SIA轧钢机轧制力测量系统

1、 一、系统简介： 应变式轧机轧制力测量系统：专门用于各种轧机轧制力测量，特别是现代高速冷、 热连轧机轧制力测量。测量系统由轧制力传感器和信号处理器构成。 F面的框图示出了应变式轧机轧制力测量系统的组成: 二、测量原理： 应变式轧制力传感器测量原理为电阻应变原理：当传感器的弹性体受到机械力（F） 的作用时，弹性体发生应力变形，粘贴到弹性体上的电阻应变片也随之变形，电阻应变 片的电阻值发生变化（ R），利用惠斯顿电桥，将应变片的电阻变化转化成电压或电流 的变化（或凸），从而测出受力的大小，即 F- - /- 。 应变式轧制力传感器有多种弹性体结构。目前应用最普遍的有三种：盘型（C1型）, 环形（C

2、2型），矩形（TI型，又称为长条型），为了适应轧制力测量的特殊要求（诸如： 低高度，大力值，恶劣的工作环境，冲击载何等）， 应变式轧制力传感器的特点：精度高（非线性度：士 0.5%，滞后：士 0.3%, 重复性：0.05%）,频率响应快，可测量0几十KHz的动态范围，抗过载能力强，标 定方便。 三、安装位置： 为了获得尽可能好的测量结果，安装轧制力传感器应遵守下列几个基本原则: 要测量的力必须全部通过传感器。 传感器应尽可能靠近力源。 传感器的位置尽可能远离弯曲力，边界力和扭矩力。 轧机的辊缝通常由压下螺丝或液压定位器控制。传感器可以安装在几个不同的位置，但从费用 和技术方面考虑，传感器最好安

3、装在下支持辊轴承箱下面。目前有三种最常见的安装方式：（1 ）在 压下螺丝下面；（2）压下螺母与机架底座之间；（3）下支承轧辊轴承箱下面。 3.1与液压定位器配合安装 当轧机辊缝控制用液压定位器时，传感器可与液压定位器的部分组件集成一体，即与运动活塞 集成一体。因为液压定位器是精密制造的单元，因此能很容易地满足与传感器的公差配合要求，而 且液体压力的均匀分布能保证传感器有很好的负荷分布。 4 均压球恢 液压缸 3.2在压下螺丝下 对于安装在压下螺丝下，传感器可与止推轴承和均压板组成一体固定到螺丝下，随 压下螺丝运动，换辊很方便。这种安装方式的优点是：力的分布好，安装简单，费用低, 容易维护。另外

4、，不必研磨轧机机架的任何表面。但这种安装方式需占用轧机牌坊窗口 空间。 I 足 4 3.3在下支承轧辊轴承箱下 若传感器安装在下支承辊轴承箱下面，轧机的下部需要一个足够大的平面。但这种 安装方式具有一个最好的特点就是在换辊时，不必移动传感器，传感器的保护条件好。 一般新轧钢机多采用此方式。 3.4环型传感器安装在机架基座与压下螺母之间 当轧机的压下螺丝下和下支承辊轴承箱下没有足够的空间安装传感器时，这种安装 方式也使测量轧制力成为可能。这种安装方式的优点是，换辊时不必移动传感器，而且 对传感器有很好的保护，一般地，旧轧机改造采取这种方式。 四、传感器说明： 应变式轧制力传感器经过长期的发展，目

5、前已在各种轧机上普遍应用，逐步取代性能较差的压 磁式轧制力传感器， 其性能和可靠性已逐步显示出较大优势，是轧制力传感器的发展方向。 在传感器内部的电阻应变片作为敏感组件，使用直流激励以获得对力或负荷的快速响应。 传感器具有各种弹性体结构形式：矩型，环型和盘型，以及特有的梯型。以适应不同的安装位置。 测量范围：0.5MN100 MN （ 5010, 000吨力）。 除用于轧制力测量外，还可用于其它机械的力或负荷的测量，例如：有色金属轧机轧制力的测 量，造纸机纸带张力的测量和控制；大力值（5MN ）的测量。 4 1特性: *可直接替换原有的轧制力传感器； *由单块高强度优质合金锻钢加工而成； *焊

