摘要:壓力變送器是測(cè)厚儀的重要組成部件，當(dāng)其損壞后，如果軋制的是汽車板、高牌號(hào)硅鋼等高質(zhì)量要求的鋼板，則必須立刻更換備件，所需時(shí)間較長，有時(shí)每月故障長達(dá) 3 h 以上，嚴(yán)重影響鋼產(chǎn)量。同時(shí)，造成鋼坯在加熱爐中加熱的時(shí)間延長，氧化鐵皮、燒損增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量和成材率。針對(duì)如何延長測(cè)厚儀壓力變送器的使用壽命，介紹了酸洗、水洗等切實(shí)有效的手段，對(duì)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的保障有非常重要的意義。

為滿足公司產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，多功能測(cè)厚儀的使用能大大提高鋼材軋制的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。測(cè)厚儀工作時(shí)需要產(chǎn)生高壓以激發(fā)產(chǎn)生 X 射線用于鋼帶厚度測(cè)量，而設(shè)備在高電壓、低電流工作時(shí)對(duì)系統(tǒng)絕緣性能要求極高。條材、熱軋區(qū)域由于測(cè)厚儀 C 型架工作環(huán)境溫度高、粉塵大，高壓達(dá) 160 kV，壓力變送器、高壓電纜、X 射線管連接部位極易由于絕緣下降導(dǎo)致放電，造成電弧拉傷，損壞壓力變送器、X 射線管等部件，對(duì)溫度控制和密封要求尤其高。壓力變送器是測(cè)厚儀的重要組成部件，整體更換費(fèi)用昂貴，德國 IMS 公司報(bào)價(jià)近 3 萬歐元，折合人民幣約 30萬元。為了減少測(cè)厚儀壓力變送器的損壞，響應(yīng)公司降成本增效益的號(hào)召，滿足用戶對(duì)高端產(chǎn)品的質(zhì)量需求，開展延長壓力變送器使用壽命的研究勢(shì)在必行。

1 多功能測(cè)厚儀高壓系統(tǒng)的基本原理

多功能測(cè)厚儀的高壓系統(tǒng)主要由三部分組成:壓力變送器、高壓電纜、X 射線管。由于鋼廠生產(chǎn)的鋼板厚度不一，#厚的鋼板達(dá)到 25 mm，所以，多功能測(cè)厚儀采用 160 kV 的高壓，以產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的 X 射線穿透鋼板。在這么高的電壓下，對(duì)高壓系統(tǒng)元器件的質(zhì)量、絕緣等要求都很高。多功能測(cè)厚儀高壓系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

X 射線管用于產(chǎn)生 X 射線，它由陰極(負(fù)極)和陽極(正極)組成。陽極接地，負(fù)高壓加在陽極和陰極之間。陰極包括一個(gè)在高壓的轟擊下發(fā)出電子的加熱燈絲，被加熱到炙熱的燈絲有助于電子的發(fā)射。電子又通過高壓加速射向陽極，與陽極發(fā)生碰撞后電子速度降低，從而產(chǎn)生 X 射線。高壓發(fā)生系統(tǒng)由高壓變送器和一個(gè)調(diào)整并加倍高壓的高壓串級(jí)組成。產(chǎn)生的高壓反饋給高壓控制器 ＲSG100。除了產(chǎn)生高壓之外，壓力變送器還包括一個(gè)溫度控制器和溫度補(bǔ)償器用于由于溫度波動(dòng)引起的補(bǔ)償。高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的 160 kV 高電壓激發(fā) X 射線管，從而產(chǎn)生 X 射線。X 射線穿過帶鋼時(shí)被帶鋼吸收一部分，剩余的 X 射線被電離室接收。被吸收的射線的能量與帶鋼厚度成比例，電離室又將接收到的 X 射線轉(zhuǎn)換為微電流(I m )信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由測(cè)量放大器放大，并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過小信號(hào)切除電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)及相關(guān)處理形成符合 TCP/IP 協(xié)議的數(shù)字信號(hào)送至 CPU，由 CPU 進(jìn)行數(shù)模運(yùn)算，給出帶鋼厚度。如圖 2 所示，其中對(duì)連接 X 射線管、壓力變送器的高壓電纜要求較高，其絕緣、耐高溫、抗擾度、接地都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

