Infrapuna termomeetri kasutamine terase valtsimistööstuses
1. Sissejuhatus
Kaasaegses terasvaltsimise tootmisprotsessis nõuab terasplaadi füüsilise kvaliteedi tagamiseks terasplaadi kontrollitud valtsimine ja jahutamine teatud temperatuuri mõõtmise ja tuvastamise vahendeid. Infrapuna termomeetri suure täpsuse ja tugeva töökindluse omadused võivad tagada terasplaadi tõhusa, täpse ja usaldusväärse temperatuuri mõõtmise, et parandada toote kvaliteeti, vähendada tarbimist ja suurendada tootlikkust.
2. Infrapuna termomeetri koostis
Infrapunatermomeetrid, tuntud ka kui infrapunakiirguse termomeetrid, määravad mõõdetava objekti temperatuuri, mõõtes objekti elektromagnetkiirgust, mis tuleb objektis sisalduvast energiast. Tööstuslike rakenduste puhul tegeleme infrapunakiirgusega, mis ulatub nähtava valguse lühematest lainepikkustest kuni 20 μm infrapunavalguseni. Seetõttu on infrapunatermomeeter (kiirgustermomeeter) seade, mis mõõdab kiirgusenergiat ja kasutab vastava temperatuuri väljendamiseks elektrisignaali väljundit.
2.1 Optiline süsteem
Optiline süsteem on infrapuna termomeetri oluline osa. Selle põhifunktsioonid on: kiirgusenergia konvergents, mõõdetavale sihtmärgile sihtimine, termomeetri vaatevälja määramine ja termomeetri sisemuse teatud tihendusefekt.
2.2 Infrapunadetektor
Infrapunadetektor on infrapunatermomeetri põhiosa. Infrapunadetektor võtab läbi objektiiviläätse vastu mõõdetava objekti kiirgusenergia, muundab kiirgusenergia elektrisignaaliks ja lõpuks saab järgneva töötlemise teel mõõdetava objekti pinnatemperatuuri.
2.3 Signaalitöötlus
Infrapunadetektor muundab infrapunakiirguse elektrisignaaliks, mis saadetakse signaalitöötlusosale ning sisestatakse eelvõimendi ja A/D muunduse kaudu mikroprotsessorisse. Samal ajal sisestatakse mikroprotsessorisse ka ümbritseva õhu temperatuuri kompensatsioonisignaal, mida mikroprotsessor lineariseerib. Pärast töötlemist, keskkonnakompensatsiooni ja emissiooni korrigeerimist saadakse korrigeeritud väljundsignaal.
2.4 Kuva väljund
Praktilistes rakendustes kasutatakse protsessori edastatavat temperatuurisignaali kahel viisil: üks on selle kuvamine läbi ekraani; teine on temperatuurisignaali saatmine tööstuslikule juhtimissüsteemile, et realiseerida tootmisprotsessi juhtimine, ja selle samaaegseks kasutamiseks on ka kaks võimalust.
Erinevat tüüpi termomeetrid võivad kuvada reaalajas väärtusi, maksimumväärtusi, miinimumväärtusi, keskmisi väärtusi ja erinevusi ning kuvada ka emissiooniväärtusi, häire seadistatud väärtusi jne, samuti kuvada temperatuurikõveraid ja soojuskaarte pärast tarkvara töötlemist. oota. Kõige sagedamini kasutatavad termomeetrid on 0-20mA või 4-20mA vooluväljund. Kui on vaja pingesignaali, saab voolusignaali ka teisendada ja skaleerida.
3. Infrapuna termomeetri valik
Tööstuslikes rakendustes on püromeetri ja mõõdetud sihtmärgi vahel sageli mõni meedium, mis võib nõrgendada või isegi täielikult blokeerida mõõdetava sihtmärgi pinnaenergia kiirgust ning püromeeter suudab mõõta ainult sihtmärki, mida ta "näeb". Meie tavaliselt kasutatavad fikseeritud termomeetrid hõlmavad peamiselt järgmisi kategooriaid:
① Lairibatermomeeter või lairibatermomeeter, selle spektraalreaktsiooni ulatust piirab optiline süsteem, mida kasutatakse peamiselt madala temperatuuri mõõtmiseks ja mis on varustatud laia spektraalreaktsioonivahemikuga detektoriga.
② Valige ribatermomeeter, selle vastuse lainepikkust piirab filter ja detektori reaktsiooniriba saab valida vastavalt rakenduse vajadustele.
