ABB和KELK公司轧制力测量系统对比分析

１ 测 量 原 理
１ １ ＫＥ Ｋ 系统 的测量 原理 ． Ｌ ＫＥ Ｋ 轧 制力 测 量 系统 为 电阻式 ， 电阻应 变 Ｌ 将 片 贴 在钢 板 上 ， 钢板 上 受 到垂 直 于钢 板 的作 用力 当
力 方 向垂 直 方 向上 的磁导 率 将 提高 ， 而导 致磁 力 从
线 的 对称 性 发生 变 化 ， 中一 部 分 磁力 线 将 在二 次 其 绕 组 中产生 交 变 电压 ， 电压 和负载 大小 成正 比， 该 最 终 由控 制单 元将 其转换 成 与轧制 力 成正 比的
第３ ９卷
阻不受 力 ， 它和 应 变片 ＲＯ采用 相 同 的材 料 ， 且 但 并 装 在 同一钢板 上 ， 证 和应 变片感 受相 同的温 度 ， 保 避
ＤＳ 。 Ｅ 轧制力 测 量系统 将供 电单元 、 压器单 ＰＫ Ｉ Ｋ 变 元 、 理 器板 、 号处 理 板 、 作 盘等 全 部做 到 了 数 处 信 操
压 信号 。
１ ３ 对 比 分 析 ．
时 ， 板 就会 沿 着 受 力方 向产 生 一个 形 变 △ 从 而 钢 ，
导 致 电 阻应 变 片 的 电 阻值 也 要 发 生 变 化 产 生 一 个 Ａ 将该 电阻接 入 惠斯 登 电桥【 可得 到 一个 输 出电 Ｒ， １ ］ 压 和作 用力 Ｆ成 正 比例 的关 系 。
拟信 号处 理板用 于处理 和计 算压 头反馈 的轧制力 信
图 ｌ ＫＥ Ｋ 系 统 构成 图 Ｌ
号并 进行 ＡＤ转 换 ， 板 提供 ４个 模拟 量 输 出信 号 ， 该
分 别是 两个 压 头 的独立 输 出轧 制力 信 号 ， 以及 它 们
接 线 盒 的 主 要 作 用 是 连 接 压 头 到 接 线 柜 的 电 缆， 然后 通过 接 线 柜将 电缆 接 到数 字信 号 处理 单 元
Ａ Ｂ每 套轧制 力测 量系 统 由２个 长方形 压头 、 Ｂ ２ 个 匹配单元 、 制单元 及连 接 电缆组 成 。 头安装 于 控 压 轧 机下 支撑 辊轴 承 座 下方 ， 作 侧传 动 侧 各装 有 一 操 个 压头 。 匹配单 元也安 装在 附近 ， 控制 单元 安装在 主 电室 内。 控制单 元 主要 包含 如下 部件 ： 电单元 和变 供 压 器单元 、 处理 器板 、 信号 处理板 、 作盘 、 操 带背板 的 安装 机 架 。ＡＢ Ｂ系统构 成 图如 图 ２所示 。
第 ３ 卷第 ４ ９ 期
２１ ０ １年 ８月
现 代 冶 金
Ｍ ｏ ｒ ｅ ａｌ ｒ ｙ ｄｅ ｎ Ｍ ｔ ｌｕ ｇ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ４ １３ ．
Ａ ｕｇ． ０１１ ２
ＡＢ Ｂ和 ＫＥ Ｋ 公 司轧 制 力 测 量 系统 对 比分 析 Ｌ
宋 秀 娥
（ 海梅山钢铁股份有限公司热轧 厂 ， 上 江苏 南 京 ２０ ３ ） １ ０ ９
ＫＥ Ｋ 矩形 压 头 是 应 变 片传 感器 ， Ｌ 主体 由一块
高 强 度优质 合 金钢锻 造 而成 。多个 应变 片粘 在 主体 上 ， 与惠 斯登 电桥 连接 。 再 把应 变 片装在 同一 钢板 上 能 够 克服受 力 不平衡 造成 的测 量误 差 。主体 的形状
ＫＥ 系 统 测 压 头 把 应 变 片 装 在 同 一 钢 板 上 Ｉ Ｋ
２ ２ Ａ Ｂ 系统 构 成 ． Ｂ
区的信号 线 采用 串联 方式 连 接 ， 因此 压 头对 压 头 表
面负 荷分 布 不 均匀 的 现象 并 不 敏感 ， 高 了测 量 精 提
度 ， ＡＢ 但 Ｂ测压 头 的这种 结构 方式 使得 当受 力不 均 时叠 片容 易松散 ， 响 了压 头 的使 用 寿命 ， 加 了设 影 增 备 购置费 用 ， 也是 与 ＫＥ Ｋ 相 比不足 之处 。另外 ， 这 Ｌ Ａ Ｂ测压 头在 压头 内部 还装 有 温度 补偿 电 阻 ， 够 Ｂ 能 补偿 温度 变化造 成 的测量 误差 。 由于 低输 出阻抗 ， 压