6、接密封结构，内充干燥惰性气体，以保持长期稳定性和可靠性； *优良的重复性，线性度和低的滞后性能； 为了保证正确安装，我们为用户准备了详细的每个传 *传感器可为标准系列也可为用户特别设计。 感器和相关组件的装配图。 *每个传感器带有标准长度的电缆（根据不同型号而定）。电缆为四芯镀银双屏蔽高温电缆（耐油、 耐水），固定连接到传感上。电缆另一端连接到安装在机架顶部的接线盒中。电缆长度也可根据用 户需要而定。可提供各种必须的安装配件。 *传感器与信号处理器间也可用插头连接。 4 2 SIA传感器类型 SIA轧制力传感有5种结构类型，即盘型（C1）、环型（C2）、圆柱型（C3）、距型（T 1）、T形垫块

7、型（T2）。参见下页图片。 421盘型（C2）轧制力传感器 C1型盘型轧制力传感器通常适用于安装在轧机的压下螺丝下面。标准系列的工作直经为 30mm 的倍数，可直接替代 现有轧机上使用的 压磁式或应变式轧制力传感器， 标准系列有25个规格，量程 范围：0.6MN100MN。 10米。 其它规格可专门为用户设计制造。一般，配带电缆 4 2 2环型（C2）轧制力传感器 C2型环型轧制力传感器， 通常安装在压下螺母与机架之间。环型传感器的标准尺寸对应的标称 负荷为2MN28MN。其它尺寸和规格的传感器可按订货要求制作。一般，配带电缆10米。 4 2 3圆柱型（C3）轧制力传感器 C3型-圆柱型轧制力

8、传感器， 通常安装在压下丝杠与上支持辊轴承箱之间。圆柱型传感器的标 称负荷为2MN 10 MN。其它尺寸和规格的传感器可按订货要求制作。一般，配带电缆10米。 4 2 4矩型（T1）轧制力传感器 T1型矩型轧制力传感器通常安装在下支承辊轴承箱下面，也可用于压下螺丝的下面。传感器可 以是用户要求的外型尺寸，长度和宽度均为30mm的倍数。 这种传感器的标准负荷范围：0.6MN100MN。一般带电缆15米。 4 2 5 T型垫块式（T2）轧制力传感器 T2型为应变式轧制力传感器特有的弹性体形式。通常安装在下支承辊轴承箱下面。测力范围: 0.5MN60MN。一般带电缆 15米。 SIA-轧机轧制力传感

9、器类型 、C1型（盘型） CiSOMM /。盹亢一翳51相孔机ffl 二、C2型（坏型） C2-3OMN C2-SIWN ISDOre.机阳 I 三.C3型f圆柱型） 3帅OPt 力，热机: 63传感器的技术性能指标: 测量范围: 0 100MN 非线性度: W士 0.5% F S 供桥电压： 6 25VDC 或 AC 500%标称负荷性能不改变 灵敏度: 1.0 2.5mV/V 零点漂移：w 士 50ppM/C （在 20+150 响应时间： 2000M 储运温度：40+180 C 不重复性： w 0.05%F S 压缩比：传感器高度的 0.1% （标称负荷） 滞后: w士 0.3%F S

10、过载能力: 300%标称负荷没有零点漂移 C） 50 700 Q 定义： 标称负荷（Fnom）:即传感器设计要求测量力的数值。 滞 后：当加负荷从0Fnom0循环时，输出信号的最大偏差。通常以此偏差占标称负荷时输出 信号的百分数表示。 非线性度：为传感器的输出信号曲线与理想的传感器输出信号曲线（即零与标称负荷时输出信号两 点联机）之间的最大偏差。通常以此偏差占标称负荷时输出信号的百分数表示。 不重复性：为多次重复加某一载荷时，输出信号的最大读数误差，通常以此偏差占标称负荷输出信 号的百分数表示。 零点的温度漂移： 为不加负荷时传感器输出信号随温度的变化。 压缩比：为传感器加标称负荷时高度的变化

