Monitoreo y filtración integrados para acerías

En la colada continua de acero plano, se suele utilizar un oscilador de molde hidráulico (HMO) para hacer oscilar el molde de colada. Para que un sistema HMO proporcione una calidad de acero consistente, su fluido debe ser monitoreado y controlado para garantizar que sus niveles de contaminación cumplan con los requisitos del sistema. Anteriormente, la solución habitual era un sistema de filtración de funcionamiento continuo. Un nuevo método que ahora utiliza la empresa siderúrgica EZDK-EZZ-Dekhila elimina la filtración continua de aceite al combinar el monitoreo en línea de los niveles de contaminación del aceite y controlarlos usando unidades de filtración externas. Este enfoque reduce el consumo de energía de la unidad de filtro y aumenta su vida útil.

El mecanismo HMO utiliza dos cilindros servo electrohidráulicos (1) y (2) (Fig. 1) para hacer oscilar el molde de acero fundido (3). Dos cilindros son accionados por servoválvulas hidráulicas, una válvula por cilindro. Los parámetros que afectan el rendimiento del sistema HMO incluyen el grado de contaminación por aceite de los cilindros y las válvulas.

1. El sistema de vibración hidráulica adopta dos cilindros hidráulicos eléctricos para hacer vibrar el molde utilizado para la colada continua de acero plano.

Para mantener un rendimiento óptimo, los niveles de contaminación del aceite deben monitorearse y controlarse a través de dispositivos de filtración de aceite efectivos. Si bien EZDK usó con éxito la filtración continua, el aumento del costo de la electricidad llevó a la empresa a buscar un nuevo enfoque. Su nuevo sistema consta de un contador de partículas en línea con señales de interfaz electrónica, un sistema de control intermedio y un filtro de aceite móvil.

El sensor del contador de partículas en línea está conectado en paralelo con la línea de suministro de la bomba que suministra aceite a la servoválvula (Figura 2). Muestra y analiza la contaminación de la corriente de transporte y activa automáticamente una señal al circuito de control intermedio si la contaminación registrada supera el nivel permitido especificado en la norma ISO 4406. Esta señal inicia la unidad de filtro, que funciona hasta que se detiene la señal de activación del contador de partículas en línea. Esta solución integrada mantiene el nivel de limpieza del aceite requerido por el sistema HMO y reduce el tiempo de operación de la unidad de filtrado, extendiendo así su vida útil. El diagrama del sistema se muestra en la Figura 3.

2. El sensor de contaminación de aceite en línea envía lecturas a un controlador intermedio, que le indica al filtro que opere cuando el nivel de contaminación excede el estándar deseado.

3. El diagrama muestra el diseño de los principales componentes del sistema y los detalles del sistema de monitoreo y filtrado.

Detalles del sistema HMO

El propio sistema HMO tiene una capacidad de depósito de combustible de 3 metros cúbicos. La energía hidráulica es proporcionada por tres bombas de pistones axiales, cada una con un volumen de 125 cm3/rev y una velocidad de 1450 rpm, y una bomba de circulación de tornillo con un volumen de 132 cm3/rev y una velocidad de 1500 rpm para filtración y enfriamiento. . La línea de transferencia de la bomba está equipada con un acumulador de 32 litros y dos bloques múltiples montados en cilindros servo que hacen oscilar el mecanismo de matriz (Figura 4). Cada servocilindro es accionado individualmente por una servoválvula hidráulica de tres etapas.

4. El mecanismo HMO consta de dos bloques múltiples montados en servocilindros que hacen oscilar el mecanismo de matriz.

El sistema hidráulico principal está limitado a una presión máxima de 31,5 MPa por una válvula de alivio. El aceite suministrado por la bomba se filtra a través de un filtro de alta presión de 10 μm. La línea de suministro de la bomba incluye una válvula de retención, una válvula de cierre y una válvula de descarga adyacente al acumulador. La filtración del sistema hidráulico HMO incluye unidades de filtro doble en línea para el sistema de circulación principal, filtros de línea de presión instalados directamente en cada línea de suministro de bomba y unidades de filtro doble de línea de retorno. Además, se encuentra un filtro de 3 µm antes de las dos servoválvulas.

