轧机测厚仪控制原理培训(攀钢集团成都板材)

轧机新测厚仪控制原理培训

作者：周新朝

目录：

一、测厚仪测量原理介绍

二、轧机新测厚仪产品介绍

三、新测厚仪日常维护

攀钢集团成都板材公司培训课件22024/1/262024/1/26基本原理探头Detector信号检测器Source射线源

Steel-Thickness,t（钢-厚度为t）测厚仪测量原理介绍3攀钢集团成都板材公司培训课件厚度测量MetalBlocksGamma/X-rays物体伽玛/X射线Detector探头射线源钢-厚度，t

I0=FullIntensityI0

=总强度I=IntensityI=强度I=I0e-t/qt=-qln(I/Io)厚度测量值Meanfreepath,主自由通道q=f(keV,chemistry)化学成份攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/264射线的检测强度与厚度关系检测强度ID厚度0q2q6qq=thicknessatwhichI=0.37*I0位于I=0.37＊IO的厚度2q=thicknessforbestpercentnoisetosignalratio信噪比最佳的厚度6q=maximummeasurableThickness最大厚度量程攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/265X射线和伽玛射线的产生和特性同位素核裂变：常用的同位素源是镅241和铯137源单一固定能量单色可靠的低成本低功耗射线不能被关闭X射线管：高压加速电子轰击靶能谱可变能量安全-可通过关闭高压停止产生射线光子强度大攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/266适用于测量钢铁厚度的射线测厚范围-钢Sr90(Betaray) 0.05-1.00mm

锶90贝它射线Am241(GammaRay)0.15-6.25mm

镅241伽玛射线Cs137(GammaRay)6.0-125mm铯137伽玛射线100kV(X-ray) 0.1-10.0mm100kVX射线160kV(X-ray) 0.2-25.0mm160kVX射线240kV(X-ray) 1.0-50.0mm240kVX射线攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/267

射线源的半衰期

同位素有”半衰期“—活度衰减到初期一半所用的裂变时间Am241（镅241） 433years（年）Cs137（铯137） 30years（年）Sr90（锶90） 29.6years（年）

攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/268X射线管产生的X射线X射线强度IO正比于X管电流，典型的其强度要比同类设备的同位素源大500到1000倍X射线的能量Kev,与X射线管的高压有公式关系Anode阳极+HV-HVFilament灯丝Electrons电子X射线，强度为IO2-6VAC攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/269

X射线管输出的频谱平均射线能量（kev)=0.8KVmax射线源高压，KVmaxGammaRaySourcegivesmono-energeticBeam伽玛源产生的单一能量射线能量，KeV射线/强度攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/2610X射线和伽玛射线的检测电离室光电倍增管式检测器+

HV-

HVX射线撞击气体原子，发生电离产生电子流e-=current电子流X射线激crystaltogeneratelightLightDetector光检测ScintillationCrystal闪烁晶体攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/2611电离室和光电倍增管的特点电离的优点非常稳定,温飘很低饱和照射后快速恢复100KV以下检测效率高缺点响应略低于电离室高能量射线检测效率低光电倍增管的优点响应略高于电离室高能量射线检测效率高缺点稳定差,温飘很高,需要温控装置饱和照射后恢复慢攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/2612测厚仪主要指标(IEC-1336)测量噪音响应时间(时间常数)长期漂移(稳定性)静态精度其中噪音指标和响应时间是相关指标

攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/2613统计噪声噪声产生于射线的发生，吸收和检测过程中噪声有以下计算方式1sigma-68.3%oftime2sigma-95.5%oftime3sigma-99.7%oftime1.65sigma-90%oftime探头源VD噪声带VDTime时间攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/26142024/1/26统计噪声DDWtt

