熱軋線多功能測厚儀表的優(yōu)化
陳軍奎
摘要：多功能測厚儀表的工作中要產(chǎn)生射線高電壓是必不可少的一個條件，而高電壓的使用又影響到相關(guān)部件的使用壽命和穩(wěn)定性，在此以馬鋼2250熱軋線上多功能測厚儀表為研究對象，詳細闡述設(shè)備安裝生產(chǎn)兩年來生產(chǎn)線發(fā)生的實際問題，通過具體事例來闡述高壓發(fā)生器的高壓使用范圍的不同對多功能測厚儀表工作的影響，以次來說明現(xiàn)場的實際狀況下多功能測厚儀表的優(yōu)化使用。
關(guān)鍵詞：高壓發(fā)生器、高壓范圍、不穩(wěn)定、跳電、優(yōu)化
1、引言
馬鋼2250熱軋生產(chǎn)線上所用的多功能測厚儀表是由THERMOFISHER公司制造的設(shè)備，目前在中國，幾乎所有的大型軋鋼企業(yè)都在使用此公司類似的大型儀表，用來檢測帶鋼的厚度，是生產(chǎn)線上參與反饋控制的關(guān)鍵設(shè)備。周圍環(huán)境、設(shè)備震動、使用時間等等都會給儀表的正常運行造成影響，這是在實驗室中不能模擬的。因此，新近安裝的設(shè)備在現(xiàn)場中會出現(xiàn)各種各樣的問題，尤其在高電壓范圍。
2、系統(tǒng)介紹
多功能測厚儀表的瞬間、連續(xù)測量板帶厚度輪廓、溫度輪廓和寬度的一個系統(tǒng)。通過上臂的X射線管發(fā)射X射線形成幕簾照射板帶來工作。在其下臂，有一個多通道的探頭陣列，用以接收因穿透板帶而減弱的X射線，把其射線強度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號傳輸?shù)诫娔X，由電腦控制此系統(tǒng)并計算各種輪廓數(shù)據(jù)。其大概工作流程如下圖：
 

 

2、現(xiàn)場發(fā)生的狀況
馬鋼2250熱軋生產(chǎn)線于2007年7月投產(chǎn)，自從正式生產(chǎn)以來，多功能測厚儀表出現(xiàn)多次故障，短短一年多時間，因故障而更換高壓發(fā)生器5次，射線管4次，高壓電纜2次 ，因備件價格高昂而造成很大的成本負擔(dān)；因故障使得此設(shè)備停機而造成的生產(chǎn)停頓次數(shù)更多，給生產(chǎn)的正常進行形成很大的影響。仔細研究故障原因，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)故障代碼如下：
Error11: 電壓超出范圍。提示可能高壓發(fā)生器中RS232板子出現(xiàn)故障.
Error12: 電流超出范圍。提示可能高壓發(fā)生器中RS232板子出現(xiàn)故障.
Error13: 高壓電纜產(chǎn)生電弧。提示可能電壓不穩(wěn)造成高壓電纜頭放電.
Error18: 反饋電壓超出范圍。提示可能高壓發(fā)生器個別部件故障.
Error19: 反饋電流超出范圍。提示可能高壓發(fā)生器個別部件故障.
且在此類故障發(fā)生時，現(xiàn)場正常軋制厚度在14mm以上的帶鋼，高壓發(fā)生器工作在215kv的高壓量程范圍。說明高壓發(fā)生器在高電壓的使用范圍中容易出現(xiàn)問題，高電壓是造成此設(shè)備不穩(wěn)定的關(guān)鍵原因。
3、對多功能測厚儀表的優(yōu)化
發(fā)現(xiàn)了問題的來源，若想從根本上解決問題，必須使得高壓發(fā)生器的最高使用量程電壓在總量程中的占有率在90%以下。在現(xiàn)場實際情況下，此儀表設(shè)備全部更換大量程的高壓發(fā)生器是不現(xiàn)實的，成本太大，我們只能從降低測量本身的量程入手。
在多功能測厚儀表的測量原理中我們認識到，越厚的帶鋼相應(yīng)的需要越強的X射線照射，才能保證在固有的快門旋轉(zhuǎn)速度下穿透帶鋼，要實現(xiàn)測量，則需要更多的射線照射時間，也就是說，必須在測量14mm以上厚度的板帶時調(diào)整快門的旋轉(zhuǎn)速度，但是，這會不會在工藝流程上產(chǎn)生影響呢？
在多功能測厚儀表的出廠設(shè)置中，X射線幕簾對帶鋼的照射速度為5ms/次，也就是說，快門旋轉(zhuǎn)一周的時間為 5ms*4=20ms，也就是每隔50mm測量一次帶鋼厚度輪廓，滿足熱軋測量要求。當(dāng)然，在現(xiàn)場實際生產(chǎn)中，熱軋厚板的F7出口速度一般不會有這么快，正常情況在5m/s以下。
在不超過X射線掃描間隔為50mm距離內(nèi)，調(diào)整快門速度是可行的，不會對帶鋼的測量產(chǎn)生根本的影響，也能滿足正常的工藝需求。
經(jīng)過反復(fù)論證和研究，反向思考，現(xiàn)場中實際掃描間隔小于25mm，在此基礎(chǔ)上增加一半的間隔距離，達到37.5mm，依然滿足測量眼要求，變頻器的頻率需要設(shè)定為32.5Hz，按照射線管相似的X射線照射功率輸出，在此量程中，高壓占有率為86.56%，低于90%的不穩(wěn)定闕值，能極大的減少設(shè)備本身的不穩(wěn)定因素。
按照此方案對多功能測厚儀表進行優(yōu)化，降低高壓發(fā)生器的使用量程需要對相關(guān)軟件進行調(diào)整，同時，在硬件上需要增加一路對變頻器的控制回路。當(dāng)現(xiàn)場生產(chǎn)14mm以上帶鋼時，高壓發(fā)生器自動產(chǎn)生195kv、10mA的高壓，變頻器自動調(diào)整快門旋轉(zhuǎn)速度到32.5Hz。
4、結(jié)論
經(jīng)過對高壓發(fā)生器的電壓調(diào)節(jié)，極大的降低了高壓的范圍，從95.56%降低到86.56%，降低了9個百分點。同時，在此次優(yōu)化之后，沒有出現(xiàn)因故障而更換高壓發(fā)生器、射線管等高昂備件的情況，從長遠角度來說，也從側(cè)面大大降低了備件的消耗和設(shè)備的使用成本。
由此可見，多功能測厚儀表在實際生產(chǎn)中高電壓接近滿負荷運轉(zhuǎn)是有一定的缺陷的，理論上的可行性卻不符合現(xiàn)場的實際情況，在保證設(shè)備的精度和利用率的同時，我們還需要關(guān)注設(shè)備在真實生產(chǎn)環(huán)境中的穩(wěn)定性，這對生產(chǎn)是至關(guān)重要的。

參考文獻

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