γ射線測(cè)厚儀的原理及維護(hù)

溫方金　況國(guó)明

摘要：本文介紹了中厚板行業(yè)普遍使用的γ射線測(cè)厚儀的原理，總結(jié)了多年來(lái)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，具體介紹了射源快門打不開、測(cè)量值異常、射源衰減、無(wú)法標(biāo)定等故障的分析、處理過(guò)程。

關(guān)鍵詞??中厚板;測(cè)厚儀;γ射線;測(cè)量傳感器

1.前言

γ射線測(cè)厚儀在中厚板線廣泛使用，因其能較好地適應(yīng)軋機(jī)區(qū)的惡劣環(huán)境，測(cè)量穩(wěn)定、精度高，測(cè)量值還作為軋機(jī)厚度控制模型的反饋值，對(duì)提高軋機(jī)控制系統(tǒng)的厚度控制精度發(fā)揮重要作用。

2005年，我廠建成了1套3800mm單機(jī)架寬厚板軋機(jī)，機(jī)后配置了一套德國(guó)IMS公司的γ射線單點(diǎn)測(cè)厚儀。測(cè)厚儀運(yùn)行總體良好，但也出現(xiàn)過(guò)射源打不開、元器件損壞、測(cè)量偏差大、無(wú)法標(biāo)定等故障。

2 .γ射線測(cè)量法原理

射線穿透物質(zhì)時(shí)的衰減規(guī)律是射線測(cè)厚儀的理論基礎(chǔ)。探測(cè)器（電離盒）將射線強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)橐子跈z測(cè)、處理和傳輸?shù)碾娏孔兓疘m，當(dāng)γ射線投射到被測(cè)物后，一部分射線為被測(cè)物吸收，一部分射線穿過(guò)被測(cè)物，穿過(guò)被測(cè)物后的射線強(qiáng)度，在物質(zhì)成分一定的情況下，和被測(cè)物的厚度和密度有關(guān)，若被測(cè)物的密度已知時(shí)，則可根據(jù)檢測(cè)到的射線強(qiáng)度計(jì)算出被測(cè)物質(zhì)的厚度。由于鋼板溫度高，裝于軋機(jī)后的射線測(cè)厚儀還要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，才能得到鋼板的冷態(tài)厚度。

3.故障處理案例

3.1射源快門打不開

現(xiàn)象：在電腦頁(yè)面“Gauge Control”上點(diǎn)擊“Open”按鈕，“Open”按鈕不能變黃色（射源打開接近開關(guān)沒(méi)感應(yīng)到信號(hào)）。

處理：檢查氣源壓力是否正常。檢查供測(cè)厚儀壓縮空氣管路上的各級(jí)氣動(dòng)三聯(lián)件壓力表的壓力指示，清洗過(guò)濾器，氣源壓力無(wú)異常;檢查控制快門開關(guān)壓縮氣的電磁閥，拆下出氣口軟管，電磁閥得電時(shí)出氣壓力感覺正常;軟管重新接好，在安靜狀態(tài)下，人貼近測(cè)量車下臂聽到微弱的漏氣聲，判斷軟管開裂;更換軟管（比較麻煩，要拆開射源上方的水冷蓋板，必須穿戴好防護(hù)服、圍脖、手套、眼鏡），之后快門開關(guān)正常。

考慮到放射安全風(fēng)險(xiǎn)，為了避免同樣的故障再次出現(xiàn)，我們已將軟管連接改成銅管連接。

3.2厚度測(cè)量異常

現(xiàn)象：測(cè)量值比實(shí)際厚度小幾毫米，有時(shí)又自動(dòng)恢復(fù)正常。剛開始隔幾天出現(xiàn)一次異常，之后越來(lái)越頻繁，一天幾次。

處理：觀察電腦頁(yè)面“Measuring Channels”上的數(shù)據(jù)，在射源打開、測(cè)量車處無(wú)軋件時(shí)，B1、B2兩個(gè)通道的MM1值只有8300多，與各自的CS值不符（正常時(shí)CS≈MM1/10000-0.01），如圖2。

剛開始考慮射源快門沒(méi)有完全打開，檢查相關(guān)的壓縮空氣管路、閥門、壓力正常。射源罐及其附屬機(jī)構(gòu)、部件也可能存在問(wèn)題，由于放射危害，這些地方不到萬(wàn)不得已不可能去檢查，即使要檢查處理也要請(qǐng)有資質(zhì)的單位人員來(lái)實(shí)施。通過(guò)一些常規(guī)檢查沒(méi)找到問(wèn)題，初步懷疑測(cè)量部分不正常。故障狀態(tài)下，測(cè)量高壓電源為DC1800多伏、DC24V低壓電源均正常。然后，拔掉測(cè)量傳感器DC24V電源插頭，檢查、插緊傳感器盒內(nèi)各插件板及連接線，插回電源插頭，在電腦上操作打開射源，看到MM1值恢復(fù)正常，之后測(cè)厚儀投入使用，測(cè)量正常。

3.3測(cè)量通道報(bào)警

現(xiàn)象：測(cè)量通道報(bào)警有多種情況，其中有一種故障現(xiàn)象，MM1、CZ1都滿量程，均為10000mV。

處理：從現(xiàn)象看，測(cè)量系統(tǒng)出問(wèn)題的可能性較大。測(cè)量高壓電源及低壓電源均正常，檢查傳感器信號(hào)線無(wú)異常。傳感器斷電，檢查傳感器盒內(nèi)各插件板及連接線，感覺右側(cè)一塊小板有些松動(dòng)，將其插緊，再接上電源插頭，過(guò)一會(huì)兒通道報(bào)警消失，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

