0 引言

       在宽厚板轧线上，Mulpic系统是轧线的重要组成部分，对需要水冷的品种的产品质量有着至关重要的影响，而水量控制是Mulpic一级控制的精髓，可以说只要水量控制做到优秀，水冷产品的质量就可以不必担忧，本文主要研究Mulpic的水量调节阀对水量调节的作用以及程序控制。

     1 大小阀的结构以及作用简介

        Mulpic设备位于精轧机后、热矫直机前，用于水冷钢板，主要分为ABCD四个部分。A区：HWD—highwaterdensity高 压水，MWD—mediumwaterdensity中压水，B、C、D区：MWD—mediumwaterdensity中压水。A区单独一根供水 管，BCD区共用一根供水管。A区包含DQ（淬火）模式，对水量要求很大，包括12组管道，每组管道包含12组大小阀，单独控制管道；BCD区域对水量要 求较低，每区域只有一组管道，每区域包含2组大小阀。

      1.1 大小阀结构功能简介

       大小阀控制着ACC水泵房来水通往极管的流量，分别为上极管和下极管，现以D区为例，安装结构如图1所示。

图1 大小阀及水冠阀结构图

        1.2 大小阀的逻辑控制

         流向每个极管的水流由并连的一对阀门调节。两个阀门的 尺寸不同，以便在整个流量范围内进行适当调节。小阀门用于调节低于给定阈值设定点的流量；大阀门用于调节高于给定阈值设定点的流量。实际阀门尺寸和阈值因 工艺要求而异。共有两个阈值设定点，分别用于ACC（层流冷却模式）操作和DQ（淬火模式）操作。在给定时间内，这对阀门中只有一个打开进行水流调节，阀 门的选择取决于来自于MulpicL2的流量参考值的大小。

    图2详细描述了流量调节的原理。

图2 大小阀逻辑控制图   

        调节方案的设计在最大化对头部/尾部遮挡要求动态响应的同时，提供必须的流量准确度。为达到这些要求，同时使用了开放式和闭合式回路控制器。开放回路控制器用于初始设置和达到头部/尾部遮挡设定点；闭合回路控制器用于消除由开放回路控制导致的稳定状态流量误差。

       1.3 流量调节阀校准

        为每个水流调节阀提供了从HMI进行校准的功能。校准的目的是针对阀门开口百分比生成一个Kv特征值，然后用该特征值在上述调节方案中提供线性化。

         阀门的流量系数Kv定义为：温度为4℃（密度为1000kg/m³）时测得的水流Q（单位为m³/h），在压力损失为1bar时通过阀门视为完全打开。

        Kv值的计算公式如下：

  式中：Q为流率（m³/h）；△P为跨阀门的压降（bar），△P=供水压力－极管压力；ρ为水的密度（kg/dm³）。

       校准功能启用后，将以2%的步幅把阀门开口百分比从0%增加到最大开口即90%，从而自动生成一条上升曲线。每一步都将阀门开口参考值保留 一段固定时间（通常为5s），随后则为记录的实际流率、供水压力和极管压力。这一过程重复进行，以2%的步幅把阀门开口百分比从90%减小到0%，从而提 供一条下降曲线。校准结束时，程序将针对Kv上升（开放）和下降（闭合）两个方向计算并存储两条阀门开口百分比曲线。

       同时需要上升和下降两条曲线来保证头部和尾部遮挡操作期间的开放回路水流准确性。在初始阀门设置过程中选择上升曲线，而在头部和尾部遮挡操 作过程中，则切换到下降曲线，以便补偿任何阀门滞后现象。只有具备头部和尾部遮挡功能段的极管才要求同时进行上升和下降曲线的校准；其他极管只进行上升校 准曲线即可。

        2 水冠阀原理及控制方式

       Mulpic的水冠阀是用来冷却相对较宽长板。由于板坯表面中间上方的水会流到板坯边缘，因此水流密度是均匀在整个顶面但边缘会更加冷却。为了防止这种情况，所以水冠阀的安装结构如图3所示。

图3 水冠阀安装结构

        控制阀门使得流向外缘的流量减少。所谓的水冠就是当水落在上表面时，横向流动的流量会补偿边缘直接获得流量的减少量，用于控制流向的边缘部分阀门被称为水冠阀。水冠阀的控制相对简单，根据L2模型计算的开度打开，根据反馈的数据做PID控制即可。