X 射線多功能儀常見故障與原理

鐘國強(qiáng)

（新余鋼鐵有限責(zé)任公司，江西 新余 338001）

X 射線測厚儀比光學(xué)測厚儀抗干擾，比同位素的測厚儀更安全，和別的設(shè)備組成多功能儀，在環(huán)境差的熱軋機(jī)工作現(xiàn)場非常適用。

一、X 射線多功能儀的測量原理

X 射線多功能儀使用射線傳輸測定技術(shù)，非接觸方式測量板材厚度，利用X 射線能穿透帶鋼的特性，當(dāng)X 射線穿過帶鋼時(shí)一部分被帶鋼吸收和散射，另一部分不能被帶鋼吸收的射線穿透帶鋼進(jìn)入檢測器，檢測器檢測到的信號(hào)在微處理器系統(tǒng)中經(jīng)過數(shù)據(jù)處理變?yōu)闇y量信號(hào).通過計(jì)算處理，得出熱態(tài)厚度，通過多個(gè)檢測器得到板帶斷面的厚度數(shù)據(jù)。然后根據(jù)儀表掃描式溫度計(jì)的實(shí)測溫度和鋼種進(jìn)行厚度補(bǔ)償，通過自帶激光檢測進(jìn)行厚度寬度補(bǔ)償。最后輸出鋼帶的冷態(tài)厚度、寬度和凸度。在投入測量前，首先進(jìn)行全量程標(biāo)定，建立板厚和X 射線強(qiáng)度（即x 光管陰陽極電壓KV 值）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。每次測量前，進(jìn)行零標(biāo)，消除X 光管自身的漂移和現(xiàn)場水汽等環(huán)境的影響。

二、X 射線多功能儀的組成

（一）C 行架

X 射線源，射線探測器和高溫計(jì)安置在重金屬的C 型框架內(nèi)，以獲得最佳保護(hù).C 行架內(nèi)還裝有水冷系統(tǒng)，吹風(fēng)系統(tǒng)以及電氣控制部件。吹風(fēng)系統(tǒng)可以避免贓物及軋制油聚集在窗口表面.水冷系統(tǒng)可以保持X 射線源、探測器、高溫計(jì)和C 型架內(nèi)溫度不過熱，有利于在惡劣工作條件下保持測厚儀的性能和測量的準(zhǔn)確性。C 行架的行走由一臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以在工作位和維修位之間來回行走，位置檢測由限位開關(guān)和位置編碼器完成.在測量位堆鋼時(shí)，應(yīng)將多功能儀迅速移開，以防止其損壞。

（二）X 射線探測器

X 射線探測器是X 射線測量系統(tǒng)的最重要的元器件，產(chǎn)生最初的測量信號(hào)。與其它X 射線探測器相比，具有良好的穩(wěn)定性，耐磨性強(qiáng)，不需要冷卻.抗震，抗高溫，使用壽命長，沒有任何維護(hù)的問題，能從過多的放射線“閃光”中迅速恢復(fù)，幾乎不存在溫度敏感性。

（三）X 射線源

安裝在C 型架的下部，在其上面帶有一個(gè)由兩塊標(biāo)準(zhǔn)板和快門防護(hù)罩的氣動(dòng)動(dòng)裝置。當(dāng)測量儀關(guān)閉或某個(gè)原因電源故障，射線源的快門將自動(dòng)關(guān)閉。標(biāo)樣板僅在校準(zhǔn)標(biāo)定時(shí)使用。

（四）控制柜

控制柜內(nèi)裝有系統(tǒng)處理器、人機(jī)界面、×射線源驅(qū)動(dòng)器、直流供電及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，先進(jìn)的人性化的人機(jī)界面采用工業(yè)PC一體機(jī)，操作系統(tǒng)采用Linux，既方便現(xiàn)場操作又增加了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。并能夠提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)報(bào)表.便于質(zhì)量管理。功能齊全的輸入輸出，較為完善的接口.輸入帶鋼速度、溫度及多種控制信號(hào)，輸出實(shí)際厚度，偏差，并具備與軋鋼計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)共享的功能。

