鋁箔軋機測厚儀系統(tǒng)升級改造

張東洋

（煙臺東海鋁箔有限公司，山東 龍口 265706）

1 項目改造前的準(zhǔn)備工作

1.1 升級改造廠家選擇

非接觸式射線式測厚儀技術(shù)已在鋼鐵、鋁軋制等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，技術(shù)已比較成熟，取得較好的市場反饋。分廠原使用的軋機測厚儀系統(tǒng)生產(chǎn)廠家為德國IMS，測厚儀自從投入運行以來，運行較穩(wěn)定，故障率較低，但隨著使用年限增加，測量精度下降，且大多備件已停產(chǎn)，無法再購買，所以決定對測厚儀進(jìn)行升級。在項目升級改造期間也有其他廠家提供過改造的方案，但考慮到原配IMS測厚儀系統(tǒng)分廠維護(hù)人員已校熟悉運行相對穩(wěn)定，且在公司的其他分廠得到廣泛的應(yīng)用，備件通用性上有較大優(yōu)勢，所以分廠經(jīng)過綜合考慮討論后，升級改造廠家還是選擇原廠家德國IMS。

1.2 框架安裝方式確定

鋁箔測厚儀對測量精度及穩(wěn)定性有較高的要求，原測厚儀Detector head安裝在框架上，原設(shè)計方式為框架可以升降，但隨著使用時間的推移，框架升降次數(shù)增加后，機械磨損等原因造成框架每次上升、下降到位后位置會有偏差，會影響測量的精度及穩(wěn)定性，所以在升級后我方提出將框架固定，不再升降。

框架不再升降的方案確定后，最終框架是固定在上升到位的位置、還是固定在下降到位的位置，又與IMS廠家進(jìn)行了多次的討論。

圖1

討論最終的結(jié)果是固定在下降到位的位置，因為鋁箔軋機對厚度測量的精度及穩(wěn)定性太高了，很多的因素都會影響測量結(jié)果，如果測量間隙的空氣溫度是固定的，則測量間隙最大可以到400mm.而現(xiàn)場的實際情況是軋制過程中測量間隙間的空氣溫度是變化的，所以需要測量間隙的溫度并進(jìn)行相應(yīng)的補償，如果測量間隙越大，則越難對其進(jìn)行補償?；谶@個原因，我們必須確保測量間隙盡可能的小，一般情況下推薦是設(shè)置是150mm（50mm是軋制線標(biāo)高，100mm是板帶到測量頭的距離），現(xiàn)有的測厚儀在框架下降到位后測量間距是203mm(其中57mm是軋制線標(biāo)高），這個間距也是能接受的。但是如果是400mm的話，測量效果可能沒有之前的好。

1.3 探測頭安裝位置確定

新的電力室箱體因為箱體進(jìn)行了改造，大小與之前有一定變化，所以要確定是否可以安裝到之前的位置。

圖2

經(jīng)過現(xiàn)場測量,現(xiàn)場安裝位置長度310mm大于需要尺寸295mm，現(xiàn)場安裝位置高度320mm大于安裝尺寸226mm，安裝位置大小沒有問題。

1.4 測量精度范圍

表1 原測厚儀精度范圍

其他參數(shù)要求：

①測量精度（再現(xiàn)性）：±0.1%；≥±0.2 μm 。

②線性度：＜ 0.05 %

③漂移8 h假設(shè)為穩(wěn)定的環(huán)境條件：＜±0.05%；厚度≥0.2 μm

④統(tǒng)計噪聲（2 Sigma，在10毫秒內(nèi)，對于2毫秒取樣的噪聲過濾）：在特定的厚度范圍內(nèi)有效。

經(jīng)過與廠家確認(rèn)新的測厚儀在性能指標(biāo)上能夠完全滿足以上要求。

2 新測厚儀安裝、調(diào)試

2.1 新測厚儀的安裝

新的測厚儀安裝分為以下5個部分，每一部分都安排了單獨的人員同時進(jìn)行施工，電氣主任現(xiàn)場總體協(xié)調(diào)，各個小組分工協(xié)作，同時做好與廠方現(xiàn)場人員溝通、交流，確保在最短時間內(nèi)是設(shè)備能夠投入的正常運行使用。

2.1.1 電控室內(nèi)控制柜的安裝

設(shè)備斷電，包括電控柜照明供電。

拆除所有舊的電纜接線。

拆除電控柜內(nèi)所有部件，移走舊的柜體。

整體安裝新的電控柜。

2.1.2 電機間控制柜的安裝

拆除舊的電控柜及接線。

安裝新的電控柜。

軋機側(cè)來線、高壓電纜連接、固定。

2.1.3 軋機現(xiàn)場部分的安裝

對高壓電纜兩側(cè)涂抹硅脂。

軋機側(cè)安裝、固定電力室箱體，安裝、固定X光管箱體。

軋機側(cè)穿線到電機間控制柜。

2.1.4 電纜鋪設(shè)

