KELK张力计在1450mm冷轧机生产中的应用

邹剑

摘 要：本文简单介绍了张力测量系统的工作原理、系统组成以及加拿大KELK公司的张力计在唐山国丰第一冷轧厂1450mm冷轧机生产中的应用。

关键词：KELK张力测量系统；组成；应用

1 概述

在自动化较高的轧钢生产过程中，张力的大小将直接影响到带钢的质量。对张力进行正确地测量，可以更加充分地发挥设备能力，从而保证产品质量。所以张力计成为整个轧钢生产线中的关键组成部分，它是必不可少的，而且要求测量必须准确。唐山国丰第一冷轧厂1450mm酸连轧项目中的冷轧机使用的张力测量系统是由加拿大KELK公司提供的，其特点是输出功率大、灵敏度高、线性度好、抗过载能力强、使用寿命长、适应长期在恶劣环境中运行等，这样可以保障轧钢生产顺利平稳地运行。本文主要介绍KELK张力测量系统的工作原理以及在1450mm冷轧机生产中的应用。

2 KELK张力测量系统原理及特点

KELK张力测量系统采用的是应变片式传感器，它是利用当电阻应变片受到外力作用时，其电阻值会相应地随机械形变而发生变化的工作原理。此传感器是由有一块高强度合金钢作为弹性元件的，在弹性元件内部分布有四个电阻应变片，组成一个惠斯通电桥，然后由电缆线从弹性元件内部引出。当压力在一定的测量方向上作用时，电桥的平衡将会被打破，其电阻会随之发生相应的变化，再经过数字信号处理器把变化的阻值转化为相应的亳伏电压信号，这样就可以得到一个作用力和电压大小成线性变化的关系，从而反映出压力的大小，完成整个张力的测量。传感器内部结构如图1所示。

3 KELK张力测量系统组成

KELK张力测量系统主要包括以下3个部分：①两只张力传感器（简称“压头”），传感器分别安装在轧机的传动侧和操作侧，主要用于测量轧机两侧的张力；②一个现场信号接线箱（含两组接线端子排），信号接线箱主要用于张力传感器与信号处理器信号的连接；③一套数字信号处理器GPA2，信号处理器GPA2主要用于处理计算现场传感器传输过来的信号，并且将计算出来的模拟量以及数字量传输给PLC。

整体系统组成如图2所示。

4 KELK张力计在冷轧机中的应用

4.1 系统概述

唐山国丰第一冷轧厂1450mm冷轧机使用的KELK张力计，现场共计有6套，分别安装于轧机的F1前、F1-F5间和F5后，分别对应三种类型：转矩型、压力型和拉力型。张力计主要用来测量带钢的张力，实现高精度的张力自动控制，从而使生产线上带钢满足生产和工艺的相关要求，确保轧机产品的质量合格。

4.2 功能简述

①通道标定：每个KELK测压元件都提供了满量程毫伏电压值（灵敏度）、输入电阻、输出电阻以及屏蔽电阻仿真时的应用百分比等，KELK提供的这些信息就是标定数据，主要用于帮助用户对每个传感器通道进行标定设置。②组态功能：组态功能是用户为每个通道提供数据输入，主要是建立输入工作范围以保证最佳的测量分辨率且提供足够的零点补偿和量程范围，修正任何不包括在测量范围内的自重荷载，提供一个测量零基准，并且根据压头标定数据设置通道的最佳增益。在通道被认为使用之前，必须应用组态功能。③清零功能：清零功能主要弥补带钢的零漂变化，不影响测量系统的其他设置。当显示偏移量超出定义通道输入范围的20%时，由用户发起将两通道的偏移输出量设置调整为零。清零可以通过前端面板接口、逻辑输入、用户访问程序（UAP）或现场总线来进行调整。④系统设置、监控和诊断：前端面板接口（FPI）与个人电脑（PC）进行连接，使用KELK提供的用户访问程序（UAP）来对信号处理器进行设置并且可以监视其运行状态等信息。UAP提供了扩展的访问配置和故障排除工具。FPI和UAP对系统的设置和组态使用的都是简单的菜单结构。UAP主要是利用模块提供的一个RS232/RS485串口来进行通信连接的。

4.3 使用维护注意事项

通过多年的实际使用，总结了一些有关KELK张力测量系统的经验如下：①更换安装时检查A、B压头接线端子线色排序：绿、黑、红、白（1/2/3/4）；②测量压头线缆的完好性，绿色与黑色导线之间的阻值为输入电阻，红色与白色导线之间的阻值为输出电阻，测量数值应大致与标定卡上的数据一致；③测量压头的可用性，对绿色与黑色导线间施加约为9V的激励电源（可使用干电池），测量红色与白色导线的负载毫伏输出，一般要求在没有张力的情况下，测量返回信号最好不要大于3-5MV，如果测量返回信号超出15MV，说明压头不能再继续使用，否则会影响测量的准确性；④检查数字信号处理器GPA2中的标定数据是否存在且正常，尤其是灵敏度以及标定目标负载百分比等与标定卡数据比较相差不能太大；⑤每年对张力测量系统要进行至少两次的定检定修与维护保养。

5 结束语

唐山国丰第一冷轧厂1450mm冷轧机使用的KELK张力测量系统自2009年投产以来，在实际生产中表现出了测量精度髙、抗过载能力强、使用寿命长等特点，达到了自动厚度控制的要求，满足了生产和工艺的实际需要，保证了带钢产品的质量，并且获得了良好的经济效益。

参考文献：

[1]宋秀娥.ABB和KELK公司轧制力测量系统对比分析[J].现代冶金，2011，39（4）.

[2]加拿大KELK公司.用户手册（TENSION MEASURING

SYSTEM MANUAL）.设备资料，MARCH 2008.