（五）水冷柜

提供C 行架用冷卻水和冷卻清掃壓縮空氣。

（六）車載終端

在操作臺(tái)上配有控制按鈕開關(guān)及人機(jī)操作界面，可對(duì)測厚儀進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，包括C 行架在線／離線控制、快門打開與關(guān)閉，緊?？刂?、故障狀態(tài)指示。通過人機(jī)界面謄面對(duì)測厚儀進(jìn)行操作和獲取相關(guān)測量信息。現(xiàn)場裝有操作終端控制C 型架行走和快門動(dòng)作。

三、X 射線多功能儀主要功能

多功能儀系統(tǒng)與一級(jí)TDC 系統(tǒng)直接通訊，通過TDC 系統(tǒng)從一級(jí)獲取當(dāng)前雙下一塊軋制板帶的信息，如鋼板ID 號(hào)、目標(biāo)厚度、鋼種、合金組成、溫度補(bǔ)償曲線、正負(fù)公差、鋼板寬度等。另一方面將測量的厚度曲線及測量值通過TDC 系統(tǒng)直接返回給一級(jí)系統(tǒng)。在二級(jí)系統(tǒng)或通訊出現(xiàn)故障時(shí)，測厚儀控制系統(tǒng)可單獨(dú)工作。

（一）測量功能（厚度測量）

帶鋼的中心線測量。當(dāng)C 型架固定在輥道中心線時(shí)，多功能儀進(jìn)行長度方向的厚度測量，當(dāng)有另一個(gè)C 型架來回移動(dòng)（C 型架從中心線-輥道邊-輥道另一邊-中心線）測量鋼板時(shí)，結(jié)合長度方的測量和帶鋼速度可以得出帶鋼橫向厚度分布，從而得出帶鋼凸度和楔形量。

（二）溫度、合金，密度補(bǔ)償功能

通過客戶機(jī)和操作終端，輸入鋼板的合金組成，系統(tǒng)通過預(yù)設(shè)的合金百分比計(jì)算出該鋼種相應(yīng)的吸收系數(shù)，從而得到最終的合金修正系數(shù).根據(jù)測量溫度值，考慮測量溫度，膨脹曲線、合金組成等因素，系統(tǒng)再進(jìn)行計(jì)算修正為20 度時(shí)厚度值（冷態(tài)值）。

（三）控制功能

C 型架驅(qū)動(dòng)控制：C 型架可以通過操作臺(tái)操作裝置，現(xiàn)場操作終端或人機(jī)畫面進(jìn)行控制。1.快門控制：內(nèi)部控制（維修用）：C 型架在測量或維修位置，可通過操作面板和中心柜來控制快門的打開和關(guān)閉。2.外部控制：（如果激活或啟用）。可從操作臺(tái)操作終端或帶鋼通過測量位置之前的實(shí)時(shí)外部相關(guān)信號(hào)打開快門，一旦帶鋼通過測量儀或完成校準(zhǔn)后，快門的自動(dòng)關(guān)閉。打開著的快門可以通過一個(gè)額外的外部輸入信號(hào)，能夠重新激活快門，立即關(guān)閉或重新打開。

（四）接口數(shù)據(jù)

通過網(wǎng)絡(luò)和硬接線與TDC 交換數(shù)據(jù).

（五）系統(tǒng)操作參數(shù)設(shè)定

可以在中心控制柜進(jìn)行系統(tǒng)操作參數(shù)設(shè)定。

（六）錯(cuò)誤診斷

在人機(jī)畫面上有詳細(xì)的故障錯(cuò)誤信息。

四、X 射線多功能儀的使用和維護(hù)

