Εφαρμογή Υπέρυθρου Θερμομέτρου στην Παραγωγή Ελασμάτων χάλυβα
1. Εισαγωγή
Στη σύγχρονη διαδικασία παραγωγής έλασης χάλυβα, προκειμένου να διασφαλιστεί η φυσική ποιότητα της χαλύβδινης πλάκας, η ελεγχόμενη έλαση και ψύξη της χαλύβδινης πλάκας απαιτεί ορισμένα μέσα μέτρησης και ανίχνευσης θερμοκρασίας. Τα χαρακτηριστικά υψηλής ακρίβειας και ισχυρής αξιοπιστίας του υπέρυθρου θερμομέτρου μπορούν να παρέχουν αποτελεσματική, ακριβή και αξιόπιστη μέτρηση θερμοκρασίας της χαλύβδινης πλάκας, έτσι ώστε να βελτιωθεί η ποιότητα του προϊόντος, να μειωθεί η κατανάλωση και να αυξηθεί η παραγωγικότητα.
2. Η σύνθεση του υπέρυθρου θερμόμετρου
Τα υπέρυθρα θερμόμετρα, γνωστά και ως θερμόμετρα υπέρυθρης ακτινοβολίας, καθορίζουν τη θερμοκρασία του μετρούμενου αντικειμένου μετρώντας την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του αντικειμένου, η οποία προέρχεται από την ενέργεια που περιέχεται στο αντικείμενο. Για βιομηχανικές εφαρμογές ασχολούμαστε με την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκτείνεται από τα μικρότερα μήκη κύματος του ορατού φωτός έως το υπέρυθρο φως έως και 20 μm. Επομένως, ένα υπέρυθρο θερμόμετρο (θερμόμετρο ακτινοβολίας) είναι μια συσκευή που ποσοτικοποιεί την ενέργεια ακτινοβολίας και χρησιμοποιεί την έξοδο ηλεκτρικού σήματος για να εκφράσει την αντίστοιχη θερμοκρασία του.
2.1 Οπτικό σύστημα
Το οπτικό σύστημα είναι ένα σημαντικό μέρος του υπέρυθρου θερμομέτρου. Οι κύριες λειτουργίες του είναι: η σύγκλιση της ακτινοβολούμενης ενέργειας, η στόχευση προς τον στόχο που πρόκειται να μετρηθεί, ο προσδιορισμός του οπτικού πεδίου του θερμομέτρου και μια ορισμένη επίδραση σφράγισης στο εσωτερικό του θερμομέτρου.
2.2 Ανιχνευτής υπερύθρων
Ο ανιχνευτής υπερύθρων είναι το κεντρικό τμήμα του υπέρυθρου θερμομέτρου. Ο ανιχνευτής υπερύθρων λαμβάνει την ενέργεια ακτινοβολίας του μετρούμενου αντικειμένου μέσω του αντικειμενικού φακού, μετατρέπει την ενέργεια ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό σήμα και τελικά λαμβάνει τη θερμοκρασία επιφάνειας του μετρούμενου αντικειμένου μέσω επακόλουθης επεξεργασίας.
2.3 Επεξεργασία σήματος
Ο ανιχνευτής υπερύθρων μετατρέπει την υπέρυθρη ακτινοβολία σε ηλεκτρικό σήμα, το οποίο αποστέλλεται στο τμήμα επεξεργασίας σήματος και εισάγεται στον μικροεπεξεργαστή μέσω του προενισχυτή και της μετατροπής A/D. Ταυτόχρονα, το σήμα αντιστάθμισης θερμοκρασίας περιβάλλοντος εισάγεται επίσης στον μικροεπεξεργαστή, ο οποίος γραμμικοποιείται από τον μικροεπεξεργαστή. Μετά την επεξεργασία, την περιβαλλοντική αντιστάθμιση και τη διόρθωση εκπομπής, λαμβάνεται το διορθωμένο σήμα εξόδου.
2.4 Έξοδος οθόνης
Σε πρακτικές εφαρμογές, το σήμα θερμοκρασίας που παρέχεται από τον επεξεργαστή χρησιμοποιείται με δύο τρόπους: ο ένας είναι να εμφανίζεται μέσω της οθόνης. το άλλο είναι να στείλετε το σήμα θερμοκρασίας στο βιομηχανικό σύστημα ελέγχου για να πραγματοποιήσετε τον έλεγχο της παραγωγικής διαδικασίας και υπάρχουν επίσης δύο τρόποι να το χρησιμοποιήσετε ταυτόχρονα.
