Primjena infracrvenog termometra u proizvodnji valjaka čelika
1. Uvod
U modernom proizvodnom procesu valjanja čelika, kako bi se osigurala fizička kvaliteta čeličnog lima, kontrolirano valjanje i hlađenje čeličnog lima zahtijeva određena sredstva mjerenja i detekcije temperature. Karakteristike visoke preciznosti i snažne pouzdanosti infracrvenog termometra mogu pružiti učinkovito, točno i pouzdano mjerenje temperature čelične ploče, kako bi se poboljšala kvaliteta proizvoda, smanjila potrošnja i povećala produktivnost.
2. Sastav infracrvenog termometra
Infracrveni termometri, također poznati kao termometri infracrvenog zračenja, određuju temperaturu mjerenog objekta mjerenjem elektromagnetskog zračenja objekta, koje dolazi od energije sadržane u objektu. Za industrijske primjene bavimo se infracrvenim zračenjem koje se proteže od kraćih valnih duljina vidljive svjetlosti do infracrvene svjetlosti do 20 μm. Stoga je infracrveni termometar (radijacijski termometar) uređaj koji kvantificira energiju zračenja i koristi izlazni električni signal za izražavanje odgovarajuće temperature.
2.1 Optički sustav
Optički sustav je važan dio infracrvenog termometra. Njegove glavne funkcije su: konvergencija energije zračenja, usmjeravanje prema meti koja se mjeri, određivanje vidnog polja termometra i određeni učinak brtvljenja na unutarnjoj strani termometra.
2.2 Infracrveni detektor
Infracrveni detektor je središnji dio infracrvenog termometra. Infracrveni detektor prima energiju zračenja mjerenog objekta kroz leću objektiva, pretvara energiju zračenja u električni signal i na kraju naknadnom obradom dobiva temperaturu površine mjerenog objekta.
2.3 Obrada signala
Infracrveni detektor pretvara infracrveno zračenje u električni signal, koji se šalje u dio za obradu signala, a ulazi u mikroprocesor preko pretpojačala i A/D pretvorbe. U isto vrijeme, signal kompenzacije temperature okoline također ulazi u mikroprocesor, a mikroprocesor ga linearizira. Nakon obrade, ekološke kompenzacije i korekcije emisivnosti, dobiva se ispravljeni izlazni signal.
2.4 Prikaz izlaza
U praktičnim primjenama, temperaturni signal koji daje procesor koristi se na dva načina: jedan je da se prikaže na zaslonu; drugi je slanje temperaturnog signala industrijskom upravljačkom sustavu kako bi se ostvarila kontrola proizvodnog procesa, a postoje i dva načina da se to koristi u isto vrijeme.
Različite vrste termometara mogu prikazati vrijednosti u stvarnom vremenu, maksimalne vrijednosti, minimalne vrijednosti, prosječne vrijednosti i razlike, a također mogu prikazati postavljene vrijednosti emisivnosti, postavljene vrijednosti alarma itd., a također mogu prikazati temperaturne krivulje i toplinske karte nakon softverske obrade čekati. Najčešće korišteni termometri su strujni izlaz 0-20mA ili 4-20mA. Ako je potreban naponski signal, strujni signal također se može pretvoriti i skalirati.
3. Odabir infracrvenog termometra
U industrijskim primjenama često se između pirometra i mjerenog cilja nalaze neki mediji koji mogu oslabiti ili čak potpuno blokirati zračenje površinske energije mjerenog cilja, a pirometar može mjeriti samo cilj koji "vidi". Naši fiksni termometri koji se često koriste uglavnom uključuju sljedeće kategorije:
① Širokopojasni termometar ili širokopojasni termometar, njegov spektralni raspon odziva ograničen je optičkim sustavom, koji se uglavnom koristi za mjerenje niske temperature, opremljen detektorom sa širokim spektralnim rasponom odziva.
② Odaberite tračni termometar, njegova valna duljina odziva ograničena je filtrom, a opseg odziva detektora može se odabrati prema potrebama aplikacije.
③ Kratkovalni termometar može smanjiti pogrešku mjerenja kada se promijeni emisivnost. Ovdje spomenuti kratki val relativan je i može biti valne duljine od 0,6 μm na temperaturi od 1500 K ili valne duljine od 3 μm na temperaturi od 300 K.
