ABB PFTL101B 20KN（部件号：3BSE004203R1） 是ABB集团传动与控制部门旗下的一款大容量、高刚性张力测量传感器（俗称“重型张力头”）。该型号是PFTL 101B系列成员，额定测量能力高达20千牛（kN）。它采用高强度的机械结构和高性能应变片技术，专为测量和控制重型卷材处理应用中的巨大张力而设计，例如在钢铁轧制、重型电缆制造、宽幅橡胶或复合材料生产等领域，将强大的机械力精准转换为标准的4-20mA电信号，是实现大张力精密闭环控制的核心反馈元件。
应用场景：
在一家大型钢铁企业的冷轧带钢生产线中，钢卷在开卷、轧制和卷取过程中需要承受数十千牛的巨大张力。张力控制的稳定性直接决定了带钢的板形、厚度均匀性和表面质量。过去，由于缺乏可靠的大吨位高精度张力测量手段，张力控制主要依赖于电流折算和模型估算，在动态加减速和卷径变化时，张力波动明显，导致带钢跑偏、翘曲甚至断带事故频发。为攻克这一难题，生产线在卷取机和开卷机的浮动辊臂上，集成了 ABB PFTL101B 20KN 张力传感器。传感器坚固的合金钢壳体承受住了巨大的静态负载和轧制震动。它实时、精确地检测高达20KN的张力变化，并将毫伏级的应变信号放大、线性化，输出稳定的4-20mA信号，直接送至 ABB ACS880 多传动系统的张力控制卡。该系统根据此高保真反馈信号，实时动态调整主传动和卷取电机的转矩，实现了从低速穿带到高速轧制的全流程恒张力精确控制。改造后，带钢板形质量显著提升，厚度公差控制更为严格，断带率下降了超过60%，成材率和生产效率大幅提高。轧钢工艺工程师表示：“PFTL101B 20KN 就像给我们的轧机装上了精准的‘力觉神经’，以前模糊的‘感觉’变成了现在清晰的‘数据’，控制起来底气十足。”
核心参数速览：
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
产品型号 | PFTL101B （量程：20 kN） |
制造商部件号 | 3BSE004203R1 |
制造商 | ABB（瑞士） |
产品类别 | 重型张力测量传感器/变送器 |
额定张力 (FN) | 20 kN (约2040 kgf / 2.04吨力) |
安全过载 | 通常可达 150% FN (30 kN) 甚至更高，抗冲击能力强 |
极限过载 | 更高，确保在极端异常情况下传感器结构不被破坏 |
输出信号 | 4-20 mA 两线制模拟量输出，与张力线性对应，抗干扰能力强 |
供电电压 | 标准两线制回路供电，范围通常为 10-30 V DC |
综合精度 | 高精度等级，典型值 ≤ ±0.5% FS（包括非线性、滞后和重复性） |
非线性与滞后 | 极小（通常<0.1% FS），保证测量的一致性和可重复性 |
机械接口 | 重型设计，通常配备高强度合金钢安装块和大型螺栓孔，适用于承受大弯矩和侧向力的重型浮动辊轴承座 |
电气连接 | 高强度屏蔽电缆直接引出 或 重载密封接头，电缆护套耐磨耐油 |
防护等级 | 通常高达 IP66/IP67，完全防尘、防高压水喷射，适应多尘、潮湿、油污的轧钢环境 |
环境温度 | 宽工作温度范围，如 -20°C 至 +80°C，适应车间高温环境 |
核心特性 | 超高强度合金钢本体、优化的抗侧向力/弯矩设计、卓越的长期稳定性、重型工业级防护 |
技术原理与创新价值：
ABB PFTL101B 20KN 的价值在于其将高精度测量与重型工业应用的极端机械要求完美结合。
创新点1：针对大吨位优化的高刚度弹性体与应变片布置。 与小型传感器不同，PFTL101B 20KN 的弹性体结构经过有限元分析优化，在承受数吨载荷时，既能产生足够供应变片测量的微应变，又具备极高的刚度以减小形变带来的安装误差。其内部采用特殊布置和温度补偿的全桥应变计，不仅灵敏度高，更能有效抵消温度变化和非轴向载荷干扰，确保在冷热交替、振动剧烈的轧钢车间里，输出信号依然精准、稳定、漂移极小。
创新点2：专为重载工况设计的坚固机械结构与安装界面。 传感器本体采用高强度合金钢锻造或精密加工而成，具有极高的屈服强度和疲劳寿命。其安装接口（如大型沉孔、加强筋）专门设计以匹配重型浮动辊轴承座，确保巨大的张力能通过坚固的机械连接有效、无损失地传递到传感元件，同时最大限度地抑制由设备振动、辊子不对中产生的有害侧向力和弯矩，这是保证大吨位传感器长期可靠性和测量精度的关键。