=

nqt

e-t2qkiE

S

0dd±t厚度绝对误差西格马数EO的主自由通道（吸收系数）常数强度/电流能量固体角度（入射角）检测效率时间常数Functionminimumwhent=2q(X-raygaugesproducemoresignal)X射线测厚仪产生更强的信号{}攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍15噪声和测量厚度的关系123456781234567RELATIVENOISE相对噪声n()i0.1iMinatt=2qforIsotope在t=2q时最小（同位素）Minatt=qforX-ray在t=q时最小（X射线）攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件测厚仪测量原理介绍2024/1/2616选择合适的X射线能量012345678012345678RELATIVENOISE相对噪声THICKNESS/MEANFREEPATH厚度/主自由通道RELATIVENOISE相对噪场0n()i80.1iIncreasingthex-rayenergyshiftstheoptimumthicknesspointofthenoisecurve增加X射线能量将改变噪声曲线最佳噪声厚度范围随之改变攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2617测量响应时间厚度tTime时间被测物体实际厚度Thicknesschangeasmeasuredbygauge测厚仪输出的测量厚度T0TR63%ResponseTimeTR

=Timetoreach63%offinalreading响应时间TR=输出达到63%时的时间(99.3%offinalreadingisreachedafter5*TR)5*TR时间后测量值将达到99.3%攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2618测厚仪测量原理介绍测量更新时间厚度Time时间实际厚度T063%更新时间测厚仪模拟输出攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2619测厚仪测量原理介绍为什么X射线测量效果较好?X射线会给出较好测量效果的原因更多的光子射线强度高使噪声更低可以根据测量厚度范围调整最佳射线能量在同样的噪声条件下,射线强度高会使响应时间更快攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2620测厚仪测量原理介绍同位素、X射线的各自优缺点Isotope同位素低成本高可靠性易维护合金易较准低速轧制线射线强度低,使用时辐射范围小X-rayX射线响应快低噪声没有不适合的测量厚度高的气隙开口攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2621测厚仪测量原理介绍2024/1/26同位素和X射线的缺点Isotope

同位素仅适合一定的厚度测量范围响应慢噪声较高气隙小应用受限制要特殊许可证X-rayX射线费用高维护要求高合金补偿复杂射线强度大使用辐射范围大攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件22测厚仪测量原理介绍测量的标准化（校正）标准化（校正）采样以下两个电压射线束内没有物体时的全电压VO快门关闭，测量出基准电压Vinf

即放大器的偏置电压通过使用校正的电压比值去可以补偿测量曲线由于探头/外界异物产生漂移，测量精度依然可以保持不变。攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2623测厚仪测量原理介绍标准化厚度0零厚度时的标准化探头输出标准化的探头电压使用标准化值可以保证曲线精度不因时间而变化1.00.......攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2624测厚仪测量原理介绍标准化厚度计算VDThickness厚度0V0,detectorvoltageatzerothickness零厚度时探头电压V0Vinf,detectorvoltageatinfinitethickness探头在无限大厚度时的电压探头电压厚度=-q*Ln{(VD-Vinf)(V0-Vinf)}攀钢集团成都板材有限责任公司培训课件2024/1/2625测厚仪测量原理介绍新测厚仪产品介绍攀钢集团成都板材公司培训课件26攀钢集团成都板材有限责任公司新测厚仪：型号：HRX-90X射线测厚仪厂家：马鞍山恒瑞测量设备有限公司硬件设备有：1、主电柜，2、冷却器，3、入、出口驱动箱，4、入、出口C型架，5、入、出口接线箱，6、入、出口高压箱，7、入、出口行走电机，8、电气室操作站及操作室远程连接操作站。2024/1/26新测厚仪产品介绍（一）HRX-90型X射线测厚仪设备描述：攀钢集团成都板材公司培训课件27HRX-90型X射线测厚仪是在进口的美国某型X射线测厚仪基础上研制改进而来的产品，特别适合冷轧带钢的测量范围，针对不同的厚度范围自动改变射线能量，保证全程的高精度和低噪音测量性能。