針對(duì)傳感器的類似接觸不良故障，我們?cè)诤猩w內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)位置粘上適當(dāng)厚度的橡皮，蓋上后抵住直立的插件板，插件板松動(dòng)問(wèn)題得到根本解決。

3.4射源開關(guān)狀態(tài)信號(hào)不正常

現(xiàn)象：電腦畫面上，射源“OPEN”、“CLOSE”指示燈同時(shí)亮，測(cè)厚儀不能使用。

處理：首先我們委托檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)量放射線強(qiáng)度，確認(rèn)射源罐處在關(guān)閉狀態(tài)，然后開始檢查處理問(wèn)題。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)冷卻水皮管漏水，使射源罐部分被淹，罐體執(zhí)行機(jī)構(gòu)及附著的接近開關(guān)、電路板及插頭等電氣元件浸水。處理好漏水后，將測(cè)量車開進(jìn)工作位置，讓浸水部件自然烘干，射源開關(guān)指示燈還不正常。經(jīng)過(guò)分析，我們嘗試用驅(qū)動(dòng)射源開閉的電磁閥DO數(shù)字量輸出，并行驅(qū)動(dòng)一個(gè)外加的繼電器，將繼電器的常開、常閉觸點(diǎn)信號(hào)取代實(shí)際的接近開關(guān)信號(hào)，分別間接反映射源打開、關(guān)閉狀態(tài)，測(cè)試成功。測(cè)厚儀修復(fù)投入正常使用。

3.5預(yù)吸收標(biāo)定失敗

為了保證測(cè)量精度，測(cè)厚儀需定期進(jìn)行預(yù)吸收標(biāo)定（Preabsorber Standardisation），經(jīng)過(guò)清掃、維修后要即時(shí)做標(biāo)定。標(biāo)定前，先在射源打開的情況下，觀察MM1的值，最好要9350mV以上（最大也要在9750mV以內(nèi)），否則標(biāo)定時(shí)CS值會(huì)小于0.92，而只有CS值>0.92才能標(biāo)定成功。如果MM1值偏小，要打開傳感器盒，調(diào)整放大板上對(duì)應(yīng)B1、B2通道的電位器，順時(shí)針調(diào)MM1值增大、逆時(shí)針調(diào)MM1值減小，每次調(diào)整要記住旋鈕原來(lái)的位置。一般電位器調(diào)一圈，MM1值變化接近200mV，當(dāng)MM1值變化不明顯時(shí)，意味著放大電路接近飽和狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)將旋鈕調(diào)回原位置。

測(cè)厚儀使用十幾年后，CS值怎么也調(diào)不到0.92以上，預(yù)吸收標(biāo)定總是失敗。這是因?yàn)樯湓碈s137半衰期大數(shù)是30年，強(qiáng)度大幅下降，傳感器信號(hào)放大倍數(shù)已經(jīng)到頂了。IMS公司提供了兩個(gè)解決方案，一是更換射源，二是更換傳感器。考慮到射源進(jìn)口使用需多個(gè)部門嚴(yán)格審批，舊射源處置特別困難、費(fèi)用高昂，我們選擇升級(jí)更換傳感器方案。為此，IMS公司量身定做了新的傳感器，更換后，CS值能夠調(diào)上去了，而且有一定的放大余量以彌補(bǔ)射源的持續(xù)衰減。

3.6其它故障分析處理

γ射線測(cè)厚儀測(cè)量車體的防護(hù)至關(guān)重要，防護(hù)不好會(huì)造成一系列后果。我廠的測(cè)厚儀就出現(xiàn)過(guò)被異常彎曲的鋼板撞擊過(guò)，之后不斷地出故障。一是MM1值顯著降低、很難調(diào)大，檢查發(fā)現(xiàn)電離盒傾倒，重新復(fù)位后才正常;二是B1測(cè)量通道MM1值很不穩(wěn)定，分析可能哪里接觸不良，后檢查傳感器盒，發(fā)現(xiàn)信號(hào)線焊接處斷，重新焊接處理。

測(cè)厚儀的點(diǎn)檢維護(hù)要常態(tài)化。有時(shí)在檢修位MM1值正常，在工作位MM1值下降較多，要檢查γ射線發(fā)射接收的路徑上是否有框架部分阻擋、其它物件阻擋等情況;有時(shí)使用一段時(shí)間后MM1值突然變小，應(yīng)檢查是否有氧化鐵皮掉在射源部位。有一次，有瞬時(shí)測(cè)量值顯示，但沒(méi)有測(cè)量曲線及平均值，檢查發(fā)現(xiàn)是測(cè)厚儀接收到的輥道速度信號(hào)為0，這樣鋼板長(zhǎng)度為0，也就不能顯示測(cè)量曲線及進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，最后發(fā)現(xiàn)是輥道變頻器報(bào)警，無(wú)速度信號(hào)輸出。

4.結(jié)束語(yǔ)

（1）γ射線測(cè)厚儀采用活度為50居里的Cs137放射源，屬于高放射危險(xiǎn)的設(shè)備，要有安全可靠的防護(hù)設(shè)施、及科學(xué)細(xì)致的檢修保養(yǎng)流程。

（2）設(shè)備故障常見的有傳感器損壞或內(nèi)部接插件松動(dòng)，氣動(dòng)管路漏氣或氣缸、電磁閥等元件損壞，高壓電源損壞，電離盒損壞，射源衰減等。

（3）通過(guò)觀察MM1值的變化情況、及與CS值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能比較準(zhǔn)確地判斷故障的原因及具體部位。