す図であり、バルブの開閉により圧力変動が発生する原理を示している。図３に示すように、ポンプ特性は、流量が増加するにつれて圧力が低下する特性となっている。ポンプをインバータ運転して周波数を下げた場合における圧力と流量とは、ポンプの「相似則」にしたがって減少する。
【００３６】
また、ポンプに対して管路の抵抗があり、ポンプ特性と管路抵抗曲線との交点が運転点となる。この管路抵抗曲線は、図３に示すように、圧力（Ｐ）が流量（Ｑ）の２乗に比例する特性（Ｐ＝ａＱ２）となっており、開いているバルブの数が減ると立ち上がる（ａが増加）一方、開いているバルブの数が増えるとより傾いた特性（ａが減少）となる。言い換えれば、バルブが閉すると管路抵抗は増加し、開すると管路抵抗は減少する。
【００３７】
すなわち、省エネ制御装置３は、開閉スケジュール情報に含まれるバルブ開数に基づいて管路抵抗曲線を特定し、予め記憶しているポンプ特性と管路抵抗曲線との交点から発生圧力を推定する。開閉スケジュール情報に基づいてどのタイミングでいくつバルブが開くのかがわかるため、省エネ制御装置３は、主配管７上の発生圧力の推移を推定することができる。
【００３８】
なお、省エネ制御装置３は、レベル２制御装置１から次に圧延するコイル材料情報のうちデスケーリングに必要として設定された流量、バルブ開閉スケジュール、及び圧延材投入スケジュール等の情報を受信するとともに、さらにレベル１制御装置２からどのバルブを開閉するかの情報を入手して結合させ、ポンプ特性から発生するであろう圧力、流量を推定してもよい。いずれにしても、省エネ制御装置３は、主配管７上の発生圧力の推移を推定することができる。
【００３９】
次に、省エネ制御装置３は、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を算出する。具体的には、省エネ制御装置３は、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上の場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を低下させる（ステップＳ４）。
【００４０】
図４は、本実施例のデスケーリングシステムにおけるバルブ開閉タイミング及び発生する本管（主配管７）圧力変動を示す図である。図４中の「ＨＳＢ」、「Ｒ１ｅｎｔ／ｄｅｌ」、「Ｒ２ｅｎｔ／ｄｅｌ」、「ＦＳＢ」、「Ｆ１」は、各位置におけるバルブの開閉状態を示しており、ＯＮの場合にはバルブが開き、Ｏｆｆの場合にはバルブが閉じていることを示す。
【００４１】
また、図４の最下段のグラフは、主配管７上に発生する圧力の推移を示す。省エネ制御装置３は、開閉スケジュール情報に基づいてどのタイミングでいくつバルブが開くのかがわかるため、図４の最下段に示すような発生圧力の推移を予め推定することができる。
【００４２】
図４に示すように、開いているバルブの数が少ない場合には、主配管７上に発生する圧力が必要な圧力範囲を超える場合があり、省エネ制御装置３は、そのような場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を低下させる。
【００４３】
すなわち、省エネ制御装置３は、情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、主配管７の管路抵抗を推定し、推定した管路抵抗と複数のポンプ５−１〜５−４の総合特性とに基づいて発生圧力の推移を推定するとともに、推定した発生圧力が所定値以上となるタイミングに合わせて、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（本実施例においてはポンプ５−１）のモータ回転数を低下させる。
【００４４】
このように、省エネ制御装置３は、次に開閉するバルブが判明していることから、次の時点を含む将来で本管圧が上昇するのか、減少するのか予測可能であるので、最大限の時間で省エネを実施することができる。
【００４５】
なお、ポンプ容量が大きい場合には、省エネ制御装置３がモータ回転数（ポンプ周波数）を低下させてから再び上昇させるのに一定時間を要することも考えられる。したがって、省エネ制御装置３は、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上の場合にモータ回転数（ポンプ周波数）を一律に低下させるのではなく、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上になるとしても、短時間で必要なデスケーリング圧力範囲に再度収まると推定できるときには、モータ回転数の下げ幅を小さくし、あるいはモータ回転数を下げないといった動作も考えられる。
【００４６】
すなわち、省エネ制御装置３は、複数のポンプ５−１〜５−４のうち制御対象となる１以上のポンプ（ここではポンプ５−１）のモータ回転数を低下させる際に、推定した発生圧力が所定値以上となってから所定値未満に戻るまでの時間に応じてモータ回転数の下げ幅を調節することもできる。
【００４７】