Διαφορετικοί τύποι θερμομέτρων μπορούν να εμφανίζουν τιμές σε πραγματικό χρόνο, μέγιστες τιμές, ελάχιστες τιμές, μέσες τιμές και διαφορές, και μπορούν επίσης να εμφανίζουν τιμές καθορισμού εκπομπής, τιμές συναγερμού κ.λπ., και μπορούν επίσης να εμφανίζουν καμπύλες θερμοκρασίας και χάρτες θερμότητας μετά από επεξεργασία λογισμικού Περίμενε. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα θερμόμετρα είναι η έξοδος ρεύματος 0-20mA ή 4-20mA. Εάν απαιτείται σήμα τάσης, το σήμα ρεύματος μπορεί επίσης να μετατραπεί και να κλιμακωθεί.
3. Επιλογή υπέρυθρου θερμομέτρου
Σε βιομηχανικές εφαρμογές, υπάρχουν συχνά κάποια μέσα μεταξύ του πυρόμετρου και του μετρούμενου στόχου, τα οποία μπορούν να αποδυναμώσουν ή ακόμα και να μπλοκάρουν εντελώς την ακτινοβολία της επιφανειακής ενέργειας του μετρούμενου στόχου και το πυρόμετρο μπορεί να μετρήσει μόνο τον στόχο που «βλέπει». Τα σταθερά θερμόμετρα που χρησιμοποιούνται συνήθως περιλαμβάνουν κυρίως τις ακόλουθες κατηγορίες:
① Ευρυζωνικό θερμόμετρο ή ευρυζωνικό θερμόμετρο, το εύρος φασματικής απόκρισής του περιορίζεται από το οπτικό σύστημα, το οποίο χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση χαμηλής θερμοκρασίας, εξοπλισμένο με ανιχνευτή με ευρύ φάσμα φασματικής απόκρισης.
② Επιλέξτε το θερμόμετρο ζώνης, το μήκος κύματος απόκρισής του περιορίζεται από το φίλτρο και η ζώνη απόκρισης του ανιχνευτή μπορεί να επιλεγεί σύμφωνα με τις ανάγκες της εφαρμογής.
③ Το θερμόμετρο βραχέων κυμάτων μπορεί να μειώσει το σφάλμα μέτρησης όταν αλλάζει η ικανότητα εκπομπής. Το βραχύ κύμα που αναφέρεται εδώ είναι σχετικό και μπορεί να είναι μήκος κύματος 0,6 μm σε θερμοκρασία 1500K ή μήκος κύματος 3 μm σε θερμοκρασία 300Κ.
④ Τα χρωματομετρικά θερμόμετρα, γνωστά και ως θερμόμετρα δύο χρωμάτων, έχουν καλύτερα αποτελέσματα μέτρησης όταν χρησιμοποιούνται σε «πολύ βρώμικες ατμόσφαιρες».
Στην επιλογή του θερμομέτρου, εκτός από το απαιτούμενο εύρος θερμοκρασίας, πολύ σημαντικές για την ακριβή επιλογή του θερμομέτρου είναι και οι δύο παράμετροι του θερμομέτρου «ποσοστό μεταβολής θερμοκρασίας» και «ποσοστό αλλαγής εκπομπής»:
① Το ποσοστό αλλαγής θερμοκρασίας του θερμομέτρου αναφέρεται στην αλλαγή της τιμής εξόδου του αντικειμένου λόγω της αλλαγής θερμοκρασίας. Για τα υπέρυθρα θερμόμετρα, όσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό μεταβολής της θερμοκρασίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ευαισθησία του.
② Το ποσοστό μεταβολής της εκπομπής αναφέρεται στη μεταβολή της τιμής εξόδου του οργάνου όταν αλλάζει η ικανότητα εκπομπής του μετρούμενου στόχου. Δεδομένου ότι η ικανότητα εκπομπής της χαλύβδινης πλάκας αλλάζει τυχαία μέσα σε ένα ορισμένο εύρος σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος και θερμοκρασία κατά τη διαδικασία έλασης χάλυβα, η αλλαγή στην τιμή εξόδου του θερμομέτρου που προκαλείται από την αλλαγή στην εκπομπή δεν είναι η πραγματική αλλαγή θερμοκρασίας του στόχου. Επομένως, είναι επίσης απαραίτητο να προσαρμόσετε το ποσοστό αλλαγής εκπομπής.