创新点3：强化的环境耐受性与信号完整性。 为了应对钢厂恶劣的环境（金属粉尘、冷却液、高温、高压冲洗），PFTL101B 20KN 拥有极高的防护等级（IP67）和耐油耐腐蚀的电缆护套。其内部电路经过强化处理，输出抗干扰能力强的4-20mA电流信号，即使是在变频器、大电流母线等强电磁干扰源附近，也能保证长距离信号传输的高信噪比和完整性，为控制系统提供可信赖的决策依据。
应用案例与行业价值：
案例一：港口重型钢丝绳/缆索制造机的张力控制。
在制造用于大型港口起重机、斜拉桥的巨型钢丝绳或缆索时，多股钢丝的预张力和最终成缆的合股张力需要极其精确和稳定的控制，张力波动会直接影响产品的破断拉力、均匀性和使用寿命。一台重型合股机采用了 ABB PFTL101B 20KN 传感器来监测合股过程中的核心张力。传感器承受着数千公斤的拉力，其超高精度和稳定性确保了每根钢丝的张力均匀一致。通过与 ABB ACS800 变频器的闭环配合，系统实现了即使在放线盘卷径大幅变化和启动/停止时，张力也能保持恒定。这使得生产出的重型缆索达到了远超国际标准的一致性，产品竞争力大幅提升。生产总监表示：“对于这种高价值、高安全要求的产品，张力控制是灵魂。PFTL101B 20KN 为我们提供了前所未有的控制精度和过程可追溯性。”
行业价值： 在重型冶金、电缆、橡胶、造纸及重型材料加工行业，大张力（数吨至数十吨）的精确、稳定控制是保证产品质量、设备安全和生产效率的核心工艺。ABB PFTL101B 20KN 这类重型张力传感器的价值在于，它将不可见的巨大力量转化为可精确测量和控制的电信号，从而使得自动化系统能够：
提升产品质量：消除张力波动导致的厚度不均、板形不良、结构松散等问题。
保障生产安全：防止因张力失控导致的断带、断线、堆钢等重大设备事故和人身伤害。
提高生产效率：实现高速稳定运行，减少因张力问题引起的降速和停机。
降低原材料损耗：精确控制张力可减少边料和废品，直接节约成本。
相关产品组合方案：
构建一个针对重型应用的大张力闭环控制系统，围绕 ABB PFTL101B 20KN 需要以下关键组件协同：
ABB ACS880 多传动系统 或 ACS800 变频器：配备高级张力控制选件（如ADV-APPM张力控制卡），作为系统的控制核心，处理 PFTL101B 信号并驱动大功率电机。
重型浮动辊装置与轴承座：专门设计用于承受高张力，其结构刚度和轴承规格必须与20KN量程匹配，并将纯张力有效传递给传感器。
ABB 张力控制应用宏/软件：如“Winder”或“Unwinder”应用宏，预编程了成熟的锥度张力、惯量补偿等算法，简化工程实施。
高精度绝对值编码器：用于测量实时卷径，是计算锥度张力（Taper Tension）的必要输入。
重型安装附件：包括特制的高强度连接销轴、垫片和紧固件，确保机械连接的万无一失。
信号隔离放大器（如需要）：在超长距离或极端干扰环境下，可使用ABB或第三方信号隔离器对4-20mA信号进行保护和增强。
人机界面（HMI）与SCADA系统：用于设定张力参数、显示实时曲线、报警和历史数据记录。
ABB 其他量程的PFTL101系列传感器：如 PFTL101B 10KN, 50KN 等，以满足同一生产线不同工位（如开卷、中间拉伸、卷取）的不同张力测量需求。
安装维护与全周期支持：
ABB PFTL101B 20KN 的安装是一项需要专业知识和工具的精密重型机械作业。必须确保传感器只承受其设计方向的纯张力载荷，严格避免任何侧向力、扭力或弯矩。安装面必须平整、清洁且有足够的刚度。所有连接螺栓必须使用扭矩扳手按规定的高扭矩值拧紧。安装后，必须进行系统的机械调零和电气标定，通常需要使用经过认证的测力仪或标准砝码在专业平台上进行，并将标定参数准确输入控制系统。
日常维护重点是定期进行机械检查：检查所有紧固件是否松动、传感器本体有无明显变形或裂纹、电缆及接头有无磨损或破损。在计划停机时，可进行零点校准检查。
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