③ Lühilaine termomeeter võib emissiooni muutumisel mõõtmisviga vähendada. Siin mainitud lühilaine on suhteline ja see võib olla lainepikkus 0,6 μm temperatuuril 1500K või lainepikkus 3 μm temperatuuril 300K.
④ Kolorimeetrilistel termomeetritel, tuntud ka kui kahevärvilistel termomeetritel, on paremad mõõtmistulemused, kui neid kasutatakse "väga määrdunud keskkonnas".
Termomeetri valikul on termomeetri täpseks valikuks lisaks nõutavale temperatuurivahemikule väga olulised ka termomeetri kaks parameetrit "temperatuuri muutuse protsent" ja "emissioonimuutuse protsent":
① Termomeetri temperatuurimuutuse protsent viitab objekti väljundväärtuse muutumisele temperatuurimuutuse tõttu. Infrapunatermomeetrite puhul, mida suurem on temperatuurimuutuse protsent, seda suurem on selle tundlikkus.
② Emissiivsuse muutuse protsent viitab instrumendi väljundväärtuse muutumisele, kui mõõdetud sihtmärgi kiirgusvõime muutub. Kuna terasplaadi kiirgusvõime muutub terase valtsimise käigus teatud vahemikus teatud lainepikkusel ja temperatuuril juhuslikult, ei ole kiirgusvõime muutusest põhjustatud termomeetri väljundväärtuse muutus sihtmärgi tegelik temperatuurimuutus. Seetõttu on vaja reguleerida ka emissioonimuutuse protsenti.
4. Konkreetne rakendus
Võtke näiteks Jinani raua- ja terasplaaditehase temperatuuri tuvastamine kontrollitud valtsimise ja kontrollitud jahutamise ajal töötlemisveski protsessis: kokku neli LAND infrapunatermomeetri komplekti paigaldatakse pärast katlakivieemalduskasti, enne karestamisveskit ning enne pärast vesikardina jahutusseadet pärast töötlemisveskit. Katlakivieemalduskambrid annavad suurepärase võimaluse mõõta katlakivita terasplaatide temperatuuri. Enne terasest tooriku valtsimisseadmesse sisenemist uhutakse kõrgsurvevee pihusti abil minema peaaegu kogu rauakivi jms, mis tagab valtsimisprotsessiks puhta pinna. Sond hakkab mõõtma terasplaadi pinnal tegelikku temperatuuri, et tagada selle temperatuuri jäämine veeremispiiridesse ja seadistada valtsimise parameetreid.
Peamised ilmnenud probleemid on järgmised: (1) määrata kontaktivaba sondi mõistlik asend nii, et katlakivieemalduskastist tuleva pihusti mõju ja oksiidide olemasolu oleks minimaalne; (2) sond ja veski alus tuleks samuti hoida teatud kaugusel, et vältida oksiidide pritsimist terasplaadi valtsimise ajal, mis kahjustab sondi; (3) vesi ja katlakivi jääk võib moodustada tooriku pinnale jahedama ala, mille tulemuseks on näitude muutumine.
Kiirgustemperatuuri mõõtmise põhimõte on: termomeeter suudab mõõta ainult sihtmärki, mida ta "näeb". Kiirguse neeldumist gaasiga saab lahendada kahel viisil. Üks on kasutada piilumistoru ja õhupuhastit, et luua traadita takistused visuaalsele teele; teine on valida töösagedus, mida meedium ei mõjuta. Vastuseks nendele probleemidele oleme LAND toote SYSTEM süsteemi valinud kõrge kvaliteedi ja mainega lühilaineandurid M1/R1, et vältida veeauru neeldumise mõju; väike sihtmärk ja kiire reageerimise funktsioon – on suunatud oksüdatsioonile tooriku pinnal. Kuum sihtmärk raudlehe ja "musta vee" vahel ning paneb signaaliprotsessori kasutama piigi hoidmise funktsiooni, et tagada temperatuuri mõõtmise täpsus ja järjepidevus. temperatuuri mõõtmine ka siis, kui sihtmärk on osaliselt varjatud või täielikult vaateväljast väljas. Tulemus vastab ka nõuetele, nii et süsteemi väljund suudab jälgida terasplaadi tegelikku temperatuuri; kõrgetasemeline sondi väljund nõrgendab elektrooniliste häirete mõju ja seda väljundit saab kasutada otse lõpptemperatuuri kuvajana; sondi asend peaks olema võimalikult kaugel. Võimalikult lähedal veski sissepääsule, välditakse jahutusvee pihustamist ja avanemise ajal liikumist tekitavaid häireid.
