ABB张力计

带钢张力对酸轧连续生产线的作用十分重要,尤其对轧机线的作用更为突出,如果张力控制不合理会造成冷轧产品的厚度偏差,严重时会造成断带。而张力计的测量精度将直接影响生产线张力控制的精度,ABB的张力计精度非常高。

如图所示：

一套完整的张力计由两个压头和一个处理单元(包括控制单元、隔离放大器和接线端子箱)组成,压头一般安装在导向辊(有时也叫测张辊)轴承座和机械框架之间。当带钢以一定的包角通过导向辊时,由于带钢的张力作用两个压头分别会产生一个压力信号,该压力信号送到处理单元处理后转换为带钢的张力,然后通过Profibus接口送到自动化系统用于带钢张力的闭环控制。

常用于钢厂,造纸厂等。

张力传感器的测量原理基于压磁效应,即在机械加载的情况下,导磁材料的磁性能将发生变化。

测量元件是由特殊处理的金属薄片叠压而成,初级和次级线圈通过传感器中的四个孔以同一方向垂直绕制。

传感器工作时,在初级线圈中通以交变的电压,无机械加载时由于两个线圈时垂直绕制的,他们之间没有磁耦合,因此载次级线圈中没有感应电压。当受到机械加载时,初级线圈产生的磁场模式发生变化,部分磁通将耦合

到次级线圈。此时,次级线圈中感应出一个交变的电压,此感应电压与传感器受到的机械加载成正比。如下图所示:

张力计包括两部分,两个压头(LoadCell)和一个电子装置(我们所用的为PFEA112或PFEA113)。压头上有铭牌,写着张力计的型号和额定量程。在PFEA112(3)中需要设置一些参数达到对张力计的设定。长按住可以进入菜单进行设定,具体操作请看说明书,这里只说明几个重要的参数:

1.Nominal Load额定张力,按照压头铭牌上的额定量程设定此参数。

2.清零,一般在穿带前对张力计清零,选择SetZero即可清零

3.包角增益,如果带钢对辊子的包角是90°或者180°,我们很容易设置包角增益。

但是如果带钢对辊子的包角是其他度数时,我们该如何设置包角增益,如图2,压头方向为垂直方向,带钢和辊子的包角为115.35°,带钢的张力为T

这样,入口侧带钢对压头的力为T,出口侧带钢对压头的力为T*Sin(115.35°- 90°)

FR=T+T*Sin25.35°Wrap gain= T/FR=1(1+0.428)=0.7

4. 设置Profibus通讯以及张力计数值读取在Miscellaneous Menu中可以设置Profibus为ON,同时可以设置Profibus地址,测量范围一般默认为10倍的Nominal Load,即0.001*2*Fnom*5000,Fnom表示Nominal Load。

如果在不改变测量范围的时候,张力计的每一位对应的张力值(Load Divsion)为0.001*2*Fnom;所以在MRG中如果用FC796中读取张力计值时,Normalisation High Limit设置为2*Fnom。

实际应用中可以改变张力计的测量范围使张力计测量更精确,例如一个50KN的张力计如果不改变设置测量范围为500KN,但是实际中我们不必要设置这么大的量程,200KN足够了。这个时候可以修改测量范围,相应的Load Division也会同时发生变化,PFEA112会自动算出它的Load Division。对于一个50KN的张力计我们不改变其测量范围时,它的Load Division为100N,如果我们改成200KN时Load Division变成40N。

5. 张力计方向的确定,在校准张力计的同时不要忘记校准力的方向,给压头施加一定的力(请注意压头上标识的是水平还是垂直方向的压头),看实际张力计的显示是正还是负,如果不对需要调换PFEA112与Load Cell之间的接线,每个Load Cell的接线有四根,线号接线顺序一般是3、1、2、4或3、1、4、2。3、1是励磁回路,2、4是测量信号,如果力的方向不对可以调换2,4两根线。

压头是一个焊接钢装置,一般有两种类型的压头:水平类型和垂直类型。当带钢以一定包角通过测张辊时,带钢的张力T将产生两个分量,一个是垂直方向的分量FV,另一个是水平方向的分量FH。如果我们选用水平类型的压头,则可以测出FH;如果我们选用垂直类型的压头,则我们可以测出FV。另外,测量辊和带钢的包角可以获得,从而我们可以计算出带钢的张力。下面分别给出水平类型和垂直类型压头的测量原理:

1.水平类型压头测量原理

如上图所示:压头测量力的大小,一部分取决于带钢的张力T,另一部分取决于带钢的包角,由下列方程式决定:

垂直类型压头测量原理

如上图所示:和水平类型的压头类似,测量力取决于带钢张力T和包角。另外,它和水平类型压头所不同的是测量力还有一部分来自导向辊及轴承的重量,通过内部的电子补偿我们可以得到一个与带钢张力成正比的测量信号。测量力由下列方程计算:

其中:FR: 在测量方向的张力分量

Frtol: 在测量方向的合力

FV: 垂直于测量方向的张力分量

FVtol: 垂直于测量方向的合力

T: 带钢张力

Tare: 辊子及轴承的重量

α、β: 导向辊和带钢的包角