Haehne产品基本知识及应用.pdf

带材张力测量系统基本资料 张力传感器利用应变原理作为测量单元，使用高稳定直流源（电压源或电流源）进行激励，可获得对力的变化（或负载变化）的快速反应张力测量系统除用于现代高速冷连轧带钢轧机外，还可用于有色金属带材轧机、造纸机、纺织机以及其他工业的带材张力的精确测量和控制 张力测量基本原理： 在钢铁行业对带材张力进行张力检测时，张力传感器既可用于垂直法张力测量，又可用于水平法进行张力测量 张力测量原理：带材（带钢或纸带）张紧在张力辊上，张力辊安装在张力传感器上，根据张力传感器的工作形式，既可通过测量水平分力、也可通过测量垂直分力来测量带材的张力 其中；T- 代表张力，张力辊加轴承座的重量用电气法补偿 如果使用垂直式张力传感器，则通过测量张力的垂直分力 FV 来测量张力；如果使用水平式张力传感器，则通过测量张力的水平分力 FH 来测量张力 图 2 张力测量原理 1 带材张力测量系统基本资料 如果带材通过张力辊的夹角恒定（已知），则传感器的输出信号与张力的大小成正比则可测得张力大小 测量方向的分力计算如下： FV=T(sinα+sin β)+FT （垂直法） 则 T=Fv-FT/(sinα+sin β) α β T T FT FV图 2a 垂直式张力传感器测量原理 FH=T（conα -conβ）（水平法） 则 T=FH/ （con α-conβ） z 注释：水平法仅适用于 α≠ β 的情况。

α β T FH FT 图 2b 水平式张力传感器测量原理 张力传感器的工作原理： Haehne 的张力传感器的工作原理为电阻应变原理：当传感器的弹性体在测量方向受到力（ F）的作用时，弹性体发生变形（△L），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换成电压或电流的变化（△V 或△I ），在经过信号放大处理之后从而测出力的大小， 即：F －△R －△Ｖ（△F ） 即：F=K ×△U 或者 F=K×△I 其中：△U ——电桥输出电压变化 △I ——电桥输出电流变化 △F ——传感器所受力的大小 K——比例系数 基本原理详解: 虎克定理：（物体在弹性限度内，其受到张力的大小 F 与其伸长 e 成正比，即 F=ke，其中 k为常数若施力过大，超过了弹性极限，弹性体就会出现塑性变形（作用力消失后不能完全复原的一种形变）或导致弹性体断裂） 2 带材张力测量系统基本资料 海纳（HAEHNE ）的全系列传感器均采用（双曲梁原理） 3 带材张力测量系统基本资料 惠斯登电桥：能极其精确地测量微小扰动，无需温度补偿输出电压与所施压力成比例。

参数定义： 标称负荷（Fnom ）：即传感器设计要求的测量力的值 滞后：当加负荷从 0→Fnom →0 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：传感器的输出信号曲线与理想的传感器的输出信号曲线（即零与标称负荷时输出信号两点连线）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：为多次重复加某一负荷时，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 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量，以占高度的比例表示 U U U 灵敏度误差 滞后误差 F零点漂移 F F 图 3-2A滞后误差 图 3-2A 温度特性 图 3-2A 非线性误差 非线性误差 4 带材张力测量系统基本资料 拿此次鞍钢采购的 RKS 型号参数为例： RKS 参数如下： 额定张力： 1MN,2MN,5MN,10MN过载保护（以额定张力为基准）： 160 %最大过载（以额定张力为基准）： 200%综合误差： 1%v.E规格输出电压： 1mv/v应变片电阻值： 350 Ω 公称环境温度： + 10 ~ + 60 ° C适用温度范围： -10 ~ + 75 ° C输入电压： 10 V DC外箱防护等级： IP67关键参数详解： 额定张力: 指此款传感器设计时的额定张力检测范围，通常根据客户的要求选定型号，如客户需检测的最大张力是 3MN，相应的我们就选用我们型号序列中额定张力大于 3MN 并最接近 3MN 的型号。

过载保护： 设备运行过程中存在很多不稳定因素，经常会发生瞬间张力大于额定张力的情况，过载保护相当于选定型号张力传感器在设计时的一个安全系数，如 RKS 的过载保护是 160%即系统瞬间张力在大于额定张力 160%的范围内，此款张力传感器仍能正常工作 最大过载： 通常传感器在设计时都会考虑在突然发生很大张力（大于过载保护范围的张力）的情况下对传感器做机械保护，如前所述，传感器采用双曲梁及应力应变原理制造，存在弹性体在遇到大张力时发生塑性变形的情况( 见上面的虎克原理图) Haehne 采用特殊的机械挡块设计，在发生大张力时转移弹性体所承受的张力，如 RKS 系列，最大过载为 200%，即所受张力为额定张力 2 倍时，传感器不会发生损坏 综合误差： 是之前所述滞后误差、非线性误差、零点温度漂移等误差的综合，具体参数较繁杂，不再详述 应变片电阻值： 指内部应变片的电阻值 规格输出电压： 指传感器输出信号的模式 公称环境温度： 指设定误差检测范围内温度范围，即此传感器的各项参数依此温度范围设定 适用温度范围： 指传感器的适用温度范围 输入电压： 指电桥输入电压值 外箱防护等级： 指传感器的防爆等级，在一些对环境要求严格的场合，对传感器都有防爆的要求（通常根据具体的环境要求评定传感器需达到的防护等级）。

四、RKS 轧制力传感器具体应用分析： Haehne 对应于钢铁行业应用的张力传感器型号包括 BZH、BZV、RKS 等系列下面我详细讲解一下此次鞍钢订购的 RKS 的应用情况： RKS 应用点包括压光机、涂布机，在钢铁行业主要用于对轧机的径向轧制力进行检测，行业内对此种传感器有另一种叫法：轧制力传感器，也有称测压头的此种传感器的最大特点是力检测范围大，如 RKS 02 可检测高达 4MN=400000N 的压力 5 带材张力测量系统基本资料 以下是轧制力传感器在轧机上的应用图片， 市场情况分析： 钢铁行业用轧制设备中，通常在高速、高精度轧机上才会采用张力传感器对轧制力进精密检测与控制，此类精密轧制设备基本以进口为主，最著名的生产商是德国 SMS（西马克德马格）我所知道的国外轧制力传感器等与 Haehne 产品类似的生产商有 ABB，KELK 、TWS等 此类特殊的传感器通常以工程配套的形式与轧机设备配套，我们的推广对象应以国内轧机生产商、轧机自动控制工程公司、轧机自动控制研究院为主。