IMS测厚仪的研究和应用

摘 要：厚度公差是冷轧带钢产品控制的重要指标，而厚度测量的精度对轧机的厚度控制至关重要，为此安钢冷轧轧机区配置3套IMS公司的X射线测厚仪，分别位于1机架的前后和5机架的出口。

关键词：控制;测厚仪;故障

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

0 引言

随着中国钢铁业突飞猛进的发展，发展高精尖和高附加值的产品是每个钢铁企业所面临的现实问题。生产高附加值产品不容置疑需要相应的高精度生产设备和先进的控制系统。厚度自动控制是现代冷轧轧制生产中不可缺少的重要组成部分。本论文从轧机厚度测量、厚度控制系统的角度出发，以安钢冷轧公司轧机为主要研究对象，简要描述了轧机厚度控制系统、测厚仪的测量原理和维护要领。其目的是在掌握现有系统的基础上力求有所进步，为以后的工作打下良好的基础。

1 轧机厚度控制系統

厚度自动控制系统是通过测厚仪对金属实际轧出厚度连续地进行测量，并根据实际测量值与给定值相比较后的偏差信号，借助于闭环控制回路和装置，经过计算机的功能程序，用测厚仪检测到的板带实际值与预先设定值进行比较。为了保证成品钢卷的厚度达到所需厚度，带钢在轧制过程中必须要采用相应的控制手段对带钢的头部厚度偏差和全长厚度偏差进行控制。因此测厚仪测量准确度对轧机的厚度控制至关重要。

2 X射线测厚仪测量原理

厚度的测量在轧机的控制中至关重要。X射线测厚仪是一种非接触式厚度测量装置，可以实现连续实时的在线测量，是板带加工中广泛应用的关键检测设备。测厚仪的工作原理为辐射穿透，来自辐射源的X射线穿过被测物体（带钢）。测量头位于带钢的另一侧，用来测量穿透后的辐射强度。在IMS测厚仪中，测量头采取电离的形式，该电离室为满足测厚仪应用的特殊设计。当X射线穿过带钢时，其中一部分射线被带钢吸收，没有被吸收的射线到达测量头。测量头测量接收到的X射线强度并产生电离电流（测量信号），该信号正比于带钢的厚度。在测量变送器中电离电流转换为数字信号，该测量变送器位于“C”型架上。然后，通过以太网该厚度信号送到处理计算机，从测厚仪计算机输出的信号为带钢的厚度。

3 系统组成

系统由“C”型架、控制柜、操作员HMI、X射线管、高压发生器和冷却系统组成。

4 常见故障及处理

测厚仪在使用过程中也出现了很多故障，下面我就分析一下测厚仪一些常见问题和处理方法。

（1）通讯故障。现象1：网络报故障，控制柜内（RS01）继电器不吸合、灯灭，现场设备均为失电状态。

解决方法：查看“EtherCAT control”报警信息。参报警信息 1：网络处于故障状态。报警信息 2：现场报错测厚仪和具体设备的信息。RM01 是 1#机架前测厚仪，RM02 是 1#机架后测厚仪，RM06 是 5#机架后测厚仪;A100 是报错模块编号（贴在模块旁边）。报警信息 3：报错模块的端口。报警信息 4：报错模块的产品型号。点击“Clear”清除故障，故障清除后柜内继电器会自动吸合，恢复正常。如无法消除故障则需按报警信息检查网络接口和模板是否松动，网线是否完好.模块损坏可能性较小。恢复后点击“Reset”重启即可。查看“Safety PLC”报警信息一种“Safety PLC”报警是网络中断导致，处理“EtherCATcontrol” 故障后可以直接点 HMI 上的“Clear Fault”进行复位即可。

另一种“Safety PLC”报警是因安全模块（黄色、型号 EL2904）过热或受到干扰或松动引起。如果“EtherCAT control”中无报警，仅“Safety PLC”报警且无法消除，要进行下述检查，安全模块是否温度过高，安装是否完好。现在在现场端子箱子中已对安全模块增加了风扇，温度过高可能性很小，可以检查风扇运行是否正常;在维护测厚仪时对讲一定要远离安全模块，该模块极易受干扰;该模块为叠压插接，触头在侧面，接触不好时可以重新紧固。拆卸时需要同时拉 2 个拉手向外拔出模块。新换上的安全模块必须和原拨码地址保持相同。所有问题消除后重启测厚仪。

现象2：操作台计算机和 PLC室计算机 HMI 画面蓝屏，操作无反应，通讯中断。

解决方法：在 PLC 室测厚仪控制柜（RS01）内重启客户机（MC01 M-Client）即可。需要3-5分钟时间。重启完成后，控制柜内右上角那排继电器吸合、灯亮时表示重启完成（K1～K8 吸合;K11～K12 吸合任一个，K13～K14 吸合任一个）。重启完成后，系统自动进入主界面。若系统没有自动进入主界面，则需在服务器 HMI 上点击 “IMSvisu”图标手动进入。

（2）水冷柜补不进去水。现象：水冷柜补不进去水，流量报警导致测厚仪停机时。应快速将补水手阀开到最大位，不要呈半开状态。打开5 秒后再快速将手阀关闭，反复几次，直至补到正常状态。若循环管路内有气体也会造成补不进去水，并且显示压力正常但流量报警。这时需要用水冷柜内的气包对循环管路排气。

每台测厚仪（RM01、RM02、RM03）C 型架尾部装有流量计，可以查看实际流量。该循环水流量不要低于 2.5L/min。若有水，却显示异常造成报警，有可能是该流量计内壁脏污导致。可以将流量计拆下（拆卸时记住原安装方向，回装时要和原方向一致），用软布清洁，严禁用硬物刮擦内壁。查看水冷柜（RS02、RS03）内的压力表，该循环水的压力应保持在 3bar 左右。

5 维护和保养

每次测厚仪投入使用前，都必须进行标定，正常是8小时进行一次标定，通常有主操人员进行操作。目的是将测厚仪系统的工作状况处于标准化结果的正常范围，如果超出这个范围，测厚仪将不能使用，直到排除问题以后才能使用。日常维护必须经常检查C型、架轨道、行走机构和限位开关等部件是否完好，压缩空气、内外循环水流量、压力、温度是否正常等等。X射线对人体的危害很大，在日常维护中，最安全的方式就是尽最大可能的少暴露在X射线下。

6 结束语

通过对安钢冷轧投产几年来的情况表明，IMS公司的这套测厚系统通过我们不断的学习和完善，工作状态稳定，测量准确度高，故障易于排除。为安钢冷轧厂的生产与发展提供了设备保障。

参考文献：

[1]德国IMS公司.操作手册（Operating Manual）[M].设备资料，2006.

作者简介：侯玉伟（1980-），男，河南安阳人，本科，电气工程师，主要从事电气自动化日常维护与管理工作。