摘要:壓力變送器是測厚儀的重要組成部件，當其損壞后，如果軋制的是汽車板、高牌號硅鋼等高質(zhì)量要求的鋼板，則必須立刻更換備件，所需時間較長，有時每月故障長達 3 h 以上，嚴重影響鋼產(chǎn)量。同時，造成鋼坯在加熱爐中加熱的時間延長，氧化鐵皮、燒損增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量和成材率。針對如何延長測厚儀壓力變送器的使用壽命，介紹了酸洗、水洗等切實有效的手段，對鋼鐵產(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，多功能測厚儀的使用能大大提高鋼材軋制的數(shù)據(jù)精準度和穩(wěn)定性。測厚儀工作時需要產(chǎn)生高壓以激發(fā)產(chǎn)生 X 射線用于鋼帶厚度測量，而設(shè)備在高電壓、低電流工作時對系統(tǒng)絕緣性能要求極高。條材、熱軋區(qū)域由于測厚儀 C 型架工作環(huán)境溫度高、粉塵大，高壓達 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致放電，造成電弧拉傷，損壞壓力變送器、X 射線管等部件，對溫度控制和密封要求尤其高。壓力變送器是測厚儀的重要組成部件，整體更換費用昂貴，德國 IMS 公司報價近 3 萬歐元，折合人民幣約 30萬元。為了減少測厚儀壓力變送器的損壞，響應公司降成本增效益的號召，滿足用戶對高端產(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在必行。

1 多功能測厚儀高壓系統(tǒng)的基本原理

多功能測厚儀的高壓系統(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，#厚的鋼板達到 25 mm，所以，多功能測厚儀采用 160 kV 的高壓，以產(chǎn)生足夠強度的 X 射線穿透鋼板。在這么高的電壓下，對高壓系統(tǒng)元器件的質(zhì)量、絕緣等要求都很高。多功能測厚儀高壓系統(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(負極)和陽極(正極)組成。陽極接地，負高壓加在陽極和陰極之間。陰極包括一個在高壓的轟擊下發(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調(diào)整并加倍高壓的高壓串級組成。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溫度控制器和溫度補償器用于由于溫度波動引起的補償。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，該信號經(jīng)由測量放大器放大，并轉(zhuǎn)換成電壓信號，再通過小信號切除電路、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)字信號送至 CPU，由 CPU 進行數(shù)模運算，給出帶鋼厚度。如圖 2 所示，其中對連接 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、接地都有嚴格的標準。

2 原壓力變送器易損壞的原因

針對熱軋線軋制時生產(chǎn)環(huán)境溫度高的特點，在多功能測厚儀運行時，對壓力變送器的表面溫度進行檢測，發(fā)現(xiàn)壓力變送器的表面溫度達到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的加速劑，油與氧的化學反應速度取決于壓力變送器運行時的工作溫度(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數(shù)增加。變壓器油發(fā)生氧化、裂解等化學反應，會不斷變質(zhì)，生成大量的過氧化物及醇、醛、酮、酸等氧化產(chǎn)物，它們會增加變壓器油的導電性，降低變壓器油的絕緣性能。

結(jié)合對壓力變送器內(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管束方式進行熱交換，使用時間長，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換熱器進行開式反沖洗，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)動態(tài)循環(huán)1 ～2 h，其間每隔0． 5 h進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對換熱器進行沖洗0． 5 h，將換熱器內(nèi)的殘渣徹底沖洗干凈。

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)場的進水、回水管道進行循環(huán)，即由現(xiàn)場進水管道進水，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)場所提供的進水、回水管網(wǎng)壓差小，導致板式換熱器的外循環(huán)水流量較小，換熱效果不好。通過在進水管道上安裝加壓泵的方式提高了進、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)吹風機換熱效率

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)的吹風機吸收壓力變送器倉的熱量。該吹風機采用片式換熱器形式，類似于窗式空調(diào)的換熱原理。對吹風機的換熱葉片進行清洗、除塵，提高了吹風機的換熱效率，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 安裝冷卻風扇

在采取以上四項措施后，為進一步降低壓力變送器的溫度，防止變壓器油過早劣化，在多功能測厚儀的 4 臺壓力變送器的上部各安裝了 1 臺12038 型的冷卻風扇，對壓力變送器進行空冷，以保證變壓器油的上部油溫低于80 ℃的行業(yè)標準。實踐證明，該措施有效地降低了壓力變送器的溫度，對壓力變送器的長期穩(wěn)定運行起到了積極作用。

4 應用效果及推廣價值

現(xiàn)場的工作環(huán)境溫度比較高，加上夏天的室外高溫，由于測厚儀為關(guān)鍵停機設(shè)備，而測厚儀 C形架底部的外面是測量區(qū)域，此時 C 形架底部離800 ～900 ℃帶鋼的下部距離只有300 mm，這時 C形架底部檢測溫度在冬天為 42 ℃ 左右、夏天為46 ℃左右，長時間工作在這樣高的環(huán)境溫度下對測量設(shè)備和壓力變送器的壽命有著嚴重的影響，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，2016 年熱軋廠多功能測厚儀故障有 23次，造成故障時間 488 min。

通過對多功能測厚儀進行改進，避免了壓力變送器等設(shè)備損壞期間所造成的軋線停軋，減少了停軋造成的鋼坯氧化鐵皮和燒損，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厚儀的功能完好率，避免了由于多功能測厚儀無凸度測量引起的板形質(zhì)量問題，提高了產(chǎn)品實物質(zhì)量。

5 結(jié)語

以武鋼二熱軋多功能測厚儀為例，從 2017 年至今，壓力變送器和 X 射線管故障時間為零，因高壓系統(tǒng)故障造成的停機時間大幅減少，多功能測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)線進行推廣實施，對提高多功能測厚儀的功能完好率、防止由于多功能測厚儀無凸度測量引起的板形質(zhì)量問題及提高產(chǎn)品實物質(zhì)量有著重要意義。