Aplikace infračerveného teploměru ve výrobě ocelových válcovaných výrobků
1. Úvod
V moderním procesu výroby válcování oceli, aby byla zajištěna fyzická kvalita ocelového plechu, vyžaduje řízené válcování a chlazení ocelového plechu určité prostředky pro měření a detekci teploty. Charakteristiky vysoké přesnosti a vysoké spolehlivosti infračerveného teploměru mohou poskytnout účinné, přesné a spolehlivé měření teploty ocelového plechu, aby se zlepšila kvalita produktu, snížila spotřeba a zvýšila produktivita.
2. Složení infračerveného teploměru
Infračervené teploměry, známé také jako teploměry s infračerveným zářením, zjišťují teplotu měřeného objektu měřením elektromagnetického záření objektu, které pochází z energie obsažené v objektu. Pro průmyslové aplikace se zabýváme infračerveným zářením od kratších vlnových délek viditelného světla po infračervené světlo do 20 μm. Infračervený teploměr (radiační teploměr) je proto zařízení, které kvantifikuje energii záření a využívá výstup elektrického signálu k vyjádření jeho odpovídající teploty.
2.1 Optická soustava
Optický systém je důležitou součástí infračerveného teploměru. Jeho hlavní funkce jsou: konvergence zářivé energie, zaměření na cíl, který má být měřen, určení zorného pole teploměru a určitý těsnící účinek na vnitřní straně teploměru.
2.2 Infračervený detektor
Infračervený detektor je základní částí infračerveného teploměru. Infračervený detektor přijímá zářivou energii měřeného objektu přes čočku objektivu, převádí energii záření na elektrický signál a nakonec následným zpracováním získá povrchovou teplotu měřeného objektu.
2.3 Zpracování signálu
Infračervený detektor převádí infračervené záření na elektrický signál, který je odeslán do části pro zpracování signálu a prostřednictvím předzesilovače a A/D převodu vstupuje do mikroprocesoru. Současně je do mikroprocesoru rovněž přiváděn signál kompenzace okolní teploty, který je mikroprocesorem linearizován. Po zpracování, kompenzaci prostředí a korekci emisivity se získá opravený výstupní signál.
2.4 Výstup displeje
V praktických aplikacích se teplotní signál poskytovaný procesorem používá dvěma způsoby: jedním je zobrazení na displeji; druhý je poslat teplotní signál do průmyslového řídicího systému pro realizaci řízení výrobního procesu a existují také dva způsoby, jak jej použít současně.
Různé typy teploměrů mohou zobrazovat hodnoty v reálném čase, maximální hodnoty, minimální hodnoty, průměrné hodnoty a rozdíly a mohou také zobrazovat nastavené hodnoty emisivity, nastavené hodnoty alarmů atd. a mohou také zobrazovat teplotní křivky a tepelné mapy po softwarovém zpracování Počkejte. Nejčastěji používané teploměry jsou 0-20mA nebo 4-20mA proudový výstup. Je-li požadován napěťový signál, lze také převést a škálovat proudový signál.
3. Výběr infračerveného teploměru
V průmyslových aplikacích se často mezi pyrometrem a měřeným cílem nachází nějaká média, která mohou zeslabit nebo dokonce zcela blokovat vyzařování povrchové energie měřeného cíle a pyrometr může měřit pouze cíl, který „vidí“. Naše běžně používané pevné teploměry zahrnují především následující kategorie:
① Širokopásmový teploměr, nebo širokopásmový teploměr, jeho rozsah spektrální odezvy je omezen optickým systémem, používaným hlavně k měření nízkých teplot, vybaveným detektorem se širokým rozsahem spektrální odezvy.
② Vyberte pásmový teploměr, jeho vlnová délka je omezena filtrem a pásmo odezvy detektoru lze vybrat podle potřeb aplikace.
