热轧带钢多功能仪施工设计.docx

热轧带钢多功能仪施工设计方丽聪（中冶赛迪工程技术股份有限公司 自动化事业部，重庆 400013）摘要：介绍热轧带钢厂多功能仪的施工设计，对多功能仪的主要安装设计技术参数，公辅设施等进行了论述。特别是轧钢、土建、设备、通风、热力、水道、电气、仪表专业进行的施工设计内容的论述；对C型架X射线防辐射的屏蔽及安全范围的防辐射标志的警示做了论述关键词：多功能仪；C型架；冷却器；主控柜；热轧带钢0概述随着轧钢市场对热轧带钢的质量要求越来越高，多功能仪作为热轧带钢质量监控和记录大型、仪表已广泛应用到各大型热轧带钢厂，安装在精轧机组后，测量热轧带钢的凸度、厚度、宽度、楔形、温度、平直度等相关数据。在热轧带钢厂应用的最多的多功能仪为美国热电瑞美（Thermo Ra-diometrie）公司和德国易姆斯（IMS）公司生产的多功能仪。这两者生产的多功能仪设备组成对比见表1美国热电瑞美公司和德国易姆斯公司的多功能仪设备组成对比表本文主要介绍美国热电瑞美公司生产的多功能仪，德国易姆公司生产的多功能仪另行介绍。根据多功能仪安装使用要求和热轧带钢厂的现场实际情况正确设计和施工是保证多功能仪正常安装运行的关键，通过多个热轧带钢厂的多功能仪的施工设计和现场施工，总结出以下设计经验供相关人员参考。1与轧钢专业相关的设计由于多功能仪的测量装置C型架安装在轨道上，由C型架上臂安装的2个X射线源从热轧带钢上方发射X射线，同时，用在C型驾下臂安装的检测器接受X射线，其信号经处理后实现对热轧带钢的凸度、厚度、宽度、楔形、温度、平直度等进行测量。C型架的大小尺寸由制造商根据热轧带钢产品的宽度和厚度范围做确定，C型架在线位和离线位的移动尺寸由制造商确定。C型架安装在精轧机末机架后的位置尺寸一般由电气商和机械商协商确定，因为精轧机末机架后还安装平直度仪、静态红外高温计、扫描高温计（可选）、带钢上表面检测仪（可选）等轧线仪表，电器商根据轧机控制模型对机械商提出安装位置尺寸要求，一旦确定好后，由轧钢专业设计轧线仪表定位图或布置图。由轧钢专业提供轧线布置图给仪表专业，多功能仪C型架的定位尺寸包含在其中；多功能仪C型架的离线位的维护小房或维护钢平台的大小由仪表专业委托轧钢专业定位。2与土建专业相关的设计仪表专业根据轧钢专业提供正式的轧线仪表定位图或布置图，开展相关的委托土建及设备专业的设计。首先是土建基础开沟、开孔和预埋螺栓的设计。热轧钢带的辊道顶部标高通常为+0.800m，多功能仪C型架的下臂底部边缘通常在地坪以下163mm，另外C型架的下拖链高度约为100mm，C型架的下臂宽600mm，因此，务必在C型架的轨道中心地坪上开沟，传动侧的地沟宽800mm*深-350mm，沟的长度离轧制中心线约12000mm，但其中传动侧离轧制中心线1000mm的地沟与操作侧地沟一样大；操作侧的地沟宽450mm*深-200mm，沟的长度离轧制中心线约2300mm.地沟的宽度缩小是为了辊道的基础设计不收地沟的影响。传动侧靠主电室一侧的地沟内开孔大于等于400mm*500mm，孔的四周预埋钢板高出沟底100mm，以防止水流入孔。该孔用于电缆从现场地坪上敷设到地下液压站的电气电缆桥架上，再去控制室或操作室。在C型架的下拖链活动区域的地沟地坪上预埋钢板一块，长*宽*厚：7050mm*400mm*20mm，钢板的顶部标高为-0.350m，该钢板用作下拖链的垫板。