11、量，以占高度的比例表示。 五、订货指南： 5 1矩型轧制力传感器（T1型） 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.5 8.0 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 35 40 45 50 56 60 80 100 标准负荷系列（标称负荷，MN） L 长度L : mm 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 10

12、80 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 宽度B :mm 70 100 130 160190 220 250 280 310 370 400 430 460 490 520550 580 610 订货如下： 确定传感器要测量的负荷值，尔后从标准负荷系列表中选取比计算值大的最近的一 个标准负荷即可。 先确定一个尺寸（长或宽），尔后利用下式计算另一个尺寸（宽或长）： B x L x 0.000仁F 式中，B=传感器的宽度mm， L=传感器的长度mm， F=标称负荷MN （从标准系 列表中选取），据计算的B或L,从B或L表中，选取比计算值大的第一个值即可。 标明传感

13、器所需电缆长度 例如： 标称负荷14MN，宽度定为400mm,那么长度将为360mm （从计算值350mm往上 靠），当订货时，请注明： -选用的传感器型号，-标称负荷，-长x宽，-电缆长度L 例如： T1，14MN，360400mm，L=10 米 C1型 标称负荷 D1内径 D2外径 MN mm mm 1.6 150 210 2.5 180 240 3.0 210 270 4.0 240 290 5.0 270 320 6.3 300 350 8.0 330 380 10 360 410 12.5 390 440 14 420 470 16 450 500 18 480 530 20 510

14、 560 22 540 590 25 570 620 28 600 650 30 630 710 35 660 740 40 720 800 45 750 830 50 780 860 55 810 890 60 810 890 80 840 920 100 870 950 52盘型轧制力传感器 C1标准系列： Y 订货如下: 确定传感器的使用负荷，从标准系列 表中选取大于计算值的第一个负荷。 订货时请注明： -传感器的型号, 标称负荷, -电缆长度L , 例如：C1，20MN，L=15 米。 5. 3环型轧制力传感器 C2型: 负荷 D1 D2 D3 D4 MN mm mm mm mm 2

15、100 130 200 240 2.5 100 130 210 250 3 200 230 300 340 1 4 225 255 340 1 380 5 255 285 380 410 6.5 285 315 420 450 8 320 350 470 500 | 10 355 385 525 550 12 400 430 590 620 14 420 450 620 ,1 650 ,1 16 450 480 660 690 18 480 510 700 730 20 505 535 735 765 1 22 535 565 775 805 | 25 565 595 820 850 28 5

16、95 625 865 895 C2-标准尺寸规格表: 30100MN 按用户要求制造。 订货须知： 确定传感器的测量负荷，从标准系列表中选 取大于需要负荷值的一个标准负荷值即可。 对于非标准负荷传感器的尺寸不适用的情 况下，可根据用户要求制作。 对于非标准传感器计算公式： 卩=兀 /4(D3-D2) (X0001MN 订货(标准系列)请注明： 一传感器型号，一标准负荷，-D1和 D4,-电缆长度。 例如：C2-10MN , D1=355 , D4=500 , L=15 米。 Vi 八、 SIA数字式信号处理器 DSP8A 三三 - 1LI 一才 * 监视信号大小，并指示报警状态； 监视系统运行

17、，并提供诊断信息。 1个串行接口用于直接传输和接收管理程序、状态和诊断信息给主计算机。 附属模拟数据，例如冷连轧应用时的带钢包角，轧制线高度和带钢厚度数据，通过串行口输入 给CPU，或通过用户选用的 8通道模拟输入模块输入 CPU。 力、压力、张力和位移数据能以数字量或模拟量输出，或两者都有，这由用户选用的具体输 出模块定。 每个数字输出模块 可通过并行光电隔离口，同时传输8个传热器的测量数据，具体时间传输那 人数据由控制系统请求。 每个模拟输出模块 可提供路隔离输出信号。对于一对输入通道共4个通道，输出配置如下： 负荷传感器：2个单值，1个“和”，1个“差”值。 张力传感器：2个单值，1个“

