热轧线多功能测厚仪表的优化

热轧线多功能测厚仪表的优化
陈军奎
摘要：多功能测厚仪表的工作中要产生射线高电压是必不可少的一个条件，而高电压的使用又影响到相关部件的使用寿命和稳定性，在此以马钢2250热轧线上多功能测厚仪表为研究对象，详细阐述设备安装生产两年来生产线发生的实际问题，通过具体事例来阐述高压发生器的高压使用范围的不同对多功能测厚仪表工作的影响，以次来说明现场的实际状况下多功能测厚仪表的优化使用。
关键词：高压发生器、高压范围、不稳定、跳电、优化
1、引言
马钢2250热轧生产线上所用的多功能测厚仪表是由THERMOFISHER公司制造的设备，目前在中国，几乎所有的大型轧钢企业都在使用此公司类似的大型仪表，用来检测带钢的厚度，是生产线上参与反馈控制的关键设备。周围环境、设备震动、使用时间等等都会给仪表的正常运行造成影响，这是在实验室中不能模拟的。因此，新近安装的设备在现场中会出现各种各样的问题，尤其在高电压范围。
2、系统介绍
多功能测厚仪表的瞬间、连续测量板带厚度轮廓、温度轮廓和宽度的一个系统。通过上臂的X射线管发射X射线形成幕帘照射板带来工作。在其下臂，有一个多通道的探头阵列，用以接收因穿透板带而减弱的X射线，把其射线强度转换成相应的信号传输到电脑，由电脑控制此系统并计算各种轮廓数据。其大概工作流程如下图：

2、现场发生的状况
马钢2250热轧生产线于2007年7月投产，自从正式生产以来，多功能测厚仪表出现多次故障，短短一年多时间，因故障而更换高压发生器5次，射线管4次，高压电缆2次，因备件价格高昂而造成很大的成本负担；因故障使得此设备停机而造成的生产停顿次数更多，给生产的正常进行形成很大的影响。仔细研究故障原因，发现绝大多数故障代码如下：
Error11: 电压超出范围。提示可能高压发生器中RS232板子出现故障.
Error12: 电流超出范围。提示可能高压发生器中RS232板子出现故障.
Error13: 高压电缆产生电弧。提示可能电压不稳造成高压电缆头放电.
Error18: 反馈电压超出范围。提示可能高压发生器个别部件故障.
Error19: 反馈电流超出范围。提示可能高压发生器个别部件故障.
且在此类故障发生时，现场正常轧制厚度在14mm以上的带钢，高压发生器工作在215kv的高压量程范围。说明高压发生器在高电压的使用范围中容易出现问题，高电压是造成此设备不稳定的关键原因。
3、对多功能测厚仪表的优化
发现了问题的来源，若想从根本上解决问题，必须使得高压发生器的最高使用量程电压在总量程中的占有率在90%以下。在现场实际情况下，此仪表设备全部更换大量程的高压发生器是不现实的，成本太大，我们只能从降低测量本身的量程入手。
在多功能测厚仪表的测量原理中我们认识到，越厚的带钢相应的需要越强的X射线照射，才能保证在固有的快门旋转速度下穿透带钢，要实现测量，则需要更多的射线照射时间，也就是说，必须在测量14mm以上厚度的板带时调整快门的旋转速度，但是，这会不会在工艺流程上产生影响呢？
在多功能测厚仪表的出厂设置中，X射线幕帘对带钢的照射速度为5ms/次，也就是说，快门旋转一周的时间为 5ms*4=20ms，也就是每隔50mm测量一次带钢厚度轮廓，满足热轧测量要求。当然，在现场实际生产中，热轧厚板的F7出口速度一般不会有这么快，正常情况在5m/s以下。
在不超过X射线扫描间隔为50mm距离内，调整快门速度是可行的，不会对带钢的测量产生根本的影响，也能满足正常的工艺需求。
经过反复论证和研究，反向思考，现场中实际扫描间隔小于25mm，在此基础上增加一半的间隔距离，达到37.5mm，依然满足测量眼要求，变频器的频率需要设定为32.5Hz，按照射线管相似的X射线照射功率输出，在此量程中，高压占有率为86.56%，低于90%的不稳定阙值，能极大的减少设备本身的不稳定因素。
按照此方案对多功能测厚仪表进行优化，降低高压发生器的使用量程需要对相关软件进行调整，同时，在硬件上需要增加一路对变频器的控制回路。当现场生产14mm以上带钢时，高压发生器自动产生195kv、10mA的高压，变频器自动调整快门旋转速度到32.5Hz。
4、结论
经过对高压发生器的电压调节，极大的降低了高压的范围，从95.56%降低到86.56%，降低了9个百分点。同时，在此次优化之后，没有出现因故障而更换高压发生器、射线管等高昂备件的情况，从长远角度来说，也从侧面大大降低了备件的消耗和设备的使用成本。
由此可见，多功能测厚仪表在实际生产中高电压接近满负荷运转是有一定的缺陷的，理论上的可行性却不符合现场的实际情况，在保证设备的精度和利用率的同时，我们还需要关注设备在真实生产环境中的稳定性，这对生产是至关重要的。

参考文献

[1] 马净.<<高精度X射线测厚仪的研究与应用>>[J].工业自动化的开发与研究,2008
[2] 美国THERMOFISHER公司.G2070测厚仪表图纸手册（Drawings Manual）.设备资料,2006.
[3] 美国THERMOFISHER公司.G2070测厚仪表操作指南（Operator's Guide）.设备资料,2006.
[4] 美国THERMOFISHER公司.G2070测厚仪表附件手册（Peripherals Manual）.设备资料,2006.
[5] 美国THERMOFISHER公司.G2070测厚仪表技术手册（Technician's Manual）.设备资料,2006.