路永霞

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

測(cè)寬儀檢測(cè)寬度不穩(wěn)定性原因分析與改進(jìn)

路永霞

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

敘述了測(cè)寬儀在天鐵熱軋1750mm軋線測(cè)寬儀的應(yīng)用過(guò)程。對(duì)影響測(cè)寬儀寬度信號(hào)不穩(wěn)定的標(biāo)定精度不準(zhǔn)、污染度高、帶鋼溫度低、工作環(huán)境溫度高等因素進(jìn)行了分析，并針對(duì)性地提出了改進(jìn)措施。改進(jìn)后，避免了測(cè)寬儀因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而產(chǎn)生的無(wú)檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)失真現(xiàn)象，提高了設(shè)備運(yùn)行率，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

測(cè)寬儀；攝像頭；檢測(cè)信號(hào)；紅外輻射光；改進(jìn)

1 引言

天鐵熱軋板有限公司1 750mm軋線于2007年8月建成投產(chǎn)，在其自動(dòng)化控制過(guò)程中，測(cè)寬儀作為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件，通過(guò)硬線將實(shí)時(shí)測(cè)量值和狀態(tài)傳送給一級(jí)TCS系統(tǒng)。目前，天鐵熱軋板有限公司共配置了一臺(tái)側(cè)寬儀，測(cè)寬儀主要是測(cè)量板坯實(shí)際寬度，通過(guò)數(shù)據(jù)檢測(cè)處理功能將板坯數(shù)據(jù)傳動(dòng)到軋線二級(jí)控制系統(tǒng)。二級(jí)系統(tǒng)通過(guò)板坯模型控制計(jì)算將板坯的實(shí)際寬度與設(shè)定寬度進(jìn)行寬度計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)揭患?jí)控制系統(tǒng)，從而準(zhǔn)確控制減寬量，從而達(dá)到準(zhǔn)確控制板坯寬度的目的。測(cè)寬儀寬度測(cè)量的穩(wěn)定決定了各個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境污染嚴(yán)重，使測(cè)寬儀不能正常工作，經(jīng)常發(fā)生無(wú)檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)失真事故現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)無(wú)檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)失真事故原因進(jìn)行分析后，對(duì)其提出了改進(jìn)措施。改進(jìn)后，避免了測(cè)寬儀因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而產(chǎn)生的無(wú)檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)失真事故的出現(xiàn)，提高了設(shè)備運(yùn)行率，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

2 測(cè)寬儀工作的原理

測(cè)寬儀掃描器坐在掃描器支架上，噴嘴裝在輥到上方3～5 m處。掃描器內(nèi)裝兩個(gè)線陣CCD攝像頭，它觀察橫過(guò)輥道的一條窄條（與軋機(jī)中心線成90°），信號(hào)處理能決定帶鋼的寬度、中心線偏移和邊緣的高度，用兩個(gè)線陣CCD的攝像頭掃描帶鋼，攝像頭靠檢測(cè)帶鋼和背景的差別定位帶鋼邊緣，邊緣位置的水平和垂直坐標(biāo)都可以用三角原理精確的計(jì)算，邊緣間的距離就是帶鋼寬度。三角計(jì)算是用一個(gè)定義測(cè)量幾何的算法來(lái)進(jìn)行的，結(jié)合標(biāo)定時(shí)決定的常數(shù)，獲得最高的可能的精度，為了精確測(cè)量，定義攝像頭到測(cè)量區(qū)域的關(guān)系式中的常數(shù)必須準(zhǔn)確。測(cè)寬儀寬度穩(wěn)定測(cè)量的實(shí)現(xiàn)取決于以下幾方面：

（1）標(biāo)定寬度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于0.2，精度優(yōu)于±0.4 mm（對(duì)于1 550mm視野）。

（2）測(cè)寬儀掃描儀檢測(cè)鏡頭蓋玻璃外部曝露在細(xì)小的油、潮氣和臟物中，必須保證干凈。

（3）掃描儀檢測(cè)視窗范圍內(nèi)保證無(wú)氧化鐵皮、反射光、蒸氣產(chǎn)生的光干擾，達(dá)到測(cè)寬儀檢測(cè)帶鋼真實(shí)的邊緣位置。

（4）測(cè)寬儀檢測(cè)帶鋼溫度必須在600～1 300℃。

（5）測(cè)寬儀工作環(huán)境溫度不得超過(guò)65℃。

測(cè)寬儀就是基于本體處于健康狀態(tài)，其他各項(xiàng)符合條件時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定檢測(cè)的，其中任何一項(xiàng)不滿足條件都是造成無(wú)檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)失真的原因。