18、平均”值，1个“差”值。 液体压力传感器 绝对位移传感器 1个模拟量隔离 模拟输出模块可接 每个应变桥输入模块，或者绝对位移传感器输入模块 要求1个模拟输出模块。 当需要多于1个以上的隔离模拟电压输出参数，或模拟电流输出时，需要另接 模块。每个模拟输出模块可提供8路单独隔离输出，每路可单独地连接到。每个 最多2个模拟量隔离模块。 逻辑输入/输出 调零、校准、自检和键盘锁的逻辑输入，和速度、门限指示：系统参数均可通过 模块I交换。1个逻辑输入/输出模块包含8路输入，4个系统参数输出，和 8个用户设定的门限值报 警输出。可安装第2个逻辑输入/输出模块以提供附加的8路用户设定的速度和门限报警输出。但

19、是， 第2个逻辑输入/输出模块的逻辑输入不能使用。 系统通过用户面板启动。启动包括：输入传感器的校参数，设定报警门坎数值（用户选择），选 择LCD显示的工程单位。仪表运行过程中，所选择的单位、和、差输出显示在LCD显示器上。用 户面板包括：4行40个字符显示数据，1个20键的操作小键盘。小键盘可上锁，以防止非法操作。 上述模块（最多7个），除模拟量隔离模块外，均安装在前面板上。模拟量隔离模块安装在DSP800 表的内部后面板上。 5种仪表柜，每种都包含有推拉轨道，均可安装本表。 F J|L 1= tD irjMJ P Ml QJM J ie 地面安装，强制空冷柜，可安装4个SIA数字式信号处理

20、器 DSP8A （型号：FMC2001-F ） 地面安装，密封、强制风冷柜，可安装 2个SIA数字式信号处理器DSP8A O （型号: FMC2012-S )。 地面安装，空调，强制风冷，可安装4个SIA数字信号处理器 DSP8A （型号：FMC2012 墙面安装柜：安装1台SIA数字式信号处理器 DSP8A O 6 5性能参数： 6 5 1简要说明 在下列性能参数中，满量程（F S）指传感器标称负荷时的输出值。 6 5.2输入 6 5 2 1应变桥输入模块（ 4通道） 输入阻抗： 1G Q 共模抑制比： 106dB（在 60Hz, 10V 峰一峰输入） 失效输入： 250V AC RMS 共

21、模 50V AC RMS 差模 取样速率： 8000 次 /秒 饱和： 200%F S 输入 传感器供桥电源： 10V DC （最大85mA）恒压，短路保护 隔离： 250V AC RMS/通道，独立隔离。 以上性能参数适用于下列传感器参数情况： 桥路电阻： 1202000Q 灵敏度： 0.52.5MV/V 6 5 2 2模拟输入模块 （8通道） 输入范围： 10V DC （满量程） 输入阻抗： 1M Q 读数精度： 优于0.1% 最大失效输入： 250V AC RMS 共模 50V AC RMS 差模 取样速率： 100 次 /秒 6 5 3输出 6 5 3 1数字输出模块 （8通道） 格式

22、： 8 个 24bit 数值，1byte/次 定标： 1 数码=0.01% F S 控制信号： -输入 SIA DSP8A :3-bit字选，2-bit比特率选 -出 SIA DSP8A : 当数据总线稳定，数据应答 - 信号值： 符合 RS422 和 RS485 数据传输时间： 10卩s （或用户设定）/1个满24-bit字 隔离： 250 V AC RMS 数据更新速率： 8000 次 /秒 6 5 3 2模拟输出模块（8路输出） 范围： 0 10V DC 或 10 V DC 定标: 单值和和值: 10 VDC=100%F -S 或 200%F S 差值: 10 VDC=X%F S （用户

