IMS 测厚仪在“1+4”热连轧机上的应用及维护.pdf

2010 年第 1 期总第 192 期技术工程铝加工 I MS测厚仪在“1 4 ”热连轧机上的应用及维护 林奎，梁勤华 （ 中铝西南铝板带有限责任公司热轧厂，重庆 九龙坡 401326 ） 板带材的大规模高速高效率轧制生产中，对 带材板厚精度的要求越来越严格。板厚精度分为 纵向厚差和横向厚差，产品的纵向厚差由轧制时 的板厚控制所决定，测厚系统起了非常重要的作 用。测厚系统是通过测厚仪或其它传感器，对带 材实际轧出厚度进行连续而精确地检测，并根据 给定值，得出实测值与给定值的偏差，从而为厚 度控制系统提供控制依据。“14”热连轧机所使 用的IMSxRay测厚系统具备当代国际先进水平， 利用χRay射线源发出的射线穿透带材产生衰减 的原理来测量带材厚度，具有精度高、稳定性能 好、故障率低等优点，提高了控制的精度，为高 质量铝加工产品的产出提供了保障。 1测厚系统的组成及结构特点 IMS公司的这套测厚系统主要由C型架控制 测量装置、远程控制柜、IMS数据处理工作站等组 成，并各自实现其功能，下图简略地给出了系统 的组成。 在C型架后部有驱动框架运动的电机，相应的 控制测量装置也放在C型架上，带材从C型架的中 央通过，射线源发出的射线穿透带材被测量头所 接收，这就完成了辐射到电信号的转换，便于系 统进一步的处理。C型架必须结构牢固，运动平 稳，以保护内部的设备并使这些设备工作在一个 相对稳定的环境当中。其中，χRay射线源的供 摘要分析了“14”热连轧机测厚系统的组成及其结构特点，介绍了“14”热连轧机测厚系统的工作原理，提出并分析 了操作维护人员在实际工作中应注意的一些问题。 关键词电离室；标定；辐射 中图分类号T G 3 3 5 . 1 3文献标识码B文章编号1 0 0 5 - 4 8 9 8（2 0 1 0 ） 0 1 - 0 0 2 4 - 0 3 作者简介 林奎 （1 9 7 3 - ） ， 男， 重庆九龙坡区人， 重庆大学毕业， 工程师， 从事电气自动化与管理工作。 收稿日期 2 0 0 9 - 0 4 - 1 7 IMS测厚处理系统远程控制柜C型架控制测量装置 图 1 系统的组成 24 技术工程 给电压为40kV，其有效测量范围为1.88.0mm；电 离室是接收射线的装置，加在电离室极芯上的电 压为2500V；前置放大器接收来自电离室的微弱电 流，将其转化为电压信号，并放大为一个0.19.6V 左右的直流电压信号，便于系统接收处理。远程 控制柜将IMS系统和现场的输入输出信号进行传 递。IMS测厚系统包含一个IMS工作站，主要用于C 型架测量装置的逻辑控制、系统参数设定，对整 个测厚系统的工作状况实行监控，如果有故障产 生，则提供相应的故障信息，便于故障的查询和 处理。同时，工作站通过通讯接口板与轧机其它 系统进行通信；工作站内的服务器专门用于采样 轧制过程中带材的实际厚度，并且生成直观的厚 度曲线，便于用户了解带材在整个轧制过程当中 的厚差状况。 2测厚系统的工作原理 2 . 1电离室的工作原理 电离室是一种射线探测器，它用来探测射线， 将射线的能量转化为电信号电离电流，通过 对电离电流的处理，才能得到我们需要的带材厚 度。 图2 电离室的工作原理 图2是电离室的基本工作原理，电离室相当于 一个平行板电容器，将2500V的高压加在极板之 间，使极板间产生电场。如果这时辐射照射到极 板间，则射线将电离气体分子使其产生正离子和 电子，它们在极化电压的作用下，正离子趋向负 极，而电子趋向正极，便产生了电流，我们称之 为电离电流。电离电流在外电路的高阻R上形成电 压降，而射线强度与这个电压降是成正比的，电 离室的原理就是利用射线的电离性质，从高阻R上 获得我们所需的电压。 2 . 