鄒劍

摘 要：本文簡單介紹了張力測量系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)組成以及加拿大KELK公司的張力計(jì)在唐山國豐第一冷軋廠1450mm冷軋機(jī)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：KELK張力測量系統(tǒng)；組成；應(yīng)用

1 概述

在自動化較高的軋鋼生產(chǎn)過程中，張力的大小將直接影響到帶鋼的質(zhì)量。對張力進(jìn)行正確地測量，可以更加充分地發(fā)揮設(shè)備能力，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。所以張力計(jì)成為整個(gè)軋鋼生產(chǎn)線中的關(guān)鍵組成部分，它是必不可少的，而且要求測量必須準(zhǔn)確。唐山國豐第一冷軋廠1450mm酸連軋項(xiàng)目中的冷軋機(jī)使用的張力測量系統(tǒng)是由加拿大KELK公司提供的，其特點(diǎn)是輸出功率大、靈敏度高、線性度好、抗過載能力強(qiáng)、使用壽命長、適應(yīng)長期在惡劣環(huán)境中運(yùn)行等，這樣可以保障軋鋼生產(chǎn)順利平穩(wěn)地運(yùn)行。本文主要介紹KELK張力測量系統(tǒng)的工作原理以及在1450mm冷軋機(jī)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2 KELK張力測量系統(tǒng)原理及特點(diǎn)

KELK張力測量系統(tǒng)采用的是應(yīng)變片式傳感器，它是利用當(dāng)電阻應(yīng)變片受到外力作用時(shí)，其電阻值會相應(yīng)地隨機(jī)械形變而發(fā)生變化的工作原理。此傳感器是由有一塊高強(qiáng)度合金鋼作為彈性元件的，在彈性元件內(nèi)部分布有四個(gè)電阻應(yīng)變片，組成一個(gè)惠斯通電橋，然后由電纜線從彈性元件內(nèi)部引出。當(dāng)壓力在一定的測量方向上作用時(shí)，電橋的平衡將會被打破，其電阻會隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，再經(jīng)過數(shù)字信號處理器把變化的阻值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的亳伏電壓信號，這樣就可以得到一個(gè)作用力和電壓大小成線性變化的關(guān)系，從而反映出壓力的大小，完成整個(gè)張力的測量。傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 KELK張力測量系統(tǒng)組成

KELK張力測量系統(tǒng)主要包括以下3個(gè)部分：①兩只張力傳感器（簡稱“壓頭”），傳感器分別安裝在軋機(jī)的傳動側(cè)和操作側(cè)，主要用于測量軋機(jī)兩側(cè)的張力；②一個(gè)現(xiàn)場信號接線箱（含兩組接線端子排），信號接線箱主要用于張力傳感器與信號處理器信號的連接；③一套數(shù)字信號處理器GPA2，信號處理器GPA2主要用于處理計(jì)算現(xiàn)場傳感器傳輸過來的信號，并且將計(jì)算出來的模擬量以及數(shù)字量傳輸給PLC。

整體系統(tǒng)組成如圖2所示。

4 KELK張力計(jì)在冷軋機(jī)中的應(yīng)用

4.1 系統(tǒng)概述

唐山國豐第一冷軋廠1450mm冷軋機(jī)使用的KELK張力計(jì)，現(xiàn)場共計(jì)有6套，分別安裝于軋機(jī)的F1前、F1-F5間和F5后，分別對應(yīng)三種類型：轉(zhuǎn)矩型、壓力型和拉力型。張力計(jì)主要用來測量帶鋼的張力，實(shí)現(xiàn)高精度的張力自動控制，從而使生產(chǎn)線上帶鋼滿足生產(chǎn)和工藝的相關(guān)要求，確保軋機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量合格。

