IMS測厚儀的研究和應用

摘 要：厚度公差是冷軋帶鋼產品控制的重要指標，而厚度測量的精度對軋機的厚度控制至關重要，為此安鋼冷軋軋機區配置3套IMS公司的X射線測厚儀，分別位于1機架的前后和5機架的出口。

關鍵詞：控制;測厚儀;故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.102

0 引言

隨著中國鋼鐵業突飛猛進的發展，發展高精尖和高附加值的產品是每個鋼鐵企業所面臨的現實問題。生產高附加值產品不容置疑需要相應的高精度生產設備和先進的控制系統。厚度自動控制是現代冷軋軋制生產中不可缺少的重要組成部分。本論文從軋機厚度測量、厚度控制系統的角度出發，以安鋼冷軋公司軋機為主要研究對象，簡要描述了軋機厚度控制系統、測厚儀的測量原理和維護要領。其目的是在掌握現有系統的基礎上力求有所進步，為以后的工作打下良好的基礎。

1 軋機厚度控制系統

厚度自動控制系統是通過測厚儀對金屬實際軋出厚度連續地進行測量，并根據實際測量值與給定值相比較后的偏差信號，借助于閉環控制回路和裝置，經過計算機的功能程序，用測厚儀檢測到的板帶實際值與預先設定值進行比較。為了保證成品鋼卷的厚度達到所需厚度，帶鋼在軋制過程中必須要采用相應的控制手段對帶鋼的頭部厚度偏差和全長厚度偏差進行控制。因此測厚儀測量準確度對軋機的厚度控制至關重要。

2 X射線測厚儀測量原理

厚度的測量在軋機的控制中至關重要。X射線測厚儀是一種非接觸式厚度測量裝置，可以實現連續實時的在線測量，是板帶加工中廣泛應用的關鍵檢測設備。測厚儀的工作原理為輻射穿透，來自輻射源的X射線穿過被測物體（帶鋼）。測量頭位于帶鋼的另一側，用來測量穿透后的輻射強度。在IMS測厚儀中，測量頭采取電離的形式，該電離室為滿足測厚儀應用的特殊設計。當X射線穿過帶鋼時，其中一部分射線被帶鋼吸收，沒有被吸收的射線到達測量頭。測量頭測量接收到的X射線強度并產生電離電流（測量信號），該信號正比于帶鋼的厚度。在測量變送器中電離電流轉換為數字信號，該測量變送器位于“C”型架上。然后，通過以太網該厚度信號送到處理計算機，從測厚儀計算機輸出的信號為帶鋼的厚度。

3 系統組成

系統由“C”型架、控制柜、操作員HMI、X射線管、高壓發生器和冷卻系統組成。

4 常見故障及處理

測厚儀在使用過程中也出現了很多故障，下面我就分析一下測厚儀一些常見問題和處理方法。

（1）通訊故障?，F象1：網絡報故障，控制柜內（RS01）繼電器不吸合、燈滅，現場設備均為失電狀態。

解決方法：查看“EtherCAT control”報警信息。參報警信息 1：網絡處于故障狀態。報警信息 2：現場報錯測厚儀和具體設備的信息。RM01 是 1#機架前測厚儀，RM02 是 1#機架后測厚儀，RM06 是 5#機架后測厚儀;A100 是報錯模塊編號（貼在模塊旁邊）。報警信息 3：報錯模塊的端口。報警信息 4：報錯模塊的產品型號。點擊“Clear”清除故障，故障清除后柜內繼電器會自動吸合，恢復正常。如無法消除故障則需按報警信息檢查網絡接口和模板是否松動，網線是否完好.模塊損壞可能性較小?；謴秃簏c擊“Reset”重啟即可。查看“Safety PLC”報警信息一種“Safety PLC”報警是網絡中斷導致，處理“EtherCATcontrol” 故障后可以直接點 HMI 上的“Clear Fault”進行復位即可。

另一種“Safety PLC”報警是因安全模塊（黃色、型號 EL2904）過熱或受到干擾或松動引起。如果“EtherCAT control”中無報警，僅“Safety PLC”報警且無法消除，要進行下述檢查，安全模塊是否溫度過高，安裝是否完好?，F在在現場端子箱子中已對安全模塊增加了風扇，溫度過高可能性很小，可以檢查風扇運行是否正常;在維護測厚儀時對講一定要遠離安全模塊，該模塊極易受干擾;該模塊為疊壓插接，觸頭在側面，接觸不好時可以重新緊固。拆卸時需要同時拉 2 個拉手向外拔出模塊。新換上的安全模塊必須和原撥碼地址保持相同。所有問題消除后重啟測厚儀。

現象2：操作臺計算機和 PLC室計算機 HMI 畫面藍屏，操作無反應，通訊中斷。

解決方法：在 PLC 室測厚儀控制柜（RS01）內重啟客戶機（MC01 M-Client）即可。需要3-5分鐘時間。重啟完成后，控制柜內右上角那排繼電器吸合、燈亮時表示重啟完成（K1～K8 吸合;K11～K12 吸合任一個，K13～K14 吸合任一個）。重啟完成后，系統自動進入主界面。若系統沒有自動進入主界面，則需在服務器 HMI 上點擊 “IMSvisu”圖標手動進入。

（2）水冷柜補不進去水?，F象：水冷柜補不進去水，流量報警導致測厚儀停機時。應快速將補水手閥開到最大位，不要呈半開狀態。打開5 秒后再快速將手閥關閉，反復幾次，直至補到正常狀態。若循環管路內有氣體也會造成補不進去水，并且顯示壓力正常但流量報警。這時需要用水冷柜內的氣包對循環管路排氣。

每臺測厚儀（RM01、RM02、RM03）C 型架尾部裝有流量計，可以查看實際流量。該循環水流量不要低于 2.5L/min。若有水，卻顯示異常造成報警，有可能是該流量計內壁臟污導致?？梢詫⒘髁坑嫴鹣拢ú鹦稌r記住原安裝方向，回裝時要和原方向一致），用軟布清潔，嚴禁用硬物刮擦內壁。查看水冷柜（RS02、RS03）內的壓力表，該循環水的壓力應保持在 3bar 左右。

5 維護和保養

每次測厚儀投入使用前，都必須進行標定，正常是8小時進行一次標定，通常有主操人員進行操作。目的是將測厚儀系統的工作狀況處于標準化結果的正常范圍，如果超出這個范圍，測厚儀將不能使用，直到排除問題以后才能使用。日常維護必須經常檢查C型、架軌道、行走機構和限位開關等部件是否完好，壓縮空氣、內外循環水流量、壓力、溫度是否正常等等。X射線對人體的危害很大，在日常維護中，最安全的方式就是盡最大可能的少暴露在X射線下。

6 結束語

通過對安鋼冷軋投產幾年來的情況表明，IMS公司的這套測厚系統通過我們不斷的學習和完善，工作狀態穩定，測量準確度高，故障易于排除。為安鋼冷軋廠的生產與發展提供了設備保障。

參考文獻：

[1]德國IMS公司.操作手冊（Operating Manual）[M].設備資料，2006.

作者簡介：侯玉偉（1980-），男，河南安陽人，本科，電氣工程師，主要從事電氣自動化日常維護與管理工作。