X射线源选用国外公司进口的最大高压可160KV的大功率射线管，升压及控制电路的特种元件均采用进口部件，性能稳定可靠。信号检测部分由国外进口电离室、高压模块和小信号放大器构成。计算机采样系统由高精度快速A/D转换板（16BPS/100K）和基准时钟板，D/A转换板及其他辅助控制板构成。系统采用模块化设计、免维护设计方案及规范的制造保证了设备系统高可靠性。仪器性能指标完全按照国际IEC1336核辐射仪器标准进行设计、进行检测。保证了系统快速响应时间、噪音低，测量精度高，可保证测量范围内逐点误差均符合精度指标。HRX-90型X射线测厚仪的性能指标可以达到、部分已超过同类国外测厚仪性能指标。2024/1/26新测厚仪产品介绍主电柜攀钢集团成都板材公司培训课件282024/1/26新测厚仪产品介绍主电柜说明攀钢集团成都板材公司培训课件29最高90千伏

(KV)直流的X射线源拥有高压电源、X射线管和发射控制系统，操作高压适应各种测量范围电子操纵快门，用于开/关放射路径

电子操纵标准板用于3点校正法带热绝缘、油/水冷却的不锈钢室温度传感器压缩空气吹扫能直接固定在射线源上

保护程度IP67（防止滑油飞溅）2024/1/26新测厚仪产品介绍主电柜驱动箱攀钢集团成都板材公司培训课件302024/1/26新测厚仪产品介绍主电柜驱动箱攀钢集团成都板材公司培训课件31X射线驱动箱由主控制板和功率驱动板及电源三大部分组成，其中主控制板用于产生Ｘ射线的高压和电流脉宽调制信号，并采集射线高压和电流的反馈信号，进行误差比对后实现闭环控制调节，并兼用与上位机通讯的功能，可以实现高压和电流的设置点变化，扩展测量范围。功率驱板由ＭＯＳＦＥＴＳ管为主体构成第一级的的驱动和调压电路。在功率稳压电流的支持下，稳定持续提供给射线源功率信号，保证射线稳定产生。Ｘ射线驱动箱的电源部分由＋９６Ｖ、±２４Ｖ及５Ｖ电源组成，采用进口Vico电源模块。其中＋９６Ｖ是高压电路的供电电源，±２４Ｖ产生运放电路所需要的双相性电源，＋５Ｖ供ＣＰＵ板工作电流。2024/1/26新测厚仪产品介绍主电柜中央控制器攀钢集团成都板材公司培训课件322024/1/26新测厚仪产品介绍主电柜控制器说明攀钢集团成都板材公司培训课件33采用美国RT公司进口嵌入式PC104模块，功耗小，热量低，无风扇，靠金属外壳导热，不会因进灰或者温度过高而死机，可靠性高，属于军品级产品，基本免于维护。优于瑞美215型号测厚仪的普通工控机系统。恒瑞主程序开发平台基于DOS系统，稳定性高。主程序采用可视化图形界面，界面简单易懂，便于电气人员查询故障并维护。优于瑞美215型号测厚仪主机的命令语句界面。数据采集部分采用美国RT公司进口模拟量输入输出多通道板卡，它有稳定性高，抗干扰能力强等特点。系统供电部分采用进口PULS电源，输出电压稳定性好2024/1/26新测厚仪产品介绍操作站攀钢集团成都板材公司培训课件342024/1/26新测厚仪产品介绍操作站说明攀钢集团成都板材公司培训课件35成都板材轧机新测厚仪操作站（HMI）是由电气室内安装的工业控制计算机、显示器和主操作室安装的远程连接PC机及显示器组成，维护简便。人机操作界面是基于LABVIEW软件平台，图形界面简单明了，操作方便，画面可显示测厚仪各种参数，并可提供厚度曲线显示，历史图表查询，警告日志查询等功能。可支持每卷钢厚度曲线拷贝打印（有html、JPG、Excel三种格式）。可支持各种通讯协议（TCP/IP，DP，PROFIBUS等）。2024/1/26新测厚仪产品介绍操作站说明攀钢集团成都板材公司培训课件36钛板、钢板的能量分界点为2.52钢：第一段能量段为：65KV、1.2MA校正电压A侧为8.7V左右、B侧为8.7V左右