3 不穩(wěn)定性原因分析與改進(jìn)措施

3.1 標(biāo)定精度低

3.1.1 原因分析

在生產(chǎn)過(guò)程中，測(cè)寬儀檢測(cè)區(qū)域所對(duì)的關(guān)鍵輥因長(zhǎng)時(shí)間工作有磨損或損壞，使關(guān)鍵輥和軋輥平臺(tái)軸線角度發(fā)生變化，軋機(jī)中心線定位因此也發(fā)生變化；另外，測(cè)寬儀本體因長(zhǎng)時(shí)間受震動(dòng)及磨損的影響發(fā)生變化，使掃描儀攝像頭焦距不準(zhǔn)和掃描儀平臺(tái)位置發(fā)生變化。從而使測(cè)寬儀設(shè)定數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)工程規(guī)定條件不符，精度降低，出現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)偏差過(guò)大，輸出冷寬度不準(zhǔn)確。因此標(biāo)定精度是影響測(cè)量精準(zhǔn)的重要因素之一。

3.1.2 改進(jìn)措施

當(dāng)遇到關(guān)鍵輥被磨損或損毀，必須要求維修和更換時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面對(duì)測(cè)寬儀系統(tǒng)工作檢查，觀察數(shù)據(jù)是否有效，否則將進(jìn)行更正設(shè)定數(shù)據(jù)，精度校準(zhǔn)。首先進(jìn)行對(duì)測(cè)寬儀底座與輥面距離的測(cè)量，調(diào)節(jié)測(cè)寬儀平臺(tái)達(dá)到范圍（2 622±50）mm值內(nèi)。然后利用測(cè)寬儀標(biāo)定器作為基準(zhǔn)，定位軋機(jī)中心線，調(diào)試攝像頭焦距，使各項(xiàng)數(shù)據(jù)在標(biāo)定范圍內(nèi)，從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)精度范圍。同時(shí)，在維護(hù)過(guò)程中要求每月一次對(duì)測(cè)寬儀進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)，有效地避免了測(cè)量曲線效果差的現(xiàn)象。

3.2 污染度高

3.2.1 原因分析

測(cè)寬儀的攝像鏡頭需要保持清潔。這項(xiàng)工作由安裝在充氣室下方的噴嘴提供高壓壓縮空氣，產(chǎn)生連續(xù)向下的氣流進(jìn)行吹掃來(lái)完成。當(dāng)吹掃氣壓達(dá)到0.4～0.7 MPa時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)壓縮空氣網(wǎng)管與氣室接頭脫落現(xiàn)象，因此吹掃工作只能以較小的氣流進(jìn)行。這樣的后果是，不能保持?jǐn)z像頭窗口的清潔，同時(shí)攝像頭到帶鋼之間的光學(xué)路徑未能遠(yuǎn)離灰塵和霧氣，直接導(dǎo)致攝像頭不能正常接收帶鋼紅外輻射光，造成信號(hào)失真，輸出冷寬度不準(zhǔn)確。

測(cè)寬儀在帶鋼周?chē)陌当尘跋?，通過(guò)觀察熱帶鋼發(fā)射的紅外輻射光來(lái)檢測(cè)和定位帶鋼邊緣。但在生產(chǎn)過(guò)程中，熱帶鋼本身升起的熱空氣閃光與測(cè)寬儀檢測(cè)的有效范圍內(nèi)紅外輻射光幾乎接近，從而減弱了測(cè)寬儀對(duì)帶鋼邊緣的分辨能力，造成檢測(cè)信號(hào)失真。

3.2.2 改進(jìn)措施

改造輸送高壓空氣的管路接頭。改造之前，吹掃氣提供端是軟橡膠管，接收端是短而光的金屬管，當(dāng)它們連接時(shí)無(wú)足夠的反向摩擦力，即使用卡扣加固也不能提供正常的工作氣壓。對(duì)此，我們用帶有較寬反向螺紋的鋼管替代接收端原有的金屬管，大大增強(qiáng)了連接牢固度，保證吹掃氣流的強(qiáng)度，避免因氣壓過(guò)小使攝像頭窗口的清潔度差，以及攝像頭到帶鋼之間的光學(xué)路徑灰塵和霧氣大，為測(cè)寬儀的測(cè)量穩(wěn)定性提供保障。

在正對(duì)測(cè)寬儀檢測(cè)區(qū)域的側(cè)導(dǎo)板上加裝側(cè)噴氣槍，有效地將升起的熱空氣閃光分流在檢測(cè)區(qū)域的兩邊，從而大幅度降低了此現(xiàn)象引起的信號(hào)失真，改善了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

3.3 帶鋼溫度低

3.3.1 原因分析

為保證帶鋼質(zhì)量和保護(hù)軋機(jī)，在粗軋入口安裝有高壓除磷水和軋輥表面降溫冷卻水，在快節(jié)奏生產(chǎn)過(guò)程中，快速行進(jìn)的帶鋼從除磷箱穿出時(shí)，帶鋼表面大量的水附帶前進(jìn)，水表面溫度不超過(guò)100℃，低于測(cè)寬儀紅外感應(yīng)閥值，當(dāng)水附著在帶鋼表面經(jīng)過(guò)測(cè)寬儀時(shí)，會(huì)使測(cè)寬儀突然檢失，造成信號(hào)閃斷。另外，高壓除磷水在寒冷的冬天會(huì)因遇到高溫帶鋼而迅速產(chǎn)生濃密的水霧，其溫度遠(yuǎn)低于測(cè)寬儀的紅外感應(yīng)閾值，且水霧濃度不均衡。測(cè)寬儀檢測(cè)區(qū)域被籠罩在濃密的水霧中，其檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出斷斷續(xù)續(xù)，造成信號(hào)閃斷。