図５は、本実施例のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図であり、横軸が流量を示し、縦軸が圧力を示している。図５の（１）〜（６）の破線は、管路抵抗曲線を示すものであり、開いているバルブの数が少ない順に（１）から（６）までの曲線が描かれている。すなわち、（１）の管路抵抗曲線は、開いているバルブの数が最も少ない場合を示し、例えばＨＳＢのバルブ（図１のバルブ６−１）のみが開いている場合である。逆に、（６）の管路抵抗曲線は、開いているバルブの数が最も多い場合を示し、例えば全てのバルブ（図１のバルブ６−１〜６−８）が開いている場合である。
【００４８】
したがって、図５に示すように、管路抵抗曲線は各バルブの開閉数で決まり、圧延中はこの抵抗曲線がバルブ開閉に応じてダイナミックに動くことになる。
【００４９】
また、図５の実線は、１台、２台、３台、４台のポンプを商用運転した場合における、それぞれの総合ポンプ特性を示す。この管路抵抗曲線とポンプ特性との交点により動作し、主配管７上の流量と圧力は決定される。図５に示すように、管路抵抗曲線は流量の２乗で増加するので、ポンプ台数を増加させても流量は比例して増加しないことがポイントとなる。例えば、図５において開いているバルブの数が１つであるために管路抵抗曲線が（１）となる場合には、流量は１台商用運転の場合も４台商用運転の場合もほとんど変化しない。
【００５０】
図６は、本実施例のデスケーリングシステムにおいて商用運転によるポンプが複数接続され、インバータ運転によるポンプが１台接続されている場合の総合ポンプ特性を示す図である。
【００５１】
図６の右側に示す太い実線は、ポンプ３台を商用運転してポンプ１台をインバータ運転した場合（ポンプは合計４台）の総合ポンプ特性を示している。ただし、この総合ポンプ特性は、インバータ制御されているポンプが商用運転されているポンプよりも低い周波数で動作している場合を示しており、例えば３台の商用運転されているポンプが６０Ｈｚの周波数で動作し、且つ１台のインバータ運転されているポンプが４０Ｈｚの周波数で動作している場合にこのような特性となる。
【００５２】
なお、図６は、ポンプ１台を商用運転した場合と、ポンプ２台を商用運転した場合と、ポンプ３台を商用運転した場合の総合ポンプ特性も併せて記載している。
【００５３】
図３において説明したように、ポンプをインバータ運転して周波数を下げた場合における圧力と流量とは、ポンプの「相似則」にしたがって減少する。したがって、３台商用運転のポンプと１台インバータ運転のポンプとの合成ポンプ特性は図６右側の太い実線のようになる。
【００５４】
図６において、設備仕様に対して発生圧力が高い領域（圧力が１６Ｍｐａ以上）では商用ポンプにて必要圧力が供給されているので、省エネ制御装置３は、インバータ４によるポンプ５−１の周波数を下げても設備的に問題ない。
【００５５】
すなわち、バルブが閉じて抵抗曲線が増加し、設備仕様よりも発生圧力が高くなることが予見できる場合に、省エネ制御装置３は、インバータ４によりポンプ５−１の周波数を下げることで、ポンプ動力を省エネすることができる。
【００５６】
また、省エネ制御装置３は、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上の場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を上昇させることで必要な圧力を確保してもよい（ステップＳ５）。
【００５７】
すなわち、開いているバルブの数が多い場合には、主配管７上に発生する圧力が必要な圧力範囲未満となる場合があり、省エネ制御装置３は、そのような場合に、モータ回転数（ポンプ周波数）を上昇させることで対処する。上述したように、省エネ制御装置３は、次に開閉するバルブが判明していることから、次の時点を含む将来で本管圧が減少することを予測できるので、本管圧が必要な圧力範囲を下回る瞬間に合わせてモータ回転数を上昇させることで、実際には必要な圧力範囲を下回ることなく維持することができる。
【００５８】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るデスケーリングシステムによれば、圧延材投入スケジュール等に応じて圧力が変動するような場合においても、当該変動に追随して品質や生産性に影響を与えずに、最大限の時間で省エネを実施することができる。
【００５９】
すなわち、本実施例のデスケーリングシステムは、情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて得られる管路抵抗とポンプ特性とから発生圧力を推定し、推定した圧力に基づいて省エネが実現できるようにモータ回転数を算出する省エネ制御装置３を備えているので、効率よくポンプ５−１のモータ回転数を調節して省エネを実現することができる。
【００６０】
特に、圧延材料の投入計画から得られるデスケーリング使用流量や投入時間間隔を開閉スケジュール情報として得ることにより、省エネ制御装置３は、将来の複数のバルブ６−１〜６−８開閉を認識することで、対応して発生する圧力を予測し、設備にとって過剰となる圧力の発生時間を精度よく把握することができる。