Fuentes de contaminación en sistemas HMO

La contaminación en los sistemas HMO puede provenir tanto de fuentes externas como internas. La contaminación externa incluye polvo y fibras que ingresan al sistema cuando se reemplazan componentes como mangueras y válvulas durante el mantenimiento de rutina. La fuente de contaminación interna del aceite es el desgaste durante el funcionamiento normal de las piezas móviles, como las bombas de pistones axiales y los servocilindros. Los principales elementos de desgaste que se encuentran típicamente en este sistema incluyen cobre, cromo, hierro y silicio, con concentraciones promedio de 35, 24, 29 y 22 ppm, respectivamente.

Contador de partículas en línea — Para medir y cuantificar la cantidad de contaminantes sólidos en el fluido hidráulico, el sistema de monitoreo usó el contador de partículas en línea HIAC PM4000 (Figura 5), ​​un instrumento con precisión de laboratorio adecuado para uso en campo. Utiliza aceite mineral como fluido de trabajo en el HMO y funciona según el principio de extinción, donde un rayo láser atraviesa el fluido y cae sobre un fotodiodo. Cuando una partícula pasa a través del haz, reduce la cantidad de luz que recibe el diodo. A partir de este cambio en la cantidad de luz recibida, se puede determinar el tamaño de las partículas. El contador de partículas tiene una configuración de límite de alarma basada en el código ISO para cada tamaño de partícula, y su LED de alarma se activará cuando se exceda este límite.

5. En este contador de partículas en línea, cuando las partículas golpean un fotodiodo a través de un rayo láser, reduce la cantidad de luz recibida por el diodo y determina el tamaño de las partículas.

Unidad de filtrado móvil — La unidad de filtración móvil externa HYDAC OFU10 del sistema (Fig. 6) con una bomba de caudal constante que funciona a 1.500 rpm y un caudal de 100 l/min. En un ciclo de filtrado, puede filtrar los 2000 litros de aceite de un tanque HMO de 3 metros cúbicos en unos 20 minutos. Una bomba de filtro hace circular el aceite a través de un filtro de 5 µm y lo devuelve al tanque HMO.

6. Durante un ciclo de filtración de 20 minutos, la unidad de filtración móvil del sistema puede filtrar los 2000 litros de aceite en el tanque HMO.

Sistema de detección y disparo — El sistema de detección/activación se activa con los datos registrados por el contador de partículas en línea, lo que hace que el LED de alarma parpadee cuando los niveles de contaminación superen los límites programados con código ISO. Para usar alarmas para la detección de contaminación, se debe conectar un controlador con lógica dedicada al contador de partículas. Si la cantidad de pulsos excede la cantidad normal de arranques, el controlador enviará una señal de activación a un relé externo que activa la unidad de filtrado durante 20 minutos. Después de eso, el controlador envía una señal de reinicio para detener el funcionamiento de la unidad de filtrado y reiniciar la alarma del contador de partículas.

Antes del nuevo sistema de monitoreo y filtración, la empresa usaba una unidad de filtración externa conectada al tanque hidráulico, que funcionaba continuamente. Las muestras de aceite se analizan regularmente para determinar el nivel de limpieza del aceite, pero este enfoque puede provocar un consumo de energía excesivo y una degradación acelerada de la unidad de filtrado. El nuevo sistema controla el funcionamiento de las unidades de filtración basándose en el monitoreo de contadores de partículas en línea para determinar cuándo los niveles de contaminación alcanzan los límites establecidos.

Esto ha demostrado ser más efectivo que el monitoreo fuera de línea combinado con procedimientos de mantenimiento basados ​​en muestreo y análisis físicos periódicos. El consumo de energía se reduce en aproximadamente un 96% y las horas de servicio de la unidad por mes se reducen en 680 horas. Las pruebas realizadas en los sistemas hidráulicos HMO confirmaron la alta confiabilidad del filtro/dispositivo de monitoreo en línea.

Taher Salah El-Din, Karim El-Gewily y Mohamed El-Shafie con Acero EZZ , Alejandría, Egipto, el mayor productor de acero independiente en el Medio Oriente y África del Norte. Esta información es tomada de 11elIFK (International Fluid Power Congress) se celebró en Aquisgrán, Alemania, del 19 al 21 de marzo de 2017. Para mayor información por favor visite ifk2018.com .

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