多功能仪C型架的轨道立柱基础由设备专业委托土建专业设计。当多功能仪的C型架离线位不设维护小房时（经济，简洁，但辐射范围大），其C型架的维护钢平台的立柱基础由设备专业委托土建专业设计；当多功能仪的C型架离线位要求设维护小房时（干净、辐射有屏蔽，范围小，费用较高），其小房和C型架的维护钢平台的立柱基础由土建专业设计，但维护小房和C型架的维护钢平台的大小尺寸由仪表专业根据C型架的外形尺寸及射源维护空间、上拖链的外形尺寸和活动范围及钢垫板大小、现场安装的接线箱、供电箱、水气服务盘、空气干燥装置、冷却器等布置位置及维护位置的要求统筹计划确定后，委托土建专业。冷却器要求前后有大于等于1.3m的干净空间，否则，冷却器不能启动正常工作。当冷却器在维护小房内安装不下时，可将冷却器安装在地下液压站内或主电室内的平直度仪风机房内，但务必考虑循环冷却水管的敷设路由，含地坪上开孔或墙上开洞等委托土建专业。维护小房地坪及维护钢平台负荷为5000N/m2.为了房内大型设备的吊装，维护小房房顶上设计成活动盖板，房顶四周设计栏杆，设计斜梯与平直度仪小房房顶相连接，维护小房颜色由用户自定。 维护小房的设计务必要考虑与平直度仪小房的进出走道、精轧机维护走道、精轧机通风除尘风管、地下通风井、精轧机与层流冷却系统前后的通道、电气电缆桥架及电缆井等方面的关系，否则，将发生一系列碰撞。精轧机后轧线仪表多，地方小而紧张，务必精心设计，与相关专业联系，解决每处的碰撞，直到合理为止。由于设计土建开沟和基础设计，以上设计务必赶在土建专业基础设计发图前完成，否则，现场施工后，再做修改带基础、开沟、开孔会很麻烦。 热电瑞美多功能仪C型架的在线位和离线位的移动距离一般为7000mm，C型架X射线的安全辐射量7.5Sv/h，辐射曲线为8m半径的椭圆，考虑到国际GB4792-84的安全辐射量为2.5Sv/h规定，有些用户要求设计防辐射小房，故维护小房的钢板墙应按照大于等于26mm厚来设计，在委托土建时提出这一要求。当用户要求采用铅板作防辐射维护小房时，铅板的厚度根据德国的标准确定，由于铅板较软，务必用钢板支撑。 多功能仪C型架的防冲撞钢板一般用25mm厚的钢板设计，由于与平直度仪小房靠的很近，因此通常将这2套大型仪表的防冲撞钢板统一设计，由仪表专业确定防冲撞钢板的大小尺寸及仪表测量视区的开孔尺寸后委托土建专业设计，要求防冲撞钢板的立柱与平直度仪小房的立柱、C型架的轨道立柱脱离开，单独设计。防冲撞钢板的安装高度离带钢表面距离一般为1400mm，太低会影响堆钢处理和换辊维护。 有些轧钢厂在多功能仪前后还设置了1套带钢中心测厚仪，在这种情况下，测厚仪的C型架轨道、防冲撞钢板、维护平台、维护小房、及测厚仪现场安装设备及电缆敷设路由等务必与多功能仪、平直度仪同时综合考虑，方案合理后委托土建专业设计。 多功能仪C型架校正装置存放用仪表小房均设计在主电室内精轧末机架（F6或F7）电机后，务必和轧线其他大型仪表的校正装置统一考虑校正仪存放用仪表小房，一般大小为3m宽*4.5m深*3.5m高。其小房的通风采光窗可设计防盗网，小房为轻型钢结构房。若精轧后主电室的地方紧张，也可将校正装置存放用仪表小房设计布置在粗轧主电室内。 3与设备专业相关的设计多功能仪C型架的轨道及立柱原则上要求单独设计，由仪表专业委托设备专业完成设计。