Aplikácia infračerveného teplomera vo výrobe valcovania ocele
1. Úvod
V modernom procese výroby valcovania ocele, aby sa zabezpečila fyzikálna kvalita oceľového plechu, riadené valcovanie a chladenie oceľového plechu vyžaduje určité prostriedky na meranie a detekciu teploty. Charakteristiky vysokej presnosti a vysokej spoľahlivosti infračerveného teplomera môžu poskytnúť efektívne, presné a spoľahlivé meranie teploty oceľového plechu, aby sa zlepšila kvalita produktu, znížila spotreba a zvýšila produktivita.
2. Zloženie infračerveného teplomera
Infračervené teplomery, známe aj ako teplomery s infračerveným žiarením, určujú teplotu meraného objektu meraním elektromagnetického žiarenia objektu, ktoré pochádza z energie obsiahnutej v objekte. Pre priemyselné aplikácie sa zaoberáme infračerveným žiarením siahajúcim od kratších vlnových dĺžok viditeľného svetla po infračervené svetlo až do 20 μm. Preto je infračervený teplomer (radiačný teplomer) zariadenie, ktoré kvantifikuje energiu žiarenia a využíva výstup elektrického signálu na vyjadrenie jeho zodpovedajúcej teploty.
2.1 Optický systém
Optický systém je dôležitou súčasťou infračerveného teplomera. Jeho hlavné funkcie sú: konvergencia energie žiarenia, zameranie na meraný cieľ, určenie zorného poľa teplomera a určitý tesniaci efekt na vnútornej strane teplomera.
2.2 Infračervený detektor
Infračervený detektor je hlavnou časťou infračerveného teplomera. Infračervený detektor prijíma energiu žiarenia meraného objektu cez šošovku objektívu, premieňa energiu žiarenia na elektrický signál a nakoniec následným spracovaním získa povrchovú teplotu meraného objektu.
2.3 Spracovanie signálu
Infračervený detektor premieňa infračervené žiarenie na elektrický signál, ktorý je odoslaný do časti na spracovanie signálu a cez predzosilňovač a A/D konverziu vstupuje do mikroprocesora. Súčasne je na vstup mikroprocesora aj signál kompenzácie okolitej teploty, ktorý je mikroprocesorom linearizovaný. Po spracovaní, kompenzácii prostredia a korekcii emisivity sa získa opravený výstupný signál.
2.4 Výstup displeja
V praktických aplikáciách sa teplotný signál poskytovaný procesorom využíva dvoma spôsobmi: jedným je jeho zobrazenie na displeji; druhým je odoslanie teplotného signálu do priemyselného riadiaceho systému, aby sa realizovala kontrola výrobného procesu, a sú tiež dva spôsoby, ako ho použiť súčasne.
Rôzne typy teplomerov môžu zobrazovať hodnoty v reálnom čase, maximálne hodnoty, minimálne hodnoty, priemerné hodnoty a rozdiely a môžu tiež zobrazovať nastavené hodnoty emisivity, nastavené hodnoty alarmov atď., Po softvérovom spracovaní môžu tiež zobrazovať teplotné krivky a tepelné mapy. počkaj. Najbežnejšie používané teplomery sú 0-20mA alebo 4-20mA prúdový výstup. Ak je potrebný napäťový signál, je možné konvertovať a škálovať aj prúdový signál.
3. Výber infračerveného teplomera
V priemyselných aplikáciách sa medzi pyrometrom a meraným cieľom často nachádzajú nejaké médiá, ktoré môžu zoslabiť alebo dokonca úplne blokovať vyžarovanie povrchovej energie meraného cieľa a pyrometer môže merať len cieľ, ktorý „vidí“. Naše bežne používané pevné teplomery zahŕňajú najmä tieto kategórie:
① Širokopásmový teplomer alebo širokopásmový teplomer, jeho rozsah spektrálnej odozvy je obmedzený optickým systémom, ktorý sa používa hlavne na meranie nízkych teplôt, vybavený detektorom so širokým rozsahom spektrálnej odozvy.
② Vyberte pásmový teplomer, jeho vlnová dĺžka je obmedzená filtrom a pásmo odozvy detektora je možné zvoliť podľa potrieb aplikácie.
③ Krátkovlnný teplomer môže znížiť chybu merania pri zmene emisivity. Tu uvedená krátka vlna je relatívna a môže to byť vlnová dĺžka 0,6 μm pri teplote 1500 K alebo vlnová dĺžka 3 μm pri teplote 300 K.
