X射線測厚儀在寶鋼1420 軋機上的應用
加入技術交流群
隨著生產工藝對測量精度、測量穩定性要求的提高和舊設備的性能劣化，寶鋼分公司1420軋軋機測厚儀更換改造于2006 年10 月年修期間實施完成，把原來3 臺DMC 公司的480 型測厚儀改造為德國IMS 公司的X 射線測厚儀。至此，分別位于1 機架前后、5 機架前后的4 臺冷軋帶鋼測厚儀全部為技術先進、集成化程度高、性能穩定可靠、測量精度高的德國IMS 公司的X 射線測厚儀，為穩定生產、提高產品質量、增加產能提供了有力的保證。
1 系統分析
1.1 X 射線測厚原理
X 射線穿透物質時的衰減規律是X 射線測厚儀測量的理論基礎，光電式傳感器將射線強度的變化轉變為易于檢測、處理和傳輸的電量變化。如圖1 所示，當X 射線投射到被測物后， 一部分射線為被測物吸收， 一部分射線穿過被測物，穿過被測物質后的射線強度， 在物質成分一定的情況下，和被測物的厚度和密度有關，若被測物的密度為已知時，則可以根據檢測到的射線強度來計算出被測物質的厚度。X 射線測厚儀就是基于此關系原理制造而成的測厚系統。
圖1 測量原理圖
I =I0 EXP（-ρu’ s ） （1）
式中，I 為探測器上探測到的被衰減后的射線強度， I0 為X 射線源發射的初始輻射強度, ρ為被測材料的密度，u’為材料對X 射線的質量吸收系數，s 為被測材料的厚度。
1.2 IMS 測厚儀系統結構
4 臺測厚儀的現場測量框架—C 型架分別位于1 機架前后、5 機架前后，對應的測厚儀系統裝置命名為T0、T1、T4、T5。T0 測出的厚度值送給軋機基礎自動化控制系統，參與前饋控制；T1、T4、T5 由于位于軋機后，其測量值則參與反饋控制，4 臺測厚儀的測量結果、測量精度和運行狀況將直接影響軋機軋制的精度、產品質量和產量。
其中T1、T4、T5 的C 型架上集成了激光測速儀的激光探頭，但測速儀的操作、處理、顯示部分獨立于測厚儀之外，通過內部Ethernet 網絡可以和測厚儀通信；T1、T4 共用一個電氣柜（位于電氣室內），亦即二者共用處理、存儲、顯示部分。不考慮現場C 型架上的激光測速部分，則4 臺測厚儀具有相同的系統配置、網絡結構和信號處理流程，下面以T0 為例來加以解釋說明。
T0 系統結構如圖2 所示。
圖2 T0 系統結構圖
探頭感應X 射線強度并轉化為電流信號（10-12~10-7A），經測量轉換器放大并轉變為數字信號后經由工業以太網，利用光纖介質快速、穩定地傳輸到儀表控制室，光纖傳輸介質轉換為5 類雙絞線后，連接到系統內部網絡交換機，數據最終被M—Client 計算機獲得。M—Client 獲得數字化的厚度測量值，進行一系列計算處理，處理后的數字量一路用于M—Server 計算機內的軟件顯示、控制，通過V—Client 顯示器觀察；另一路轉換為模擬量，輸出到現場總線Interbus 模擬量模塊，并最終送給軋機控制系統的PLC。同時，送給軋機PLC 的還有測厚儀狀態信號，從軋機PLC 接收控制用設定數據，包括軋制目標厚度值、鋼卷號等。
高壓發生器供給X 射線管發射X 射線所需的陰極負高壓和燈絲電流，X 射線控制器通過串行口控制高壓發生器所提供的高壓和燈絲電流大小，并通過測量反饋數據線來獲得當前的光管電流、高壓、燈絲電流等實際值，用于狀態監視和控制。這些數據由射線控制器串行口輸出，經由COM—Server 接口轉換器，轉換為RJ-45 接口后，送給內部網絡交換機，于是便可在M—Server內的軟件上顯示、控制。
該測厚系統輔助I/O 信號用現場總線來傳輸，選用的是德國Phoenix Contact 電氣公司的Interbus 總線。現場的高壓有無、快門狀態、C 型架位置、冷卻水溫度流量是否超限等狀態信號，均通過現場總線Interbus 傳輸至儀表控制室的工控處理機M—Client，并由前述M—Server 內的軟件顯示出來，用于監視、處理。
測速儀相關文章:測速儀原理
高壓發生器相關文章:高壓發生器原理
評論