２ ４ 信 号 强 度 对 比 分 析 ．
一 一
图 ３ ＡＢ Ｂ与 Ｋ Ｌ 轧 制 力 测 量 系 统 的输 出 信 号强 度 对 Ｅ Ｋ
比 图
：
三！ 二 压 二板 冒 ： 二 二 ＝
：三 一’底 ： 一一 座 一牌 蓁 一坊 ： 。
４ 结束 语
梅 钢 公 司热 轧 厂 使 用 的 ＡＢ Ｂ轧 制力 测 量 系 统
免 产生 温度 附加 电阻 ， 造成误 差 。 而 由于其使 用直 然
流 电压信 号 输 出 ， 电气 干 扰 很敏 感 ， 对 因此 对通 讯 线路 的敷设 和 环境 要 求 比较 高 ， 是 ＫＥ Ｋ 测 压 头 这 Ｌ
的 明显 不足 之处 。 Ｂ测 压头 由大量不 锈钢 片叠 片 ＡＢ （ 量 区） 测 形成 的 ， 多达 １０ ０多个 测 量 区， ０ 每个 测量
摘 要 ：介 绍 了瑞 典 ＡＢ Ｂ公 司和 加 拿 大 ＫＥ Ｋ 公 司 轧 制 力 测 量 系统 的 工作 原 理 ， 比研 究 了两 套 系 统主 要 功 能 的 优 Ｉ 对
缺 点 ， 及 在 上 海 梅 山钢 铁 股 份 有 限公 司热 轧 厂 的使 用情 况 。 以
关 键 词 ：轧 制 力 ； 头 ； 量 精 度 ； 磁 电 流 压 测 励
中 图分 类 号 ： ＴＧ３ ３ ３
与 应 变片 的分 布使得 压头 即使 在严 重超 载与偏 载 的
引 言
上 海梅 山钢 铁股 份有 限公 司 （ 以下简 称“ 钢 公 梅 司” 热 轧 厂 使 用 的轧 制 力 测 量 系统 分 别 由瑞 典 的 ） ＡＢ Ｂ公 司和 加拿 大 的ＫＥ Ｋ 公 司提供 ， 中精 Ｓ Ｆ Ｌ 其 Ｌ１
～
情 况下 仍可 保 持 优 良的性 能 。尺 为 桥 路 电 阻 （ 受 不 力 ） 但它 和应 变片Ｒ０采用 相 同 的材 料 ， ， 并且装 在 同
一
钢 板上 ， 保证 和应 变 片感 受相 同的温度 ， 免产 生 避
温 度 附加 电阻 造成 的误差 。 １ ２ Ａ Ｂ系统的 测量原 理 ． Ｂ
ＫＥ 将 压 头 电流降 到 了 １ 供 电单 元过 载 跳 电 Ｉ Ｋ ＯＡ， 保 护 问题 得 到 了有效 的控 制 ， 同时 将 变压 器 单 元 和 供 电单 元 做 到 了 Ｄ Ｐ 中 ， 化 了设 备 、 小 了 维 护 Ｓ 简 减 量 。同 时 ＫＥ Ｋ 的压头 电缆 固定 在 压 头上 ， 果压 Ｌ 如 头 电缆 出现损 坏需 要停 机后 将压 头移 至 维修 台上利 用 ＫＥ Ｋ 专 用 的修 复包 进 行 修复 ， 复 工作 繁 琐 复 Ｌ 修 杂 ， 且加 大 了维护 量 。 Ｂ的压头 电缆 为插 拔式 ， 而 ＡＢ 更 换 电缆 工作 量小 而且 简单 。
Ｆ６机 架采 用瑞 典 ＡＢ Ｂ公 司 的 轧 制 力 测 量 系统 ，
可 逆轧 机 和 Ｆ ０采 用 加拿 大 ＫＥ Ｋ公 司 的轧制 力 测 Ｌ 量 系统 。 轧制力 测 量系统 在 厚度 自动 控制 系统 中发挥 着
ＡＢ Ｂ轧 制 力 测 量 系统 为磁 弹 性 式 ，其 工 作 原
理 利用 了“ 弹性 ” 磁 的现 象 ， 即钢 的磁 特 性 受作 用 在 其 上 的机 械负 荷大 小 的影响 。 Ｂ压 头 由大量不 锈 ＡＢ
非 常 重要 的作 用 。 由于 轧机 的轧制 力 比较 大 ， 之现 加
场 的环 境 比较 恶 劣 ， 高 温 、 如 冲击 和 振 动 等 ， 装 的 安 地 点 和位 置也 很特 殊 。 因此对 传感 器 的使用 寿命 、 测 量精 度 和 过 载度 都 有 很 高 的要 求 ， 文 对 ２套 系 统 本 的主 要功 能及 使用 情况 进行 了对 比分 析 。
钢 片叠 片 （ 量 区） 测 形成 一个整 体 。每个 不锈 钢 片上
