KELK張力計在1450mm冷軋機生產中的應用

鄒劍

摘 要：本文簡單介紹了張力測量系統的工作原理、系統組成以及加拿大KELK公司的張力計在唐山國豐第一冷軋廠1450mm冷軋機生產中的應用。

關鍵詞：KELK張力測量系統；組成；應用

1 概述

在自動化較高的軋鋼生產過程中，張力的大小將直接影響到帶鋼的質量。對張力進行正確地測量，可以更加充分地發揮設備能力，從而保證產品質量。所以張力計成為整個軋鋼生產線中的關鍵組成部分，它是必不可少的，而且要求測量必須準確。唐山國豐第一冷軋廠1450mm酸連軋項目中的冷軋機使用的張力測量系統是由加拿大KELK公司提供的，其特點是輸出功率大、靈敏度高、線性度好、抗過載能力強、使用壽命長、適應長期在惡劣環境中運行等，這樣可以保障軋鋼生產順利平穩地運行。本文主要介紹KELK張力測量系統的工作原理以及在1450mm冷軋機生產中的應用。

2 KELK張力測量系統原理及特點

KELK張力測量系統采用的是應變片式傳感器，它是利用當電阻應變片受到外力作用時，其電阻值會相應地隨機械形變而發生變化的工作原理。此傳感器是由有一塊高強度合金鋼作為彈性元件的，在彈性元件內部分布有四個電阻應變片，組成一個惠斯通電橋，然后由電纜線從彈性元件內部引出。當壓力在一定的測量方向上作用時，電橋的平衡將會被打破，其電阻會隨之發生相應的變化，再經過數字信號處理器把變化的阻值轉化為相應的亳伏電壓信號，這樣就可以得到一個作用力和電壓大小成線性變化的關系，從而反映出壓力的大小，完成整個張力的測量。傳感器內部結構如圖1所示。

3 KELK張力測量系統組成

KELK張力測量系統主要包括以下3個部分：①兩只張力傳感器（簡稱“壓頭”），傳感器分別安裝在軋機的傳動側和操作側，主要用于測量軋機兩側的張力；②一個現場信號接線箱（含兩組接線端子排），信號接線箱主要用于張力傳感器與信號處理器信號的連接；③一套數字信號處理器GPA2，信號處理器GPA2主要用于處理計算現場傳感器傳輸過來的信號，并且將計算出來的模擬量以及數字量傳輸給PLC。

整體系統組成如圖2所示。

4 KELK張力計在冷軋機中的應用

4.1 系統概述

唐山國豐第一冷軋廠1450mm冷軋機使用的KELK張力計，現場共計有6套，分別安裝于軋機的F1前、F1-F5間和F5后，分別對應三種類型：轉矩型、壓力型和拉力型。張力計主要用來測量帶鋼的張力，實現高精度的張力自動控制，從而使生產線上帶鋼滿足生產和工藝的相關要求，確保軋機產品的質量合格。

4.2 功能簡述

①通道標定：每個KELK測壓元件都提供了滿量程毫伏電壓值（靈敏度）、輸入電阻、輸出電阻以及屏蔽電阻仿真時的應用百分比等，KELK提供的這些信息就是標定數據，主要用于幫助用戶對每個傳感器通道進行標定設置。②組態功能：組態功能是用戶為每個通道提供數據輸入，主要是建立輸入工作范圍以保證最佳的測量分辨率且提供足夠的零點補償和量程范圍，修正任何不包括在測量范圍內的自重荷載，提供一個測量零基準，并且根據壓頭標定數據設置通道的最佳增益。在通道被認為使用之前，必須應用組態功能。③清零功能：清零功能主要彌補帶鋼的零漂變化，不影響測量系統的其他設置。當顯示偏移量超出定義通道輸入范圍的20%時，由用戶發起將兩通道的偏移輸出量設置調整為零。清零可以通過前端面板接口、邏輯輸入、用戶訪問程序（UAP）或現場總線來進行調整。④系統設置、監控和診斷：前端面板接口（FPI）與個人電腦（PC）進行連接，使用KELK提供的用戶訪問程序（UAP）來對信號處理器進行設置并且可以監視其運行狀態等信息。UAP提供了擴展的訪問配置和故障排除工具。FPI和UAP對系統的設置和組態使用的都是簡單的菜單結構。UAP主要是利用模塊提供的一個RS232/RS485串口來進行通信連接的。

4.3 使用維護注意事項

通過多年的實際使用，總結了一些有關KELK張力測量系統的經驗如下：①更換安裝時檢查A、B壓頭接線端子線色排序：綠、黑、紅、白（1/2/3/4）；②測量壓頭線纜的完好性，綠色與黑色導線之間的阻值為輸入電阻，紅色與白色導線之間的阻值為輸出電阻，測量數值應大致與標定卡上的數據一致；③測量壓頭的可用性，對綠色與黑色導線間施加約為9V的激勵電源（可使用干電池），測量紅色與白色導線的負載毫伏輸出，一般要求在沒有張力的情況下，測量返回信號最好不要大于3-5MV，如果測量返回信號超出15MV，說明壓頭不能再繼續使用，否則會影響測量的準確性；④檢查數字信號處理器GPA2中的標定數據是否存在且正常，尤其是靈敏度以及標定目標負載百分比等與標定卡數據比較相差不能太大；⑤每年對張力測量系統要進行至少兩次的定檢定修與維護保養。

5 結束語

唐山國豐第一冷軋廠1450mm冷軋機使用的KELK張力測量系統自2009年投產以來，在實際生產中表現出了測量精度髙、抗過載能力強、使用壽命長等特點，達到了自動厚度控制的要求，滿足了生產和工藝的實際需要，保證了帶鋼產品的質量，并且獲得了良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]宋秀娥.ABB和KELK公司軋制力測量系統對比分析[J].現代冶金，2011，39（4）.

[2]加拿大KELK公司.用戶手冊（TENSION MEASURING

SYSTEM MANUAL）.設備資料，MARCH 2008.