Примена инфрацрвеног термометра у производњи челичних ваљака
1. Представљање
У савременом процесу производње челичног ваљања, да би се обезбедио физички квалитет челичне плоче, контролисано ваљање и хлађење челичне плоче захтева одређена средства за мерење и детекцију температуре. Карактеристике високе прецизности и јаке поузданости инфрацрвеног термометра могу обезбедити ефикасно, тачно и поуздано мерење температуре челичне плоче, како би се побољшао квалитет производа, смањила потрошња и повећала продуктивност.
2. Састав инфрацрвеног термометра
Инфрацрвени термометри, познати и као термометри инфрацрвеног зрачења, одређују температуру мереног објекта мерењем електромагнетног зрачења објекта, које потиче од енергије садржане у објекту. За индустријске примене бавимо се инфрацрвеним зрачењем које се протеже од краћих таласних дужина видљиве светлости до инфрацрвене светлости до 20 μм. Стога је инфрацрвени термометар (термометар зрачења) уређај који квантифицира енергију зрачења и користи излаз електричног сигнала да изрази своју одговарајућу температуру.
2.1 Оптички систем
Оптички систем је важан део инфрацрвеног термометра. Његове главне функције су: конвергенција енергије зрачења, циљање циља који се мери, одређивање видног поља термометра и одређени ефекат заптивања на унутрашњости термометра.
2.2 Инфрацрвени детектор
Инфрацрвени детектор је основни део инфрацрвеног термометра. Инфрацрвени детектор прима енергију зрачења мереног објекта кроз сочиво објектива, претвара енергију зрачења у електрични сигнал и на крају накнадном обрадом добија температуру површине мереног објекта.
2.3 Обрада сигнала
Инфрацрвени детектор претвара инфрацрвено зрачење у електрични сигнал, који се шаље у део за обраду сигнала, а улази у микропроцесор преко претпојачала и А/Д конверзије. Истовремено, сигнал компензације амбијенталне температуре је такође улаз у микропроцесор, који је линеаризован од стране микропроцесора. Након обраде, компензације околине и корекције емисивности, добија се кориговани излазни сигнал.
2.4 Приказ излаза
У практичним применама, температурни сигнал који обезбеђује процесор користи се на два начина: један је да се прикаже преко дисплеја; други је слање температурног сигнала индустријском управљачком систему да би се реализовала контрола производног процеса, а постоје и два начина да се користи истовремено.
Различити типови термометара могу да приказују вредности у реалном времену, максималне вредности, минималне вредности, просечне вредности и разлике, а такође могу да прикажу вредности подешене емисивности, вредности постављених аларма итд., а такође могу да прикажу температурне криве и топлотне мапе након софтверске обраде чекати. Најчешће коришћени термометри су 0-20мА или 4-20мА струјни излаз. Ако је потребан сигнал напона, струјни сигнал се такође може конвертовати и скалирати.
3. Избор инфрацрвеног термометра
У индустријским применама, између пирометра и мерене мете често постоје неки медији који могу да ослабе или чак потпуно блокирају зрачење површинске енергије мерене мете, а пирометар може да мери само мету коју „види“. Наши фиксни термометри који се најчешће користе углавном укључују следеће категорије:
① Широкопојасни термометар или широкопојасни термометар, његов опсег спектралног одзива је ограничен оптичким системом, који се углавном користи за мерење ниске температуре, опремљен детектором са широким спектралним опсегом одзива.
② Изаберите термометар са опсегом, његова таласна дужина одзива је ограничена филтером, а опсег одзива детектора се може изабрати у складу са потребама апликације.
③ Краткоталасни термометар може смањити грешку мерења када се емисивност промени. Кратак талас који се овде помиње је релативан и може бити таласна дужина од 0.6 μм на температури од 1500К, или таласна дужина од 3 μм на температури од 300К.
④ Колориметријски термометри, такође познати као двобојни термометри, имају боље резултате мерења када се користе у „веома прљавој атмосфери“.
У избору термометра, поред потребног температурног опсега, два параметра термометра „проценат промене температуре“ и „проценат промене емисивности“ такође су веома битна за тачан избор термометра:
① Проценат промене температуре термометра се односи на промену излазне вредности објекта услед промене температуре. За инфрацрвене термометре, што је већи проценат промене температуре, већа је и његова осетљивост.
② Проценат промене емисивности се односи на промену излазне вредности инструмента када се промени емисивност мереног циља. Пошто се емисивност челичне плоче насумично мења унутар одређеног опсега на одређеној таласној дужини и температури током процеса ваљања челика, промена излазне вредности термометра узрокована променом емисивности није стварна промена температуре циља. Због тога је такође потребно прилагодити проценат промене емисивности.
4. Специфична примена
Узмимо за пример детекцију температуре фабрике гвожђа и челичних плоча у Јинану током контролисаног ваљања и контролисаног хлађења у процесу грубе обраде: укупно четири сета инфрацрвених термометара ЛАНД инсталирана су после кутије за уклањање каменца, пре млина за грубу обраду и пре и после уређаја за хлађење водене завесе после млина за грубу обраду . Коморе за уклањање каменца пружају савршену прилику за мерење температуре челичних плоча без каменца. Пре него што челична гредица уђе у ваљаоницу, скоро сав гвоздени каменац итд. се испере воденим спрејом под високим притиском, што обезбеђује чисту површину за процес ваљања. Сонда почиње да мери стварну температуру на површини челичне плоче како би се уверила да је ова температура унутар границе котрљања и да би подесила параметре котрљања.
Главни проблеми са којима се сусрећу су: (1) одредити разуман положај бесконтактне сонде тако да се утицај спреја из кутије за уклањање каменца и присуство оксида сведе на минимум; (2) сонду и сталак за млин такође треба држати на одређеној удаљености да би се спречило прскање оксида током процеса ваљања челичне плоче ће изазвати оштећење сонде; (3) вода и заостали каменац могу формирати хладније подручје на површини гредице, што резултира променама у очитавању.
Принцип мерења температуре зрачења је: термометар може да мери само циљ који „види“. Постоје два начина да се реши апсорпција зрачења гасом. Један је да се користи пип цев и ваздушни чистач да би се обезбедиле бежичне препреке визуелном путу; други је да изаберете радни опсег на који медијум не утиче. Као одговор на ове проблеме, одабрали смо краткоталасне сонде М1/Р1 у систему ЛАНД производа СИСТЕМ високог квалитета и репутације - како бисмо избегли утицај апсорпције водене паре; мала величина мете и функција брзог одзива – има за циљ оксидацију на површини гредице. Врућа мета између гвоздене плоче и „црне воде“ и чини да процесор сигнала користи функцију задржавања врха како би осигурао тачност и континуитет мерења температуре до у највећој мери, чак и ако је циљ делимично заклоњен или потпуно ван видокруга, мерење температуре Резултат ће такође задовољити захтеве, тако да излаз система може да прати стварну температуру челичне плоче; излаз сонде високог нивоа слаби утицај електронских сметњи, а овај излаз се може директно користити као приказ коначне температуре; положај сонде треба да буде што је могуће ближе улазу у млин, чиме се избегавају сметње услед распршивања расхладне воде и кретања током отварања.
