X 射线多功能仪常见故障与原理

钟国强

（新余钢铁有限责任公司，江西 新余 338001）

X 射线测厚仪比光学测厚仪抗干扰，比同位素的测厚仪更安全，和别的设备组成多功能仪，在环境差的热轧机工作现场非常适用。

一、X 射线多功能仪的测量原理

X 射线多功能仪使用射线传输测定技术，非接触方式测量板材厚度，利用X 射线能穿透带钢的特性，当X 射线穿过带钢时一部分被带钢吸收和散射，另一部分不能被带钢吸收的射线穿透带钢进入检测器，检测器检测到的信号在微处理器系统中经过数据处理变为测量信号.通过计算处理，得出热态厚度，通过多个检测器得到板带断面的厚度数据。然后根据仪表扫描式温度计的实测温度和钢种进行厚度补偿，通过自带激光检测进行厚度宽度补偿。最后输出钢带的冷态厚度、宽度和凸度。在投入测量前，首先进行全量程标定，建立板厚和X 射线强度（即x 光管阴阳极电压KV 值）的对应关系。每次测量前，进行零标，消除X 光管自身的漂移和现场水汽等环境的影响。

二、X 射线多功能仪的组成

（一）C 行架

X 射线源，射线探测器和高温计安置在重金属的C 型框架内，以获得最佳保护.C 行架内还装有水冷系统，吹风系统以及电气控制部件。吹风系统可以避免赃物及轧制油聚集在窗口表面.水冷系统可以保持X 射线源、探测器、高温计和C 型架内温度不过热，有利于在恶劣工作条件下保持测厚仪的性能和测量的准确性。C 行架的行走由一台交流电机驱动，可以在工作位和维修位之间来回行走，位置检测由限位开关和位置编码器完成.在测量位堆钢时，应将多功能仪迅速移开，以防止其损坏。

（二）X 射线探测器

X 射线探测器是X 射线测量系统的最重要的元器件，产生最初的测量信号。与其它X 射线探测器相比，具有良好的稳定性，耐磨性强，不需要冷却.抗震，抗高温，使用寿命长，没有任何维护的问题，能从过多的放射线“闪光”中迅速恢复，几乎不存在温度敏感性。

（三）X 射线源

安装在C 型架的下部，在其上面带有一个由两块标准板和快门防护罩的气动动装置。当测量仪关闭或某个原因电源故障，射线源的快门将自动关闭。标样板仅在校准标定时使用。

（四）控制柜

控制柜内装有系统处理器、人机界面、×射线源驱动器、直流供电及相关网络等设备，先进的人性化的人机界面采用工业PC一体机，操作系统采用Linux，既方便现场操作又增加了计算机系统的可靠性。并能够提供产品数据报表.便于质量管理。功能齐全的输入输出，较为完善的接口.输入带钢速度、温度及多种控制信号，输出实际厚度，偏差，并具备与轧钢计算机网络通讯和数据共享的功能。

（五）水冷柜

提供C 行架用冷却水和冷却清扫压缩空气。

（六）车载终端

在操作台上配有控制按钮开关及人机操作界面，可对测厚仪进行远程控制，包括C 行架在线／离线控制、快门打开与关闭，紧停控制、故障状态指示。通过人机界面誊面对测厚仪进行操作和获取相关测量信息。现场装有操作终端控制C 型架行走和快门动作。

三、X 射线多功能仪主要功能

多功能仪系统与一级TDC 系统直接通讯，通过TDC 系统从一级获取当前双下一块轧制板带的信息，如钢板ID 号、目标厚度、钢种、合金组成、温度补偿曲线、正负公差、钢板宽度等。另一方面将测量的厚度曲线及测量值通过TDC 系统直接返回给一级系统。在二级系统或通讯出现故障时，测厚仪控制系统可单独工作。

（一）测量功能（厚度测量）

带钢的中心线测量。当C 型架固定在辊道中心线时，多功能仪进行长度方向的厚度测量，当有另一个C 型架来回移动（C 型架从中心线-辊道边-辊道另一边-中心线）测量钢板时，结合长度方的测量和带钢速度可以得出带钢横向厚度分布，从而得出带钢凸度和楔形量。