4.2 功能簡述

①通道標(biāo)定：每個(gè)KELK測壓元件都提供了滿量程毫伏電壓值（靈敏度）、輸入電阻、輸出電阻以及屏蔽電阻仿真時(shí)的應(yīng)用百分比等，KELK提供的這些信息就是標(biāo)定數(shù)據(jù)，主要用于幫助用戶對每個(gè)傳感器通道進(jìn)行標(biāo)定設(shè)置。②組態(tài)功能：組態(tài)功能是用戶為每個(gè)通道提供數(shù)據(jù)輸入，主要是建立輸入工作范圍以保證最佳的測量分辨率且提供足夠的零點(diǎn)補(bǔ)償和量程范圍，修正任何不包括在測量范圍內(nèi)的自重荷載，提供一個(gè)測量零基準(zhǔn)，并且根據(jù)壓頭標(biāo)定數(shù)據(jù)設(shè)置通道的最佳增益。在通道被認(rèn)為使用之前，必須應(yīng)用組態(tài)功能。③清零功能：清零功能主要彌補(bǔ)帶鋼的零漂變化，不影響測量系統(tǒng)的其他設(shè)置。當(dāng)顯示偏移量超出定義通道輸入范圍的20%時(shí)，由用戶發(fā)起將兩通道的偏移輸出量設(shè)置調(diào)整為零。清零可以通過前端面板接口、邏輯輸入、用戶訪問程序（UAP）或現(xiàn)場總線來進(jìn)行調(diào)整。④系統(tǒng)設(shè)置、監(jiān)控和診斷：前端面板接口（FPI）與個(gè)人電腦（PC）進(jìn)行連接，使用KELK提供的用戶訪問程序（UAP）來對信號處理器進(jìn)行設(shè)置并且可以監(jiān)視其運(yùn)行狀態(tài)等信息。UAP提供了擴(kuò)展的訪問配置和故障排除工具。FPI和UAP對系統(tǒng)的設(shè)置和組態(tài)使用的都是簡單的菜單結(jié)構(gòu)。UAP主要是利用模塊提供的一個(gè)RS232/RS485串口來進(jìn)行通信連接的。

4.3 使用維護(hù)注意事項(xiàng)

通過多年的實(shí)際使用，總結(jié)了一些有關(guān)KELK張力測量系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)如下：①更換安裝時(shí)檢查A、B壓頭接線端子線色排序：綠、黑、紅、白（1/2/3/4）；②測量壓頭線纜的完好性，綠色與黑色導(dǎo)線之間的阻值為輸入電阻，紅色與白色導(dǎo)線之間的阻值為輸出電阻，測量數(shù)值應(yīng)大致與標(biāo)定卡上的數(shù)據(jù)一致；③測量壓頭的可用性，對綠色與黑色導(dǎo)線間施加約為9V的激勵(lì)電源（可使用干電池），測量紅色與白色導(dǎo)線的負(fù)載毫伏輸出，一般要求在沒有張力的情況下，測量返回信號最好不要大于3-5MV，如果測量返回信號超出15MV，說明壓頭不能再繼續(xù)使用，否則會影響測量的準(zhǔn)確性；④檢查數(shù)字信號處理器GPA2中的標(biāo)定數(shù)據(jù)是否存在且正常，尤其是靈敏度以及標(biāo)定目標(biāo)負(fù)載百分比等與標(biāo)定卡數(shù)據(jù)比較相差不能太大；⑤每年對張力測量系統(tǒng)要進(jìn)行至少兩次的定檢定修與維護(hù)保養(yǎng)。

5 結(jié)束語

唐山國豐第一冷軋廠1450mm冷軋機(jī)使用的KELK張力測量系統(tǒng)自2009年投產(chǎn)以來，在實(shí)際生產(chǎn)中表現(xiàn)出了測量精度髙、抗過載能力強(qiáng)、使用壽命長等特點(diǎn)，達(dá)到了自動厚度控制的要求，滿足了生產(chǎn)和工藝的實(shí)際需要，保證了帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，并且獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋秀娥.ABB和KELK公司軋制力測量系統(tǒng)對比分析[J].現(xiàn)代冶金，2011，39（4）.

[2]加拿大KELK公司.用戶手冊（TENSION MEASURING

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