23、定义） 隔离: 250V AC RMS 饱和: 11 V DC 负载: 2000Q 数据更新速率: 8000 次 /秒 6 5 3 3模拟隔离模块（ 范围： 8路输出） 0 10V DC 或 10 V DC 负载电阻: 420mA,跳线设定 2000 Q （电压输出） 500 Q （电流输出） 零点漂移（25C）; 电压输出： 10 mV DC （最大） 电流输出: 20卩ADC （最大） 6 5 3 4逻辑输入/输出模块（8路输入/8路输出一8路用户选择） 输入： 100 次 /秒 形式: 取样速率: 隔离: 250V AC RMS 输出: 形式: 容量: 数据更新速率: 继电器（单级），每

24、个继电器串联 1个20Q电阻。 10瓦 电阻负载（在150V DC时）最大值 500 次 /秒 控制串行口: 类型： RS232或RS422，跳线设定 波特率: 9600, 4800, 2400, 1200, 600和300,用户选择奇偶校验： 奇、偶、 非一用户选择 停止位: 数据位: 6 5 4性能 6 5 4 1力、压力、和张力传感器的电气性能: 50%F S 零点补偿范围： - 数字输出： - 模拟输出： - 隔离电压输出： - 隔离电流输出： 0.006 %F S/ C 0.010 %F S/ C 0.010 %F S/ C 0.012 %F S/ C 增益设定精度： 0.10%F

25、S 零点漂移: 增益漂移（V/V）： 数字输出: 0.006 %/C 模拟输出: 0.0068%/ C 隔离电压输出: 0.0068 %/C 隔离电流输出: 0.010 %/ C 数字输出: 尖峰和噪音: 0.04 %F S 模拟输出： 5mV, 0 20K Hz 隔离电压输出: 5mV,0 20K Hz 隔离电流输出: 10 卩 A , 0 20K Hz 非线性度: 分辨率: 0.05 %F S 0.02 %F S 阶跃响应时间： （090%最终输出）： 模拟输出: 0.75mS 数字输出: 0.55mS 6 5 4 2位移电气性能: 0-100% - 数字输出时： 0.0005 % F S

26、/ C - 模拟输出时： 0.002 % F S/ C - 隔离电压输出时： 0.003% F S/ C - 隔离电流输出时： 0.003%F S/ C 增益漂移（不包括 ADT头， V/V）： - 数字输出： 0.006%/ C - 模拟输出： 0.005%/ C - 隔离电压输出： 0.005%/ C - 隔离电流输出： 0.007%/ C 零点补偿范围: 零点漂移（不包括 ADT头）: C 干扰和噪音: 重量:7.0 kg (15 pou nds) 数字输出: 模拟输出: 隔离电压输出: 隔离电流输出: 5mV（峰-峰， 5mV（峰-峰， 10 卩 A （峰 -峰，0 20 KHz） 0

27、 20 KHz) 0 20 KHz) 0.02% F 非线性度（不包括 ADT头）: 0.05% 成分辨率: （数字输出）：0.5卩m 阶跃响应: 090%原始输出在3mS内 输出更新速度: 1000次/秒 6 5 4 3报警一位置（逻辑输出）： 当信号值超过用户设定值的时间在0999mS （用户设定）时, 响应: 报警。 饱和: 当报警状态存在时。 报警一变化速度（逻辑输出） 响应： 饱和: 当超过用户设定的变化速率1mS时，报警。 0999mS（用户定义）。 物理特性: 电源要求： 220 V AC 20% (或 115V AC 20%) 50 60 Hz 200 VA 运行温度: 0 40C 运行湿度： 90% (40C) 贮存温度: -20 C+80 C 贮存湿度: 外形尺寸: 70%HR (40C) 宽 X 高 X 深=483X267X225mm 368号 邮政编码：114044 传真E-mail: 2004年8月 第7版 中国 鞍山 鞍山瑞达仪器仪表有限公司 An sha n Radar In strume nts Co., Ltd. 地 址：辽宁省鞍山市高新区千山中路 电 话：0412-52168755422468 网址：http:/ 沁园