④ Kolorimetrijski termometri, poznati i kao dvobojni termometri, imaju bolje rezultate mjerenja kada se koriste u "vrlo prljavim atmosferama".
Kod odabira termometra, osim potrebnog raspona temperature, dva parametra termometra "postotak promjene temperature" i "postotak promjene emisivnosti" također su vrlo bitna za točan odabir termometra:
① Postotak promjene temperature termometra odnosi se na promjenu izlazne vrijednosti objekta zbog promjene temperature. Za infracrvene termometre, što je veći postotak promjene temperature, to je veća njihova osjetljivost.
② Postotak promjene emisivnosti odnosi se na promjenu izlazne vrijednosti instrumenta kada se emisivnost izmjerenog cilja promijeni. Budući da se emisivnost čelične ploče mijenja nasumično unutar određenog raspona pri određenoj valnoj duljini i temperaturi tijekom procesa valjanja čelika, promjena izlazne vrijednosti termometra uzrokovana promjenom emisivnosti nije stvarna promjena temperature cilja. Stoga je također potrebno prilagoditi postotak promjene emisivnosti.
4. Specifična primjena
Uzmimo za primjer detekciju temperature u Jinan Iron and Steel Plate Plant tijekom kontroliranog valjanja i kontroliranog hlađenja u procesu grube obrade: ukupno četiri kompleta LAND infracrvenih termometara instalirana su nakon kutije za uklanjanje kamenca, prije grube tvornice, te prije i nakon uređaja za hlađenje vodene zavjese nakon mlina za grubu obradu . Komore za uklanjanje kamenca pružaju savršenu priliku za mjerenje temperature čeličnih ploča bez kamenca. Prije nego što čelična trupac uđe u valjaonicu, gotovo sva željezna ljuska itd. se ispere raspršenom vodom pod visokim pritiskom, što osigurava čistu površinu za proces valjanja. Sonda počinje mjeriti stvarnu temperaturu na površini čelične ploče kako bi osigurala da je ta temperatura unutar granice valjanja i postavila parametre valjanja.
Glavni problemi s kojima se susreću su: (1) odrediti razuman položaj beskontaktne sonde tako da se utjecaj spreja iz kutije za uklanjanje kamenca i prisutnost oksida svede na minimum; (2) sondu i postolje mlina također treba držati na određenoj udaljenosti kako bi se spriječilo da prskanje oksida tijekom procesa valjanja čelične ploče uzrokuje oštećenje sonde; (3) voda i zaostali kamenac mogu formirati hladnije područje na površini gredice, što rezultira promjenama u očitanjima.
Princip mjerenja temperature zračenja je: termometar može mjeriti samo metu koju "vidi". Postoje dva načina rješavanja apsorpcije zračenja plinom. Jedan je korištenje peep cijevi i pročišćivača zraka za pružanje bežičnih prepreka vizualnom putu; drugi je odabrati radni pojas na koji medij ne utječe. Kao odgovor na ove probleme, odabrali smo M1/R1 kratkovalne sonde u sustavu LAND product SYSTEM visoke kvalitete i reputacije - kako bi se izbjegao utjecaj apsorpcije vodene pare; mala veličina cilja i funkcija brzog odziva - ciljat će na oksidaciju na površini gredice Vruća meta između željeznog lima i "crne vode" i čini da procesor signala koristi funkciju zadržavanja vršne vrijednosti kako bi se osigurala točnost i kontinuitet mjerenja temperature za u najvećoj mjeri, čak i ako je cilj djelomično zaklonjen ili potpuno izvan vidokruga, mjerenje temperature. Rezultat će također zadovoljiti zahtjeve, tako da izlaz sustava može pratiti stvarnu temperaturu čelične ploče; izlaz sonde visoke razine slabi utjecaj elektroničkih smetnji i ovaj se izlaz može izravno koristiti kao prikaz konačne temperature; položaj sonde trebao bi biti što je moguće bliže ulazu u mlin, čime se izbjegavaju smetnje od prskanja vode za hlađenje i kretanja tijekom otvaranja.