轨道间距1000mm，2根轨道的负荷均要求大于等于40000N；2根轨道的水平倾斜误差为0+5mm，2根轨道的侧面平直误差为0+5mm，2根轨道断面彼此间的上下误差为01mm。每根轨道由320mm高的2根槽钢对焊后支撑实心的钢轨，轨道表面标高由仪表制造商确定。世纪安装调试中，由于多功能仪C型架的轨道及立柱单独设计，导致晃动大、不稳固，故实际上多功能仪C型架的轨道及立柱用角钢、工字钢固定时与维护小房和维护钢平台已连接到一起。在正常生产时，很少有人去平台上走动，故这种加固对多功能仪C型架的工作没有太大影响，目前已投运的热轧带钢厂均这样设计和施工安装。当多功能仪C型架离线位不设计维护小房时，C型架离线位的维护钢平台务必根据维护要求和现场仪表设备的布置要求设计合理后，再委托设备专业设计。同样要求钢平台统筹考虑与平直度仪小房的进出走道、精轧机维护走道、精轧机通风除尘风管、地下通风井、精轧机与层流冷却系统前后的通道、电气电缆桥架及电缆井等方面的关系，否则，将发生一系列碰撞。维护钢平台负荷：5000N/m3。多功能仪的测量视区按照200mm设计，但为了防止带钢头部钻刚，辊道边距设计按100mm设计，确保测量区域80mm的要求。辊子的布置由设备专业布置，在辊道的两边护板务必开200mm的缺口，一般为了设计方便，均在现场开口。为防止堆钢，再开口处带钢前进方向设计成喇叭口形状。要求设备专业设计的辊子为内冷辊，即辊子的冷却水在辊子的内部循环，以减少水雾。通常，精轧末机架后，层流冷却以前的轧线仪表区域的辊道均为内冷辊。4与通风相关的设计由于维护小房靠轧线侧为开放式，为了使维护小房内空气未正压，外面的空气不易进入小房，有必要在小房靠主电室一侧的墙上开孔设置排风扇，但前提条件是风扇处没有人行道。墙上固定轴流风机，要求电源为380VAC，3kW；送风量38000m3/h,风压：216Pa。当不能设置排风扇时，一般用水气服务盘内的净化压缩空气来人工吹扫做清洁。当设计精扎仪表室、仪表值班室时，要求委托通风专业设计空调装置。精轧仪表室务必保证恒温恒湿，温度要求控制在1525，湿度要求控制在3060%。根据设备发热量和热辐射量1015kW左右，人员两个，精轧仪表室大小根据需要设计。仪表值班室温度要求控制在1525，根据设备发热量和热辐射量2kW左右，人员两个，仪表值班室大小根据需要设计。5与水道专业相关的设计为了防止冷却器故障导致多功能仪不能正常工作，根据用户要求，一般在冷却器的供回水管上并入冷冻水作备用，冷冻水供回水管DN25mm。多功能仪的冷冻水务必和平直度仪冷却器的供回水管上并入的冷冻水统一设计，总管从主电室的集中空调冷冻水主管上抽取。冷冻水管一般要做保温隔热包扎处理，靠近仪表处的水管可以不要保温隔热层。冷冻水量和用水点最好在冷冻站设计时就委托通风专业，使用冷冻水作冷却器的备用有个前提条件，只能在夏天冷冻站工作时才有用，缺点是冬天冷冻站不工作时就不起作用了。6与热力专业相关的设计多功能仪的水气服务盘要求提供净化压缩空气、净环水和排水，压缩空气压力为0.7MPa，流量36m3/h，管径DN20mm。另外，C型架下臂吹扫装置用压缩空气压力0.6MPa，流量300m3/h,管径DN25mm，设手动截止阀，净环水压力0.25MPa，流量1.0m3/h。7与电气专业相关的设计7.1电源设计根据热电瑞美提供的资料要求，向电气专业委托设计任务书设计仪表用电源。