④ Kolorimetrické teplomery, známe aj ako dvojfarebné teplomery, majú lepšie výsledky merania pri použití vo „veľmi špinavých atmosférach“.
Pri výbere teplomera sú okrem požadovaného teplotného rozsahu pre presný výber teplomera veľmi dôležité aj dva parametre teplomera „percento zmeny teploty“ a „percento zmeny emisivity“:
① Percento zmeny teploty teplomera sa vzťahuje na zmenu výstupnej hodnoty objektu v dôsledku zmeny teploty. U infračervených teplomerov platí, že čím väčšie je percento zmeny teploty, tým vyššia je jeho citlivosť.
② Percento zmeny emisivity sa vzťahuje na zmenu výstupnej hodnoty prístroja, keď sa zmení emisivita meraného cieľa. Keďže emisivita oceľového plechu sa počas procesu valcovania ocele náhodne mení v určitom rozsahu pri určitej vlnovej dĺžke a teplote, zmena výstupnej hodnoty teplomera spôsobená zmenou emisivity nie je skutočnou teplotnou zmenou cieľa. Preto je tiež potrebné upraviť percento zmeny emisivity.
4. Špecifická aplikácia
Ako príklad si vezmite detekciu teploty závodu na výrobu železa a oceľových plechov v Jinan počas riadeného valcovania a riadeného chladenia v procese hrubovacej stolice: celkom štyri sady infračervených teplomerov LAND sú inštalované za odvápňovacou skriňou, pred hrubovacím zariadením a pred a za chladiacim zariadením s vodnou clonou po hrubovacej stolici . Odvápňovacie komory poskytujú dokonalú príležitosť na meranie teploty oceľových plechov bez okovín. Pred vstupom oceľového predvalku do valcovne sú takmer všetky železné okoviny atď. zmyté vysokotlakovým vodným postrekom, ktorý poskytuje čistý povrch pre proces valcovania. Sonda začne merať skutočnú teplotu na povrchu oceľového plechu, aby sa uistila, že táto teplota je v medziach valcovania a nastaví parametre valcovania.
Hlavné problémy, s ktorými sa stretávame, sú: (1) určenie primeranej polohy bezkontaktnej sondy tak, aby sa minimalizoval vplyv spreja z odvápňovacieho boxu a prítomnosť oxidov; (2) sonda a valcovacia stolica by sa tiež mali udržiavať v určitej vzdialenosti, aby sa zabránilo striekaniu oxidov počas procesu valcovania oceľového plechu spôsobí poškodenie sondy; (3) voda a zvyškový vodný kameň môžu vytvoriť chladnejšiu oblasť na povrchu predvalku, čo má za následok zmeny v údajoch.
Princíp merania teploty žiarenia je: teplomer dokáže merať len cieľ, ktorý „vidí“. Absorpciu žiarenia plynom je možné vyriešiť dvoma spôsobmi. Jedným z nich je použitie priehľadovej trubice a čističa vzduchu na poskytnutie bezdrôtových prekážok pre vizuálnu dráhu; druhým je výber prevádzkového pásma, ktoré nie je ovplyvnené médiom. V reakcii na tieto problémy sme vybrali krátkovlnné sondy M1/R1 v systéme LAND product SYSTEM s vysokou kvalitou a reputáciou - tak, aby sme sa vyhli vplyvu absorpcie vodnej pary; malá veľkosť terča a funkcia rýchlej odozvy – zameria sa na oxidáciu na povrchu predvalku Horúci terč medzi železným plechom a „čiernou vodou“ a prinúti signálový procesor použiť funkciu udržiavania špičky na zabezpečenie presnosti a kontinuity merania teploty v najväčšom rozsahu, aj keď je cieľ čiastočne zakrytý alebo úplne mimo dohľadu, meranie teploty Výsledok bude spĺňať aj požiadavky, aby výstup systému mohol sledovať skutočnú teplotu oceľového plechu; vysokoúrovňový výstup sondy oslabuje vplyv elektronického rušenia a tento výstup je možné priamo použiť ako zobrazenie konečnej teploty; Poloha sondy by mala byť čo najďalej ku vchodu do mlyna, aby sa predišlo rušivým vplyvom rozstrekovania chladiacej vody a pohybu počas otvárania.