2测量原理 根据公式ImI0e–ρy （ 其中Im为电离电流值， I0为无遮盖电离电流极值，y为厚度值，ρ为常数 ）， 当ρ和I0确定之后，仅须要得到电离电流值Im的大 小，即可算出厚度值y。测量装置将采集到的电流 信号进行处理，使其转换为电压信号，再通过处 理后输入到测厚系统中，从前置放大器来的电压 信号通过模拟输入端到达模数转换器进行模数转 换，然后经过线性化处理后，得出一个原始的测 量厚度，这时接收到L2级系统传来的合金系数和 偏差值参加到计算中来，得到带材的真正厚度值， 并传输到厚控系统中参与板材厚度的控制。 3标定及维护 3 . 1标定 带材的合金含量不同，对射线的吸收程度也 不一样，这就是说即使同样厚度的带材，如果其 合金含量不一样，产生出的模拟电压值也不一样， 为了消除不同的合金对测量结果的影响，测厚仪 需要进行合金标定。标定的目的是为了得到每种 合金的补偿，而带材的真正厚度就是依据它来计 算的。 合金标定需要各种合金的标准板，这些标准板 的厚度通过实验室方法求得，且精度很高（1μ ）， 并且必须保证其合金成份与本公司生产带材合金 成份一致，最好的方法就是用本厂的铝板来制作 标准板。 补偿K的计算公式为 K ΣXY （ΣX ） （ΣY ） /N ΣX2- （ΣX2） /N 其中，X为测量样品的读出厚度，Y为标准板 的实验室厚度，N为同一块标准板的测量次数。合 金标定需注意是至少需要不同厚度的标准板5 张，每张标准板应至少测量3次，合金标定之前应 对测厚仪进行彻底清洁。 3 . 2维护 每次测厚仪投入使用前，都必须进行标定， 目的是将测厚系统的当前工作状况以及测厚仪所 处的环境变化对测量工作的影响考虑到最终的测 林奎，等IMS 测厚仪在“14”热连轧机上的应用及维护 25 2010 年第 1 期总第 192 期技术工程 量结果计算当中去，在 “14” 热连轧机测厚系统中， 给出了标准化结果的正常范围，如超过这个范围， 系统将发出报警，测厚仪将不能投入使用，直到 维护人员排除故障以后才能使用。影响测量结果 的因素多种多样，较易出现的有射线源及测量 头的窗口不清洁，前置放大器零漂过大，光栅关 闭不严或者打开不充分等等。同时，日常维护须 经常检查C型架有无变形、压缩空气是否送上、外 循环水是否送上、冷却水 （去离子水） 压力是否正 常、流量是否正常、温度是否正常等等。 4测厚系统在生产使用过程中应注意 的问题 在此系统的应用过程中，遇到了一些实际问 题。比如，在一段时期内，发现轧制成品卷时， 同一批次的料总有些卷厚差状况不理想，经分析 发现是停机时间稍长后，没有对系统进行新的标 定造成的结果。另外，我们发现在短期内，测量 值下降过快，有可能影响到测量精度，分析原因 后发现是有油污进入了射线源，是油膜导致了射 线强度的减弱，通过清除油污和更换密封后故障 排除。 对于维护系统的技术人员，应该注意按照操 作规程的规定对系统进行周检、月检、年检，随 时保证系统的正常运行。对于合金标定所使用的 标准板应妥善保存，并定期对系统进行标定。而 日常操作人员应经常清洁测厚仪的测量头及射线 窗口，避免其沾上油污。停机时间过长时，一定 要先对系统进行标定后才投入运行。同时操作手 也应当注意避免辐射对人的不良影响，在射线源 打开的情况下，人必须退到警戒范围外。 5结论 通过“14”热连轧机投产几年来的情况表 明，IMS公司的这套测厚系统性能稳定，测量精度 高 （可达到1μ ），响应时间快，能够达到厚控系统 的要求，这对产品厚差要求较高的铝加工行业来 讲是极重要的；另外，该系统人机界面直观友好， 从IMS工作站监控系统上可以很方便地了解测厚系 统的工作状况，如果有故障，可以很快查询到故 障原因予以排除，为热轧厂的生产与发展提供了 设备保障。 参考文献 [1] 王化祥，张淑英. 传感器原理及应用.天津天津大学出 版社，2004，9. The Application calibration;radiation 铝加工 26