2 原壓力變送器易損壞的原因

針對(duì)熱軋線軋制時(shí)生產(chǎn)環(huán)境溫度高的特點(diǎn)，在多功能測(cè)厚儀運(yùn)行時(shí)，對(duì)壓力變送器的表面溫度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)壓力變送器的表面溫度達(dá)到55 ℃以上。可以推斷，壓力變送器內(nèi)部的溫度更高。由于壓力變送器內(nèi)的元器件被變壓器油浸泡，氧的存在是使變壓器油產(chǎn)生劣化反應(yīng)的根源。氧主要來源于變壓器油里的空氣。在壓力變送器的制作過程中，即使采用高真空脫氣法將變壓器油注入壓力變送器中，也不能將油中的氧徹底消除，仍有一定量的氧氣存在于變壓器內(nèi)部。而溫度是變壓器油劣化反應(yīng)的加速劑，油與氧的化學(xué)反應(yīng)速度取決于壓力變送器運(yùn)行時(shí)的工作溫度(即油溫)。一般溫度從 60 ℃起，每增加 10 K 變壓器油氧化速度約增加 1 倍，溫度的升高與變壓器油的劣化速度并不是按比例增加而是呈幾何級(jí)數(shù)增加。變壓器油發(fā)生氧化、裂解等化學(xué)反應(yīng)，會(huì)不斷變質(zhì)，生成大量的過氧化物及醇、醛、酮、酸等氧化產(chǎn)物，它們會(huì)增加變壓器油的導(dǎo)電性，降低變壓器油的絕緣性能。

結(jié)合對(duì)壓力變送器內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)的檢查和分析，判斷出壓力變送器的損壞原因主要是其安裝在多功能測(cè)厚儀的 C 型架內(nèi)部，生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境溫度高、壓力變送器自身發(fā)熱等原因，造成壓力變送器內(nèi)的變壓器油劣化和變質(zhì)引起絕緣下降，從而引發(fā)壓力變送器故障。壓力變送器內(nèi)部絕緣下降后造成放電，又影響 X 射線管、高壓電纜的正常運(yùn)行，X 射線管、高壓電纜也相繼損壞。

3 延長壓力變送器壽命的措施

3． 1 酸洗板式換熱器

由于板式換熱器采用毛細(xì)管束方式進(jìn)行熱交換，使用時(shí)間長，容易堵塞。經(jīng)查閱相關(guān)資料，在甲酸清洗液中加入緩沖劑和表面活性劑，清洗效果很好，并可降低清洗液對(duì)換熱器板片的腐蝕，板式換熱器如圖 3 所示。

(1) 反沖冼。酸洗前，通過在板式換熱器出水口加水的方式對(duì)換熱器進(jìn)行開式反沖洗，盡可能沖凈換熱器內(nèi)部的泥、垢等雜質(zhì)，這樣既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量，減少對(duì)換熱板片的腐蝕。

(2) 將甲酸清洗液倒入清洗盒中，然后通過壓力泵注入板式換熱器中。

(3) 酸洗。將注滿甲酸溶液的換熱器靜態(tài)浸泡1 h，然后連續(xù)動(dòng)態(tài)循環(huán)1 ～2 h，其間每隔0． 5 h進(jìn)行正反交替清洗一次。

(4) 水洗。酸洗結(jié)束后，用清潔的軟化水反復(fù)對(duì)換熱器進(jìn)行沖洗0． 5 h，將換熱器內(nèi)的殘?jiān)鼜氐讻_洗干凈。

3． 2 增加板式換熱器的水流量

加大板式換熱器的外循環(huán)水流量也能顯著提高換熱效果。由于板式換熱器的外循環(huán)水是采用生產(chǎn)現(xiàn)場的進(jìn)水、回水管道進(jìn)行循環(huán)，即由現(xiàn)場進(jìn)水管道進(jìn)水，經(jīng)過板式換熱器后，經(jīng)回水管道流回回收管網(wǎng)。由于生產(chǎn)現(xiàn)場所提供的進(jìn)水、回水管網(wǎng)壓差小，導(dǎo)致板式換熱器的外循環(huán)水流量較小，換熱效果不好。通過在進(jìn)水管道上安裝加壓泵的方式提高了進(jìn)、回水的壓差，加大了板式換熱器的水流量，提高了換熱效果。