有 ４个 孑 ， 过 这些 孔 缠 绕两 组 相 互 垂 直并 且 都 与 Ｌ穿 受力 方 向成 ４ 。 ５的线 圈 ， 中一 个线 圈 （ 次 绕组 ） 其 一 通 以交 变 的励磁 电流 ， 其周 围会产 生磁 场 ； 在 另一个 线 圈 （ － 绕组 ） 为测量 线 圈 。在 没有 负荷 施加在 不 －次 作 锈钢 片时 ， 由于两 个线 圈互相 垂 直 ， 因此之 间无 磁耦 现 象 。如 果在 其 上 施 加机 械 负 荷 ， 磁 场 会 发生 变 则 化， 不锈 钢 片在受 力方 向上 的磁 导率 会下 降 ， 与受 而
＼
名
２ 高频 （ ８ ） ５Ａ， １６ ３Ｈｚ 励磁 电 流会使 端 子严 重 发热 ， 长期运 行 ， 端子 可能 会碳 化 或击 穿 ， 造成 １次 回路 的
短 路 或断 路 。 路 时 ， 磁 电流会 超高 ， 短 励 断路 时 ， 磁 励
慧
心
坦
电压会 超 高 ， 都会 造 成供 电单 元过 载跳 电保 护 。 这 而
现故 障 ， 对 系统 的 电缆 进行 全 程 安装 金 属 软 管 进 需 行 屏 蔽 ， 保 证 金 属 软 管 很 好 得 接 地 。虽 然 整 个 并 Ｋ Ｌ 测 量 系 统 的维 护 量 少 ， Ｅ Ｋ 由于 其 输 出信 号 小 ， 就 现 有 的 条 件 压 头 故 障 查 找 比较 困 难 。ＡＢ 与 Ｂ
的合 力 、 差力信 号 。 操作 盘 用于维 护人 员对 系统进 行
配 置 、 试和监 控等操 作 。 测
第４ 期
宋 秀 娥 ： Ｂ和 Ｋ Ｌ 公 司 轧 制 力 测 量 系 统 对 比分 析 ＡＢ Ｅ Ｋ
４ ３
２ ３ 压 头 电流 对 比 分 析 ．
由于 ＡＢ Ｂ测 量 系统 的压 头 所 需 的等 级 电 流 为
ＡＢ 轧 制 力 测 量 系 统 的 输 出 信 号 高 达 ５ ０ Ｂ ０
ｍＶ。而 ＫＥ Ｋ 轧 制力 测 量 系 统 的输 出仅 在 Ｏ ２ Ｌ ～ ７ ｍＶ 之 间 ， 号 比较 弱 ， 电气 干 扰 很敏 感 ， 此对 信 对 因 通讯 线路 的敷 设 和环境 要求 比较高 。如 Ｋ Ｌ 轧 制 Ｅ Ｋ 力测 量 系统在 安装 调试 期 间 曾因外 界信 号 的干扰 出
字信 号处理单 元里 面 。其完 成 的主要功 能是 传感 器 激励 和 信号 处理 、 力 合力 和差 力测 量 以及模 拟 和 单
数字输出、 自动 调 零 、 自动 校 准 、 自测试 、 载模 拟 负 等 。相 比于 ＡＢ Ｂ的测 量 系统 该 系 统 硬 件部 件 集 中 化、 简约化 ， 操作 、 维护 简单 化 。
ＩＩ
图 ２ ＡＢ 系统 构 成 图 Ｂ
压头用 于检 测轧制 力并将 其 转换成 电信号 。匹
配单 元将来 自控制 单元 的压 头励 磁 电流转换 成压头
所需 的电流 等级 （ ２ ， 还能 补偿 压 头 和 电缆 为 ５Ａ） 它
的电抗性 负载 ， 作为 压头信 号 的现场 接线 盒 。 压 并 变 器单 元 和供 电单元 用 于向压 头提 供励磁 电流并 向系 统其 他单元 供 电 。 处理 器板 负责 系统运 行 的监控 。 模
能 够 克服受 力 不平衡 造成 的测 量误 差 。主体 的形状 与应 变 片的分 布使 得压 头 即使 在严 重超 载 与偏载 的 情 况 下仍 可保 持优 良的性 能 。惠斯 登 中 Ｒ 为桥路 电
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ０ ２ １－４２ 作 者 简 介 ： 秀 娥 （ ９ ２ ） 女 ， 理 工 程 师 。 电话 ： ３ １ ３ ６ ３ 宋 １６一 ， 助 ｌ９３９０４
头 的性能 不受 如灰 尘 、 、 烟 无线 电或 电磁等环 境 因素
的干 扰 。
２ 系统 构 成
２ １ ＫＥ Ｋ 系统 构成 ． Ｌ
Ｐ Ⅵ ” ｌ ＪＦ １
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ＫＥ Ｋ 每套 轧 制 力 测 量 系 统 由 ２个 长 方 形 压 Ｌ 头、 ２个 接 线 盒 、 １个 接 线 柜 及 数 字 信 号 处 理 单 元 Ｄ Ｐ组 成 。Ｋ Ｌ 系统 构成 图如 图 １所示 。 Ｓ Ｅ Ｋ