第二段能量段为：78KV、1.0MA校正电压A侧为8V左右、B侧为8V左右钛：第一段能量段为：55KV、1.5MA校正电压A侧为8V左右、B侧为7.8V左右

第二段能量段为：65KV、1.2MA校正电压A侧为8.7V左右、B侧为8.7V左右校正成功与否要注意看校正时间的变化，八小时内必须校正一次（校正时窗口上不准有带钢等遮挡物）。要注意本地方式与AGC方式的切换（正常轧钢模式下为AGC方式）。2024/1/26新测厚仪产品介绍操作站说明攀钢集团成都板材公司培训课件37现场接线箱就地/远程选择开关，正常运行模式下必须打在远程模式。当出现无法校正时请检查，测厚仪探头或射源窗口是否被保护罩遮挡住，接线箱就地/远程选择开关选择在就地模式，急停开关是否被拍下。每班必须对探头及射源窗口进行检查（主要检查其清洁、位置、压缩空气是否正常）。操作室及电气室内测厚仪控制画面不准关闭（电气室内测厚仪电脑正常轧钢时最好不要移动鼠标，由操作室内电脑控制）。若主操作室电脑有故障需重新连接，点击TeamViewer图标进行远程连接。AGCTCP通讯只有在画面传输数据时才变为绿色（读到数据），其他情况都为红色（没有数据）2024/1/26新测厚仪产品介绍操作站说明攀钢集团成都板材公司培训课件38主操作室PC电脑是通过以太网用TeamViewer软件与电气室工控机进行远程连接和操作：“输入伙伴标ID”（主机ID为：10.1.1.145），选择“远程连接”，单击连接到伙伴，弹出的对话框中，输入电气室主机密码

注意：当电脑重启或TeamViewer重启时密码会随机变化，为不影响生产电气室2#轧机测厚仪电脑最好不要关闭TeamViewer和重启电脑。当本机密码和ID无显示时点击选项，将远程连接取消激活，仅接受，接受选项切换一下，直到出现为止，但运行时电气室电脑必须为接受，操作室PC远程电脑为接受或者仅接受。2024/1/26新测厚仪产品介绍冷却系统攀钢集团成都板材公司培训课件392024/1/26新测厚仪产品介绍冷却系统攀钢集团成都板材公司培训课件40Electronictemperaturecontrol/带电子温度控制的冷却装置

1tankforcoolingliquid(water)/1个水冷箱1pumpforthewatercoolingcycle/1个水冷循环泵Water-airheatexchanger/水-空气热交换器软化工业用水两只水表一个过滤器安装在进水口2024/1/26新测厚仪产品介绍高压箱攀钢集团成都板材公司培训课件412024/1/26新测厚仪产品介绍高压箱组成攀钢集团成都板材公司培训课件42攀钢集团成都板材有限责任公司所用的高压箱入出口各一个高压箱主要为射源提供高压电高压箱内主要有正高压模块和负高压模块（接线时应该注意线头的清洁、干燥且不能用力过猛以免造成针脚损坏）2024/1/26新测厚仪产品介绍接线箱攀钢集团成都板材公司培训课件432024/1/26新测厚仪产品介绍接线箱说明攀钢集团成都板材公司培训课件44从主电柜的各个接口隔离/驱动板到C型架的探头、射线源、工作状态灯、限位开关等部件的连接箱紧急停止按钮手动控制C型架进/退手动控制射线源快门开/关防护等级IP67注意：正常轧钢时急停开关必须拔起来，选择开关必须选择在远程模式，否则无法进行远程操作。2024/1/26新测厚仪产品介绍电机驱动箱攀钢集团成都板材公司培训课件452024/1/26新测厚仪产品介绍电机驱动箱说明攀钢集团成都板材公司培训课件46驱动箱控制C型架齿轮电机使C型架开在在线位置和离线位置驱动箱主要组成为变频器，控制电机正反转及速度。电机电压380V当C型架开到位后可以将电源关闭，C型架将停在固定位置不变2024/1/26新测厚仪产品介绍C型架攀钢集团成都板材公司培训课件472024/1/26新测厚仪产品介绍C型架说明攀钢集团成都板材公司培训课件48上臂内有到探头、下臂有射线源

及电缆