軋制力傳感器校準及注意事項簡析

摘 要：對軋制力傳感器的種類、其應用領域及其校準過程進行簡要介紹，并闡述幾個校準過程中需要注意的事項。

關鍵詞：計量校準；軋制力傳感器；計量性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.012

軋制力傳感器，常見的有兩種，一種是加拿大KELK公司生產的電阻應變式軋制力傳感器，一種是瑞典ABB公司生產的磁彈性式軋制力傳感器，主要應用于鋼鐵冶金行業。鋼鐵廠軋鋼的過程是軋鋼機通過輥輪連續不斷地對鋼板施加壓力，進而將鋼材軋制成符合工藝要求的鋼板。為了保證施加在輥輪兩端的力值一致，滿足實時顯示軋機軋制力大小及準確有效地控制軋機，通常在輥輪軸承箱下面的兩端安裝軋制力傳感器來測量軋機輥輪兩端的力。

軋制力傳感器一般安裝于軋機下輥輪軸承箱下面，由于軋機的軋制力大都比較大，從7.5MN至60MN都有，使用較多的一般為20MN左右的，工作環境比較惡劣，這些都在一定程度上影響著軋制力傳感器的使用壽命及測量精度，再加上不同程度的過載，更使得軋制力傳感器在使用一定周期后需要拆下修復并校準后才能重新使用。

1 軋制力傳感器主要的計量性能要求

軋制力傳感器的計量性能通常參照1級力傳感器的計量技術指標，重復性為：1.0%FS；直線度為：±1.0%FS；滯后為：±1.0%FS。在實際校準過程中發現，修復狀態較為理想的軋制力傳感器的重復性一般都在0.10%FS以內，直線度及滯后兩者均能達到0.60%FS左右，更多的情況是直線度小滯后大或直線度大滯后小。

2 軋制力傳感器校準環境要求

通常要求校準時，實驗室環境溫度要滿足：（20±5）℃，相對濕度不大于80%，此外，校準軋制力傳感器過程中，環境溫度的變化不得超過1℃/h。

校準時，周圍應無影響軋制力傳感器校準結果的振動、沖擊、電磁場等干擾。

一般要求校準時使用的力標準機等級要不得低于0.1級，由于軋制力傳感器的過載的特殊性，而力標準機的滿量程力值最好要超過被檢的軋制力傳感器設計力值的120%。

3 軋制力傳感器校準過程

（1）軋制力傳感器在校準前，應提前在標準環境下放置一定時間，通常為8h以上，保證其溫度與滿足校準條件的溫度相一致。

（2）校準前，將軋制力傳感器置于力標準機上，與激勵電源、顯示儀表等連接，將軋制力傳感器調整到工作狀態，通電預熱三十分鐘以上。

（3）對軋制力傳感器進行預負荷，力值保持時間30s以上，而后力值卸載至零，等待30s以上以便傳感器回零，往返預加載3次以上。

（4）軋制力傳感器的校準點一般要求做到均勻分布，不少于5個校準點，常用的校準點有額定負荷的10%、20%、40%、60%、80%、100%。

（5）逐級加載至滿負荷，再逐級卸載至領負荷，到達設定的每級校準點后，標準機力值保持一定時候，待軋制力傳感器力值穩定后，從顯示儀表上讀取相應的數據值并記錄。通常標準機力值保持時間為30s，具體視實際情況而定。傳感器進回程力值校準至少三次以上。

4 軋制力傳感器校準時的注意事項

（1）由于軋制力傳感器過載能力強，且針對返修后再校準的特殊性，不論是電阻式應變式軋制力傳感器還是磁彈性式軋制力傳感器，一般按照設計載荷的120%對其進行預負荷，超載預負荷還可以將幫助軋制力傳感器更快地達到工作狀態下的實際零點。

（2）電阻式應變式軋制力傳感器滿量程靈敏度輸出值一般在（1.5～2.0）mV/V范圍內，若預加載過程中發現滿量程靈敏度輸出值低于1.5mV/V，基本可以初步認為該傳感器彈性體過載嚴重至性能受損，修復的可能性比較小，這一點也可以從該傳感器的直線度及滯后通常也是遠超1.0%FS的性能指標要求、重復性也不好的校準結果中得出。

（3）磁彈性式軋制力傳感器在預負荷階段可以根據力值顯示儀表示值，調整其控制電路中的輸出電阻值，可以實現對輸出力值大小的調整，甚至可以根據客戶要求的指定力值點進行調整，保證該力值點實現顯示值與標準值誤差基本為零。

需要注意的是，力值調整不是一次調整到位的，需要分步經過幾次調整實現的。力值調整的步驟大致如下：

1）超載預負荷結束后，將力值顯示儀表清零，再直接加載至軋制傳感器的滿量程負荷力值，此時，對電路阻值進行大致調整，將顯示力值調整至標準力值附近，再將標準機力值卸載至零，觀察被檢軋制力傳感器的零點值。

2）記錄下該軋制力傳感器的零點值后清除零點力值，控制力標準機逐級加載力值至滿量程，記錄加載過程中各級的傳感器力值儀表的顯示值，結合傳感器零點值及各校準點示值，分析確定電阻阻值調整方向及大小，進行第二次電路阻值調整，阻值調整后，還是需要將力值卸載至零點。

3）在記錄傳感器零點示值后清零，控制力標準機再次逐級加載至滿量程，驗證阻值調整方案是否正確。

4）如果達到預期結果，則可以開始正式的校準測量過程，如果與預期結果還存在一定出入，則重復3.2電阻調整的步驟再次進行調整，直至符合要求。

（4）由于磁彈性式軋制力傳感器結構的特殊性，傳感器側面固定螺栓的鎖緊扭力值能較大程度上對傳感器的線性產生影響，通常要求磁彈性式測力傳感器在修復完成后，用定值扭力扳手將各螺栓按標準扭力值將其鎖止。

（5）校準完成后，按照不同類別的軋制力傳感器，測量相關參數，如電阻式應變式軋制力傳感器，還需測量其輸入電阻、輸出電阻、各電橋橋臂的阻值等；而磁彈性式測軋制力傳感器則需要測量其輸出電阻，通常情況下，軋制力傳感器還要進行絕緣電阻測量，檢查其是否符合要求。

作者簡介：林志偉（1987-），男，福建福州人，助理工程師，研究方向：計量檢測校準。