3． 3 提高 C 型架內(nèi)吹風(fēng)機(jī)換熱效率

內(nèi)循環(huán)水經(jīng)過板式換熱器冷卻后，流回 C 型架，經(jīng)壓力變送器倉內(nèi)的吹風(fēng)機(jī)吸收壓力變送器倉的熱量。該吹風(fēng)機(jī)采用片式換熱器形式，類似于窗式空調(diào)的換熱原理。對(duì)吹風(fēng)機(jī)的換熱葉片進(jìn)行清洗、除塵，提高了吹風(fēng)機(jī)的換熱效率，降低了壓力變送器倉的環(huán)境溫度。

3． 4 加大壓縮空氣換氣量

多功能測(cè)厚儀將壓縮空氣吹入 C 型架各倉室，使 C 型架內(nèi)的各倉室保持微正壓，一方面可以帶走部分熱量，另一方面也可以避免生產(chǎn)現(xiàn)場的灰塵進(jìn)入 C 型架內(nèi)部。適度加大了壓縮空氣吹掃閥管徑，使之帶走壓力變送器倉內(nèi)更多的熱量。

3． 5 安裝冷卻風(fēng)扇

在采取以上四項(xiàng)措施后，為進(jìn)一步降低壓力變送器的溫度，防止變壓器油過早劣化，在多功能測(cè)厚儀的 4 臺(tái)壓力變送器的上部各安裝了 1 臺(tái)12038 型的冷卻風(fēng)扇，對(duì)壓力變送器進(jìn)行空冷，以保證變壓器油的上部油溫低于80 ℃的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐證明，該措施有效地降低了壓力變送器的溫度，對(duì)壓力變送器的長期穩(wěn)定運(yùn)行起到了積極作用。

4 應(yīng)用效果及推廣價(jià)值

現(xiàn)場的工作環(huán)境溫度比較高，加上夏天的室外高溫，由于測(cè)厚儀為關(guān)鍵停機(jī)設(shè)備，而測(cè)厚儀 C形架底部的外面是測(cè)量區(qū)域，此時(shí) C 形架底部離800 ～900 ℃帶鋼的下部距離只有300 mm，這時(shí) C形架底部檢測(cè)溫度在冬天為 42 ℃ 左右、夏天為46 ℃左右，長時(shí)間工作在這樣高的環(huán)境溫度下對(duì)測(cè)量設(shè)備和壓力變送器的壽命有著嚴(yán)重的影響，射線管的壓力變送器容易燒壞，不能正常工作。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，2016 年熱軋廠多功能測(cè)厚儀故障有 23次，造成故障時(shí)間 488 min。

通過對(duì)多功能測(cè)厚儀進(jìn)行改進(jìn)，避免了壓力變送器等設(shè)備損壞期間所造成的軋線停軋，減少了停軋?jiān)斐傻匿撆餮趸�鐵皮和燒損，提高了軋線作業(yè)率。改造之前，經(jīng)常出現(xiàn)射源口燒損，改造之后射源口光潔如新，如圖 4。本次改造提高了多功能測(cè)厚儀的功能完好率，避免了由于多功能測(cè)厚儀無凸度測(cè)量引起的板形質(zhì)量問題，提高了產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量。

5 結(jié)語

以武鋼二熱軋多功能測(cè)厚儀為例，從 2017 年至今，壓力變送器和 X 射線管故障時(shí)間為零，因高壓系統(tǒng)故障造成的停機(jī)時(shí)間大幅減少，多功能測(cè)厚儀的功能完好率得到大幅提升，高壓器件工作壽命大大延長。本次改進(jìn)后，備件消耗大大下降，技術(shù)攻關(guān)取得了顯著效果。該技術(shù)方案已在鋼廠多條生產(chǎn)線進(jìn)行推廣實(shí)施，對(duì)提高多功能測(cè)厚儀的功能完好率、防止由于多功能測(cè)厚儀無凸度測(cè)量引起的板形質(zhì)量問題及提高產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量有著重要意義。