（二）温度、合金，密度补偿功能

通过客户机和操作终端，输入钢板的合金组成，系统通过预设的合金百分比计算出该钢种相应的吸收系数，从而得到最终的合金修正系数.根据测量温度值，考虑测量温度，膨胀曲线、合金组成等因素，系统再进行计算修正为20 度时厚度值（冷态值）。

（三）控制功能

C 型架驱动控制：C 型架可以通过操作台操作装置，现场操作终端或人机画面进行控制。1.快门控制：内部控制（维修用）：C 型架在测量或维修位置，可通过操作面板和中心柜来控制快门的打开和关闭。2.外部控制：（如果激活或启用）。可从操作台操作终端或带钢通过测量位置之前的实时外部相关信号打开快门，一旦带钢通过测量仪或完成校准后，快门的自动关闭。打开着的快门可以通过一个额外的外部输入信号，能够重新激活快门，立即关闭或重新打开。

（四）接口数据

通过网络和硬接线与TDC 交换数据.

（五）系统操作参数设定

可以在中心控制柜进行系统操作参数设定。

（六）错误诊断

在人机画面上有详细的故障错误信息。

四、X 射线多功能仪的使用和维护

X 射线多功能仪的使用和维护主要注意以下方面：

（一）保持多功能仪的清洁

一般轧线上用的多功能仪工作环境比较恶劣，所以多功能仪的密封必须保证，测量通道上必须无阻碍杂物，否则将会给测量结果带来很大的误差，影响产品的最终质量，因此在实际生产过程中，应定期检查测厚仪，保持射线源的灰尘，水汽的清扫，如发现测量部位有赃物时则应及时清理干净，轧机出口侧侧喷工作状况要保持良好，防止带钢表面有杂物，水和轧制油，否则可能削弱测量精度。

（二）C 型架冷却系统的定期检查

冷却系统保持测厚仪在正常温度下工作，以防止x 射线管温度过高，影响其使用寿命，如果冷却温度不正常，对最终的测量精度也有很大影响.因此.在正常生产过程中，要对冷却系统经常检查，发现问题，及时处理。

五、X 射线多功能仪主要故障分析和处理

（一）高压故障与处理

使用多年后多功能仪出现故障，HMI 上看到高压头过电流报警并跳闸，致使多功能仪只有一个高压头工作。先停仪表的电，把高压冷却的内循环水排空后，打开高压头保护罩，拆去冷却水管，拆出高压电缆检查。发现高压电缆头有碳化线，高压头内有碳化线，已经不能再使用。更换高压头和高压电缆，涂上绝缘硅泥后安装上。安装上冷却水管，装上高压头保护罩。送上仪表电源，对高压头冷却水上压，排空管内空气，仪表各处的冷却水流量正常后送高压，标定仪表后设备恢复正常。

（二）原因分析

多功能仪的高压头电压工作电压高达155KV，现场的温度湿度变化大和粉尘也是相当高，由于现场位置小，使得高压头做得很小，高压头的绝缘一直是个问题，很容易出现高压头绝缘被击穿，这次故障就是由高压击穿绝缘造成的。由于高压头很特殊，有多种保护，拆装与运行有很复杂的技术要求。总的来说就是设备有缺陷，维护困难，维护方法有缺陷。

（三）改进方案

1.冷却水管路生锈严重，造成管路堵塞和漏水，影响设备的冷却。把管路更换为不锈钢管和软管，避免管路锈蚀现象，彻底避免因管路阻塞，保证高压设备的正常冷却。2.高压头的维护时对间隙有很高的技术要求，平时在维护时间隙很难达到技术要求。高压头结合处间隙大了，设备会在工作时高压绝缘不够而击穿。法兰结构缺陷，安装时法兰的调整困难。如果法兰处没有调整好会影响高压绝缘间隙。重新定制较好调整的法兰盘，维护时，让间隙不会受法兰处的影响，维护时有很好的操作性。3.维护高压组件时，定制了专门工具严格按照设备要求维护。

小结：X 射线多功能仪的使用，保证了带钢的轧制质量，提高了成材率，成为厚度控制不可缺少的工具，特别是与自动控制系统(AGC)的结合使用，充分发挥在轧制过程中对钢板厚度的有效测量和纠正作用，对本公司的钢板实物质量起了巨大的作用。