③ Krátkovlnný teploměr může snížit chybu měření při změně emisivity. Zde zmíněná krátká vlna je relativní a může to být vlnová délka 0,6 μm při teplotě 1500 K nebo vlnová délka 3 μm při teplotě 300 K.
④ Kolorimetrické teploměry, známé také jako dvoubarevné teploměry, mají lepší výsledky měření při použití ve „velmi špinavé atmosféře“.
Při výběru teploměru jsou pro přesný výběr teploměru kromě požadovaného teplotního rozsahu velmi důležité také dva parametry teploměru „procento změny teploty“ a „procento změny emisivity“:
① Procento změny teploty teploměru se vztahuje ke změně výstupní hodnoty objektu v důsledku změny teploty. U infračervených teploměrů platí, že čím větší je procento změny teploty, tím vyšší je jeho citlivost.
② Procento změny emisivity se vztahuje ke změně výstupní hodnoty přístroje, když se změní emisivita měřeného cíle. Vzhledem k tomu, že se emisivita ocelového plechu v průběhu procesu válcování oceli náhodně mění v určitém rozmezí při určité vlnové délce a teplotě, není změna výstupní hodnoty teploměru způsobená změnou emisivity skutečnou změnou teploty cíle. Proto je také nutné upravit procento změny emisivity.
4. Specifická aplikace
Vezměme si jako příklad detekci teploty závodu na výrobu železa a ocelových plechů Jinan během řízeného válcování a řízeného chlazení v procesu předválcovací stolice: celkem čtyři sady infračervených teploměrů LAND jsou instalovány za odvápňovací box, před předhrubovací stolici a před a za chladicím zařízením vodní clony za předválcovacím mlýnem . Odvápňovací komory poskytují dokonalou příležitost pro měření teploty ocelových plechů bez okují. Před vstupem ocelového předvalku do válcovny jsou téměř všechny okují atd. smyty vysokotlakým vodním postřikem, což zajišťuje čistý povrch pro proces válcování. Sonda začne měřit skutečnou teplotu na povrchu ocelového plechu, aby se ujistila, že je tato teplota v mezích válcování, a nastaví parametry válcování.
Hlavní problémy, se kterými se setkáváme, jsou: (1) určení přiměřené polohy bezkontaktní sondy tak, aby byl minimalizován vliv spreje z odvápňovacího boxu a přítomnost oxidů; (2) sonda a válcovací stolice by měly být také udržovány v určité vzdálenosti, aby se zabránilo rozstřikování oxidů během procesu válcování ocelového plechu způsobí poškození sondy; (3) voda a zbytky vodního kamene mohou tvořit chladnější oblast na povrchu předvalku, což má za následek změny v odečtech.
Princip měření radiační teploty je: teploměr může měřit pouze cíl, který „vidí“. Absorpci záření plynem lze řešit dvěma způsoby. Jedním z nich je použití zkumavky a čističe vzduchu k zajištění bezdrátových překážek na vizuální cestě; druhý je zvolit provozní pásmo, které není ovlivněno médiem. V reakci na tyto problémy jsme vybrali krátkovlnné sondy M1/R1 v systému LAND product SYSTEM s vysokou kvalitou a reputací - tak, aby nedocházelo k vlivu absorpce vodní páry; malá velikost cíle a funkce rychlé odezvy – zaměří se na oxidaci na povrchu předvalku Horký cíl mezi železným plechem a „černou vodou“ a přiměje signálový procesor používat funkci uchování špiček k zajištění přesnosti a kontinuity měření teploty. v největším rozsahu, i když je cíl částečně zakryt nebo zcela mimo dohled, měření teploty Výsledek také splní požadavky, takže výstup systému může sledovat skutečnou teplotu ocelového plechu; vysokoúrovňový výstup sondy zeslabuje vliv elektronického rušení a tento výstup lze přímo použít jako zobrazení konečné teploty; Umístění sondy by mělo být co nejblíže ke vstupu do mlýna, zabrání se tak rušení rozstřikem chladicí vody a pohybem při otevírání.