X 射線多功能儀的使用和維護(hù)主要注意以下方面：

（一）保持多功能儀的清潔

一般軋線上用的多功能儀工作環(huán)境比較惡劣，所以多功能儀的密封必須保證，測量通道上必須無阻礙雜物，否則將會(huì)給測量結(jié)果帶來很大的誤差，影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)定期檢查測厚儀，保持射線源的灰塵，水汽的清掃，如發(fā)現(xiàn)測量部位有贓物時(shí)則應(yīng)及時(shí)清理干凈，軋機(jī)出口側(cè)側(cè)噴工作狀況要保持良好，防止帶鋼表面有雜物，水和軋制油，否則可能削弱測量精度。

（二）C 型架冷卻系統(tǒng)的定期檢查

冷卻系統(tǒng)保持測厚儀在正常溫度下工作，以防止x 射線管溫度過高，影響其使用壽命，如果冷卻溫度不正常，對(duì)最終的測量精度也有很大影響.因此.在正常生產(chǎn)過程中，要對(duì)冷卻系統(tǒng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。

五、X 射線多功能儀主要故障分析和處理

（一）高壓故障與處理

使用多年后多功能儀出現(xiàn)故障，HMI 上看到高壓頭過電流報(bào)警并跳閘，致使多功能儀只有一個(gè)高壓頭工作。先停儀表的電，把高壓冷卻的內(nèi)循環(huán)水排空后，打開高壓頭保護(hù)罩，拆去冷卻水管，拆出高壓電纜檢查。發(fā)現(xiàn)高壓電纜頭有碳化線，高壓頭內(nèi)有碳化線，已經(jīng)不能再使用。更換高壓頭和高壓電纜，涂上絕緣硅泥后安裝上。安裝上冷卻水管，裝上高壓頭保護(hù)罩。送上儀表電源，對(duì)高壓頭冷卻水上壓，排空管內(nèi)空氣，儀表各處的冷卻水流量正常后送高壓，標(biāo)定儀表后設(shè)備恢復(fù)正常。

（二）原因分析

多功能儀的高壓頭電壓工作電壓高達(dá)155KV，現(xiàn)場的溫度濕度變化大和粉塵也是相當(dāng)高，由于現(xiàn)場位置小，使得高壓頭做得很小，高壓頭的絕緣一直是個(gè)問題，很容易出現(xiàn)高壓頭絕緣被擊穿，這次故障就是由高壓擊穿絕緣造成的。由于高壓頭很特殊，有多種保護(hù)，拆裝與運(yùn)行有很復(fù)雜的技術(shù)要求?？偟膩碚f就是設(shè)備有缺陷，維護(hù)困難，維護(hù)方法有缺陷。

（三）改進(jìn)方案

1.冷卻水管路生銹嚴(yán)重，造成管路堵塞和漏水，影響設(shè)備的冷卻。把管路更換為不銹鋼管和軟管，避免管路銹蝕現(xiàn)象，徹底避免因管路阻塞，保證高壓設(shè)備的正常冷卻。2.高壓頭的維護(hù)時(shí)對(duì)間隙有很高的技術(shù)要求，平時(shí)在維護(hù)時(shí)間隙很難達(dá)到技術(shù)要求。高壓頭結(jié)合處間隙大了，設(shè)備會(huì)在工作時(shí)高壓絕緣不夠而擊穿。法蘭結(jié)構(gòu)缺陷，安裝時(shí)法蘭的調(diào)整困難。如果法蘭處沒有調(diào)整好會(huì)影響高壓絕緣間隙。重新定制較好調(diào)整的法蘭盤，維護(hù)時(shí)，讓間隙不會(huì)受法蘭處的影響，維護(hù)時(shí)有很好的操作性。3.維護(hù)高壓組件時(shí)，定制了專門工具嚴(yán)格按照設(shè)備要求維護(hù)。

小結(jié)：X 射線多功能儀的使用，保證了帶鋼的軋制質(zhì)量，提高了成材率，成為厚度控制不可缺少的工具，特別是與自動(dòng)控制系統(tǒng)(AGC)的結(jié)合使用，充分發(fā)揮在軋制過程中對(duì)鋼板厚度的有效測量和糾正作用，對(duì)本公司的鋼板實(shí)物質(zhì)量起了巨大的作用。