3.3.2 改進(jìn)措施

在高壓除磷水入口處加裝反沖積水管，在高壓除磷箱口上加裝密實(shí)的擋水鏈。當(dāng)帶鋼進(jìn)入或者出來(lái)時(shí)，帶鋼表面附帶的冷卻水就被鎖在反沖水之前，并沿輥縫流入沖渣溝中或擋水鏈之后，有效避免了帶鋼表面附帶冷卻水現(xiàn)象。同時(shí)在測(cè)寬儀平臺(tái)下方靠近高壓水除磷箱的側(cè)導(dǎo)板上加裝擋水氣板，見(jiàn)圖1，有效地阻擋了熱帶鋼通過(guò)高壓除磷箱時(shí)產(chǎn)生的水霧，避免了測(cè)寬儀信號(hào)閃斷現(xiàn)象。

3.4 工作環(huán)境溫度高

3.4.1 原因分析

圖1 擋水汽板示意圖

由于工藝要求，測(cè)寬儀本體必須安裝在軋輥的垂直上方，而它的檢測(cè)處理單元的工作環(huán)境溫度不得超過(guò)65℃，所以攝像頭和所有的數(shù)據(jù)處理電氣部分都裝在堅(jiān)固的隔熱密封的箱子內(nèi)，并且配備冷卻系統(tǒng)。當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，測(cè)寬儀會(huì)因高溫而啟動(dòng)自身熱保護(hù)，自動(dòng)斷電，從而無(wú)信號(hào)輸出，造成攝像頭不投用。在快節(jié)奏生產(chǎn)過(guò)程中，由于長(zhǎng)期處在高溫烘烤的狀態(tài)，即使冷卻系統(tǒng)正常工作，測(cè)寬儀也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)因環(huán)境溫度超過(guò)65℃，而啟動(dòng)熱保護(hù)自動(dòng)斷電，造成測(cè)寬儀攝像頭不投用現(xiàn)象。

3.4.2 改進(jìn)措施

高頻率定時(shí)對(duì)測(cè)寬儀的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)，保證冷卻水氣正常工作，避免攝像頭熱保護(hù)，提升測(cè)寬儀運(yùn)行效率。同時(shí)在測(cè)寬儀平臺(tái)地板下方加裝距底板高約300mm的隔熱保護(hù)板，防止因快節(jié)奏生產(chǎn)帶鋼烘烤測(cè)寬儀本體引起的熱保護(hù)。

4 改進(jìn)后的效果

通過(guò)對(duì)測(cè)寬儀檢測(cè)寬度不穩(wěn)定性原因進(jìn)行分析與改進(jìn)后，避免了測(cè)寬儀因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而產(chǎn)生的無(wú)檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)失真事故的出現(xiàn)，提高了設(shè)備運(yùn)行率，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

在天鐵熱軋自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，測(cè)寬儀作為第一檢測(cè)元件，直接決定了一級(jí)TCS控制軋鋼系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)標(biāo)定精度低、污染度高、帶鋼溫度低，工作環(huán)境溫度高的原因分析，采取相應(yīng)的精度校準(zhǔn)、清潔光學(xué)路徑、加裝反沖積水管和擋水氣板、維護(hù)冷卻系統(tǒng)和加裝隔熱保護(hù)板等措施，避免了測(cè)寬儀因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而產(chǎn)生的無(wú)檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)失真事故的出現(xiàn)，提高了設(shè)備運(yùn)行率和軋鋼自動(dòng)化系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性。

[1] 李登超.參數(shù)檢測(cè)與自動(dòng)控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

Cause Analysis and Improvement of Instable Width Detection by Width Gauge

LU Yong-xia

(Tiantie Group Hot Rolling Plate Company Limited,She County,Hebei Province056404,China)

The paper describes the application process of width gauge to 1 750mm Tiantie hot rolling line.Analysis was made on factors of poor calibration precision,serious pollution,low strip temperature and high temperature at working environment,which affected width measuring signals.Well-targeted improvement measures were put forward and taken.Afterwards,the phenomena of no detection signal and signal distortion at width gauge caused by filed environment were prevented.Thus,equipment running rate was improved and smooth production ensured.

width gauge;camera;detection signal;infrared radiation;improvement

2013-02-04

2013-03-04

路永霞（1982—），女，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，主要從事冶金儀器控制技術(shù)管理工作，E-mail：luyongxia168@163.com。

（編輯 潘娜）