Применение инфракрасного термометра в сталепрокатном производстве
1. Введение
В современном процессе производства стального проката, чтобы обеспечить физическое качество стального листа, контролируемая прокатка и охлаждение стального листа требуют определенных средств измерения и обнаружения температуры. Характеристики высокой точности и высокой надежности инфракрасного термометра могут обеспечить эффективное, точное и надежное измерение температуры стального листа, чтобы улучшить качество продукции, снизить потребление и повысить производительность.
2. Состав инфракрасного термометра
Инфракрасные термометры, также известные как термометры инфракрасного излучения, определяют температуру измеряемого объекта путем измерения электромагнитного излучения объекта, которое исходит от энергии, содержащейся в объекте. Для промышленных применений нас интересует инфракрасное излучение, простирающееся от более коротких длин волн видимого света до инфракрасного света до 20 мкм. Таким образом, инфракрасный термометр (радиационный термометр) представляет собой устройство, которое количественно измеряет лучистую энергию и использует выходной электрический сигнал для выражения соответствующей температуры.
2.1 Оптическая система
Оптическая система является важной частью инфракрасного термометра. Его основные функции: сведение лучистой энергии, наведение на измеряемую цель, определение поля зрения термометра и определенное герметизирующее действие внутри термометра.
2.2 Инфракрасный детектор
Инфракрасный детектор является основной частью инфракрасного термометра. Инфракрасный детектор получает лучистую энергию измеряемого объекта через линзу объектива, преобразует лучистую энергию в электрический сигнал и, наконец, получает температуру поверхности измеряемого объекта посредством последующей обработки.
2.3 Обработка сигналов
Инфракрасный детектор преобразует инфракрасное излучение в электрический сигнал, который отправляется в блок обработки сигналов и вводится в микропроцессор через предварительный усилитель и аналого-цифровое преобразование. В то же время сигнал компенсации температуры окружающей среды также вводится в микропроцессор, который линеаризуется микропроцессором. После обработки, компенсации окружающей среды и коррекции коэффициента излучения получается скорректированный выходной сигнал.
2.4 Вывод на дисплей
В практических приложениях температурный сигнал, предоставляемый процессором, используется двумя способами: первый — отображать его на дисплее; другой - отправить сигнал температуры в систему промышленного контроля для осуществления контроля производственного процесса, а также есть два способа его одновременного использования.
Различные типы термометров могут отображать значения в реальном времени, максимальные значения, минимальные значения, средние значения и различия, а также могут отображать заданные значения коэффициента излучения, заданные значения сигналов тревоги и т. д., а также могут отображать температурные кривые и тепловые карты после обработки программным обеспечением. ждать. Наиболее часто используемые термометры имеют токовый выход 0-20мА или 4-20мА. Если требуется сигнал напряжения, токовый сигнал также может быть преобразован и масштабирован.
3. Выбор инфракрасного термометра
В промышленных приложениях между пирометром и измеряемой целью часто находятся какие-то среды, которые могут ослабить или даже полностью заблокировать излучение поверхностной энергии измеряемой цели, и пирометр может измерять только ту цель, которую он «видит». Наши широко используемые стационарные термометры в основном включают следующие категории:
① Широкополосный термометр или широкополосный термометр, его диапазон спектральной чувствительности ограничен оптической системой, в основном используемой для измерения низких температур, оснащенной детектором с широким спектральным диапазоном чувствительности.
② Выберите полосовой термометр, длина волны его срабатывания ограничена фильтром, а полосу срабатывания детектора можно выбрать в соответствии с потребностями приложения.
③ Коротковолновый термометр может уменьшить погрешность измерения при изменении коэффициента излучения. Упомянутая здесь короткая волна является относительной и может иметь длину волны 0,6 мкм при температуре 1500 К или длину волны 3 мкм при температуре 300 К.
④ Колориметрические термометры, также известные как двухцветные термометры, дают лучшие результаты измерений при использовании в «очень грязной атмосфере».
При выборе термометра, помимо требуемого диапазона температур, для точного выбора термометра также очень важны два параметра термометра «процент изменения температуры» и «процент изменения коэффициента излучения»:
① Процент изменения температуры термометра относится к изменению выходного значения объекта из-за изменения температуры. Для инфракрасных термометров чем больше процент изменения температуры, тем выше его чувствительность.
② Процент изменения коэффициента излучения относится к изменению выходного значения прибора при изменении коэффициента излучения измеренного объекта. Поскольку коэффициент излучения стального листа изменяется случайным образом в определенном диапазоне при определенной длине волны и температуре в процессе прокатки стали, изменение выходного значения термометра, вызванное изменением коэффициента излучения, не является реальным изменением температуры мишени. Следовательно, также необходимо настроить процент изменения коэффициента излучения.
4. Специальное приложение
В качестве примера возьмем измерение температуры на заводе по производству чугуна и стали в Цзинане во время контролируемой прокатки и контролируемого охлаждения в процессе чернового проката: в общей сложности четыре комплекта инфракрасных термометров LAND установлены после камеры для удаления окалины, перед черновым станом, а также до и после устройства охлаждения водяной завесы после чернового стана. Камеры для удаления окалины обеспечивают прекрасную возможность для измерения температуры стальных листов без окалины. Прежде чем стальная заготовка поступает в прокатный стан, почти вся железная окалина и т. д. смываются струей воды под высоким давлением, что обеспечивает чистую поверхность для процесса прокатки. Датчик начинает измерять реальную температуру на поверхности стального листа, чтобы убедиться, что эта температура находится в пределах предела прокатки, и установить параметры прокатки.
Основные возникающие проблемы: (1) определить разумное положение бесконтактного зонда, чтобы свести к минимуму влияние спрея из камеры для удаления накипи и присутствие оксидов; (2) датчик и клеть прокатного стана также должны находиться на определенном расстоянии, чтобы предотвратить разбрызгивание оксидов во время процесса прокатки стального листа, что приведет к повреждению датчика; (3) вода и остаточная окалина могут образовывать более холодную область на поверхности заготовки, что приводит к изменению показаний.
Принцип измерения радиационной температуры таков: термометр может измерять только ту цель, которую он «видит». Есть два способа решить проблему поглощения излучения газом. Один из них заключается в использовании смотровой трубки и воздухоочистителя для создания беспроводных препятствий на пути обзора; другой - выбрать рабочую полосу, на которую не влияет среда. В ответ на эти проблемы мы выбрали коротковолновые датчики M1/R1 в системе продуктов LAND SYSTEM с высоким качеством и репутацией, чтобы избежать влияния поглощения водяного пара; малый размер мишени и функция быстрого отклика - нацелены на окисление на поверхности заготовки. Горячая мишень между листом железа и «черной водой» и заставляет сигнальный процессор использовать функцию удержания пика для обеспечения точности и непрерывности измерения температуры для в наибольшей степени, даже если цель частично скрыта или полностью вне поля зрения, измерение температуры Результат также будет соответствовать требованиям, так что выход системы может отслеживать реальную температуру стального листа; выход датчика высокого уровня ослабляет влияние электронных помех, и этот выход можно напрямую использовать для отображения конечной температуры; положение зонда должно быть как можно ближе к входу в мельницу, чтобы избежать помех от брызг охлаждающей воды и движения во время открывания.