【００６１】
さらに、将来の発生圧力の推移を予測することにより、省エネ制御装置３は、推定した発生圧力が所定値以上となってから所定値未満に戻るまでの時間に応じてモータ回転数の下げ幅を調節することで、ポンプ５−１のモータ回転数調整にかかる時間を考慮した最適な省エネ制御が可能となる。
【００６２】
すなわち、推定発生圧力が設備に必要なデスケーリング圧力以上になってから必要なデスケーリング圧力範囲に収まるまでの時間が短時間であると推定できるときには、省エネ制御装置３は、モータ回転数の下げ幅を小さくし、あるいはモータ回転数を下げないことで、効率よくポンプ５−１を動作させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係るデスケーリングシステムは、商用運転とインバータ運転されるポンプにより配管を介して供給される水を使用して圧延材料のスケールを除去するデスケーリング設備に利用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ レベル２制御装置
２ レベル１制御装置
３ 省エネ制御装置
４ インバータ
５ 電動機／ポンプ
６ バルブ
７ 主配管
８ 貯水槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリングシステムであって、
配管に水を供給する複数のポンプと、
前記配管に設けられ、前記複数のポンプにより供給された水を噴射する複数の噴射口と、
前記複数の噴射口の開閉スケジュール情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を算出するモータ回転数算出部と、
前記モータ回転数算出部により算出されたモータ回転数に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を制御する回転数制御部と、
を備えることを特徴とするデスケーリングシステム。
【請求項２】
前記モータ回転数算出部は、前記情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて前記配管の管路抵抗を推定し、推定した管路抵抗と前記複数のポンプの総合特性とに基づいて発生圧力の推移を推定するとともに、推定した発生圧力が所定値以上となるタイミングに合わせて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を低下させることを特徴とする請求項１記載のデスケーリングシステム。
【請求項３】
前記モータ回転数算出部は、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を低下させる際に、推定した発生圧力が所定値以上となってから所定値未満に戻るまでの時間に応じてモータ回転数の下げ幅を調節することを特徴とする請求項２記載のデスケーリングシステム。
【請求項１】
圧延材の表面に高圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリングシステムであって、
配管に水を供給する複数のポンプと、
前記配管に設けられ、前記複数のポンプにより供給された水を噴射する複数の噴射口と、
前記複数の噴射口の開閉スケジュール情報を収集する情報収集部と、
前記情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を算出するモータ回転数算出部と、
前記モータ回転数算出部により算出されたモータ回転数に基づいて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を制御する回転数制御部と、
を備えることを特徴とするデスケーリングシステム。
【請求項２】
前記モータ回転数算出部は、前記情報収集部により収集された開閉スケジュール情報に基づいて前記配管の管路抵抗を推定し、推定した管路抵抗と前記複数のポンプの総合特性とに基づいて発生圧力の推移を推定するとともに、推定した発生圧力が所定値以上となるタイミングに合わせて、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を低下させることを特徴とする請求項１記載のデスケーリングシステム。
【請求項３】
前記モータ回転数算出部は、前記複数のポンプのうち制御対象となる１以上のポンプのモータ回転数を低下させる際に、推定した発生圧力が所定値以上となってから所定値未満に戻るまでの時間に応じてモータ回転数の下げ幅を調節することを特徴とする請求項２記載のデスケーリングシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９２４３２（Ｐ２０１２−１９２４３２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７６３１（Ｐ２０１１−５７６３１）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
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