有的工程轧线仪表电源由电气PLC系统统一设计供电；有的工程轧线仪表的供电，由电气专业设计专门的供电柜安装在精轧仪表室内。一般提供一路三相380V AC，50Hz，150A电源到多功能仪供电箱上，再由供电箱分别向冷却器、空气干燥器、4个变压器、C型架、主电柜等现场仪表设备供电。精轧操作室分别设置计算机多孔插座，向多功能仪操作站、打印机提供220VAC,50Hz，500VAUPS电源。电源电量一般乘以1.5倍系数后委托电气专业，同时提供仪表安装位置，由电气专业设计电源电缆的长度和敷设；当由外商电气商设计仪表电源时，一般电源电缆由仪表专业设计，也有由电气专业统一设计仪表电源电缆和仪表电缆的。这由具体的工程设计特色确定。多功能仪分别设置了4个变压器对主电柜，射源1，射源2，C型架检测器的电源进行隔离，保护这些仪表设备不会因电源故障而被烧坏。集中由供电箱供电便于操作和维护。7.2 I/O信号多功能仪和其他轧线仪表一样，有一些I/O信号与电气PLC系统或轧机控制柜TCS柜有过程I/O信号交接，多功能仪的AI信号有：带钢速度和带钢温度；AO信号有：厚度测量偏差、宽度测量偏差、凸度测量偏差、楔形测量偏差、宽度中心线测量偏差、宽度绝对测量偏差、带钢温度、绝对冷钢厚度等；DI信号有：关快门、读数据、标定、校准、速度脉冲、开始测量等；DO信号有：正常表达、测量、正常状态、标定中、前进限位、准备、数据有效、外形数据有效、宽度数据有效等。信号的最终确认是在现场施工时，由热电瑞美现场SV人员与电气商及设计院共同确定的。其电缆均用阻燃性耐高温对绞屏蔽总屏计算机电缆从主电柜敷设到精轧区自动化室TCS柜。7.3网络设计一般网络的网线用以太网专用网线，带RJ45接头的五类网线，网线的长度有100m限制，对网线的敷设路由有限制；为防止干扰，也可将网络用光电转换器和光纤设计。光线的长度可超过100m，不受敷设路由限制。7.4仪表接地多功能仪的接地时利用精轧操作室或精轧仪表室的PLC系统接地母线和接地端子到多功能仪供电箱下接地铜母线上，再把各现场仪表设备的接地线接到接地母线上。7.5相关的设备布置图由电气专业提供与多功能仪设备相关的精轧操作室布置图，其中多功能仪的操作站和打印机的操作台由电气专业统一设计、供货、布置；精轧自动化室（TCS柜）布置图；精轧电气室（电源供电柜）布置图；相关电气电缆桥架和电缆隧道的布置图。8仪表专业的设计除以上委托相关专业设计外，仪表专业务必根据热电瑞美提供的资料作外部管线连接图设计和外部管线敷设图设计，相关设备的布置安装图设计。其中报警灯2个务必根据用户的要求在现场确定具体的安装位置。电缆均选用阻燃电缆，根据需要选用耐高温电缆，仪表用电源电缆选用屏蔽控制软电缆，信号电缆选用对绞屏蔽总评计算机电缆，因电缆量少，尽可能使电缆的型号规格统一，信号电缆的备用芯要考虑到一个或两个信号的增加所用。信号电缆与电源电缆分别穿保护管和隔板隔离敷设，电缆槽带隔板，务必于平直度仪统一考虑电缆敷设路由。对新建工程，在多功能仪C型架地沟后部开孔到地下液压站，上电器的电缆桥架或电缆隧道敷设电缆；对旧工厂改造工程，若地上没有孔洞敷设电缆，可在主电室仪表风机旁的墙上开孔，再在仪表风机旁的地坪上开孔到地下室，上电气的电缆桥架或电缆隧道敷设电缆；对有长度限制的电缆，可借助平直度仪小房将电缆沿操作侧