電控室電纜到電機間電纜敷設(shè)。

電機間電纜到軋機現(xiàn)場電纜敷設(shè)。

電纜校線、接線。

2.2 新測厚儀的調(diào)試

2.2.1 新測厚儀送電

合閘總開關(guān)，測量開關(guān)進(jìn)線、出線電壓。

逐個合閘分開關(guān)，測量進(jìn)線、出線電壓。

啟動Mserver電腦，檢查各項運行參數(shù)。

啟動冷卻裝置，壓縮空氣裝置，觀察參數(shù)。

2.2.2 新測厚儀調(diào)試

與軋機連鎖信號通訊連接、信號觸發(fā)測試。

啟動高壓系統(tǒng)，確定各項參數(shù)運行正常。

測厚儀初始化校準(zhǔn)。

測厚儀運行噪聲檢查。

廠家原始標(biāo)養(yǎng)板測量、標(biāo)定。

分廠合金曲線建立。

分廠各合金標(biāo)養(yǎng)測定。

軋機運行，軋制過程中對溫度補償系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

軋機運行，對各自合金成分料進(jìn)行軋制。

3 新舊測厚儀比較

3.1 控制系統(tǒng)方面

①原有系統(tǒng)：中央控制柜工控機硬件部分為 M-server和M-Client，兩者之間需要通訊，需要單獨設(shè)置參數(shù)，出故障后需要分別檢查兩個部分包括兩者之間的接線及通訊。

升級后系統(tǒng)：將M-Server和M-Client、COM-Server集成，改為M/C Server一個工控機，參數(shù)設(shè)定更加方便，部件減少查找故障時間更加簡便，運行相對穩(wěn)定。

②原有系統(tǒng)：操作系統(tǒng)為WindowsNT，系統(tǒng)老舊，對新的設(shè)備及驅(qū)動不支持，系統(tǒng)軟件出問題，恢復(fù)比較困難，不支持網(wǎng)絡(luò)連接，在程序查看、備份方面存在困難。

升級后系統(tǒng)：為Windows10，系統(tǒng)通用性強，程序查看、備份方便，便于軟件的恢復(fù)，可以聯(lián)網(wǎng)，支持遠(yuǎn)程故障診斷，便于故障處理。

圖3

3.2 測量、轉(zhuǎn)換、傳輸系統(tǒng)方面

①原有系統(tǒng)：X射線控制器和高壓發(fā)生器是分開的，它們之間用幾十米電纜相連，需要維護(hù)人員手動調(diào)整控制器匹配系數(shù)，優(yōu)化X射線系統(tǒng)，通過COM-Server轉(zhuǎn)換傳送數(shù)據(jù)到M-Client。

升級后系統(tǒng)：X射線控制器與高壓發(fā)生器合為一體，減少了電纜的使用數(shù)量，能有效避免信號噪聲，系統(tǒng)自動優(yōu)化匹配系數(shù)，通Ethernet傳送數(shù)據(jù)到處理器，不再需要中間轉(zhuǎn)換的COMServer，使用EtherCAT的總線系統(tǒng)，有更快和更簡單的線纜傳輸和連接，數(shù)據(jù)處理迅速，實時性高，系統(tǒng)穩(wěn)定。

②原有系統(tǒng)：高壓電纜兩側(cè)的接頭需要定期拆卸，檢查維護(hù)、清潔、涂抹散熱硅膠，操作不當(dāng)會影響測厚儀的正常運行。

升級后系統(tǒng)：高壓電纜的接頭是免維護(hù)的，設(shè)備安裝時間涂抹硅膠后，5年以內(nèi)不需要再進(jìn)行檢查涂抹硅膠。

③原有系統(tǒng)：測厚儀溫度測量上下吸風(fēng)口，通過熱電偶測量溫度傳輸回信號，測量及傳輸存在不穩(wěn)定因素。

升級后系統(tǒng)：改進(jìn)了空氣間隙溫度測量，添加帶材溫度補償模塊，現(xiàn)場采集穩(wěn)定，現(xiàn)場轉(zhuǎn)換后傳輸回系統(tǒng)，使測量更加準(zhǔn)確，針對鋁箔產(chǎn)品對環(huán)境溫度影響敏感，改進(jìn)空氣間隙溫度測量，根據(jù)現(xiàn)場實際情況對溫度補償參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，添加帶材溫度補償模塊，使測量更加準(zhǔn)確。

④原有系統(tǒng)：冷卻單元使用的風(fēng)冷式冷卻器夏季溫度高時冷卻效果差，造成X射線發(fā)生裝置溫度高，對厚度測量造成影響

升級后系統(tǒng)：冷卻單元增加空調(diào)裝置，夏季能夠使冷卻溫度保持穩(wěn)定，冷卻溫度平穩(wěn)，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時延長設(shè)備的使用壽命。

⑤原有系統(tǒng)：框架升降設(shè)計，使用時間長了后隨著機械磨損精度下降，上下移動，很難在回到原來的位置，測厚儀標(biāo)標(biāo)定值會發(fā)生變化，會造成測量誤差。

升級后系統(tǒng)：框架固定，相對位置穩(wěn)定，測厚儀標(biāo)定值穩(wěn)定，減少測量誤差。

4 結(jié)束語

鋁箔分廠4臺軋機測厚儀系統(tǒng)升級、改造完成后，經(jīng)過將近一年時間的運行，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，測量穩(wěn)定，厚度CPK等綜合指標(biāo)有較大改善，達(dá)到預(yù)期效果。