4. Συγκεκριμένη εφαρμογή
Πάρτε για παράδειγμα την ανίχνευση θερμοκρασίας του εργοστασίου σιδήρου και χάλυβα Jinan κατά τη διάρκεια της ελεγχόμενης έλασης και της ελεγχόμενης ψύξης στη διαδικασία χονδρόμυλου: συνολικά τέσσερα σετ θερμομέτρων υπερύθρων LAND εγκαθίστανται μετά το κιβώτιο αφαλάτωσης, πριν από το μύλο και πριν και μετά τη συσκευή ψύξης κουρτίνας νερού μετά τον μύλο ακατέργαστης . Οι θάλαμοι αφαλάτωσης παρέχουν την τέλεια ευκαιρία για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των πλακών από χάλυβα χωρίς αλάτων. Προτού εισέλθει το χάλυβα στο ελασματουργείο, σχεδόν όλο το άλας σιδήρου κ.λπ. ξεπλένεται από το σπρέι νερού υψηλής πίεσης, το οποίο παρέχει μια καθαρή επιφάνεια για τη διαδικασία έλασης. Ο αισθητήρας αρχίζει να μετρά την πραγματική θερμοκρασία στην επιφάνεια της χαλύβδινης πλάκας για να διασφαλίσει ότι αυτή η θερμοκρασία είναι εντός του ορίου κύλισης και να ρυθμίσει τις παραμέτρους κύλισης.
Τα κύρια προβλήματα που συναντώνται είναι: (1) Προσδιορισμός της λογικής θέσης του ανιχνευτή χωρίς επαφή έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται η επίδραση του ψεκασμού από το κιβώτιο αφαλάτωσης και η παρουσία οξειδίων. (2) ο καθετήρας και η βάση του μύλου θα πρέπει επίσης να διατηρούνται σε μια ορισμένη απόσταση για να αποφευχθεί το πιτσίλισμα των οξειδίων κατά τη διαδικασία έλασης της χαλύβδινης πλάκας θα προκαλέσει βλάβη στον καθετήρα. (3) Το νερό και τα υπολείμματα αλάτων μπορούν να σχηματίσουν μια πιο δροσερή περιοχή στην επιφάνεια του μπιγιέτα, με αποτέλεσμα αλλαγές στις ενδείξεις.
Η αρχή της μέτρησης της θερμοκρασίας της ακτινοβολίας είναι: το θερμόμετρο μπορεί να μετρήσει μόνο τον στόχο που «βλέπει». Υπάρχουν δύο τρόποι για να λυθεί η απορρόφηση της ακτινοβολίας από το αέριο. Το ένα είναι να χρησιμοποιήσετε έναν σωλήνα peep και έναν εξαγνιστή αέρα για να παράσχετε ένα ασύρματο Εμπόδια στην οπτική διαδρομή. το άλλο είναι να επιλέξετε μια ζώνη λειτουργίας που δεν επηρεάζεται από το μέσο. Ως απάντηση σε αυτά τα προβλήματα, επιλέξαμε ανιχνευτές βραχέων κυμάτων M1/R1 στο σύστημα προϊόντων LAND SYSTEM με υψηλή ποιότητα και φήμη - έτσι ώστε να αποφευχθεί η επίδραση της απορρόφησης υδρατμών. μικρό μέγεθος στόχου και λειτουργία γρήγορης απόκρισης - θα στοχεύει στην οξείδωση στην επιφάνεια του μπιγιέτα Ένας ζεστός στόχος μεταξύ φύλλου σιδήρου και "μαύρου νερού" και κάνει τον επεξεργαστή σήματος να χρησιμοποιεί τη λειτουργία διατήρησης αιχμής για να εξασφαλίσει την ακρίβεια και τη συνέχεια της μέτρησης θερμοκρασίας σε στο μέγιστο βαθμό, ακόμη και αν ο στόχος είναι μερικώς καλυμμένος ή εντελώς εκτός ορατότητας, μέτρηση θερμοκρασίας Το αποτέλεσμα θα ικανοποιήσει επίσης τις απαιτήσεις, έτσι ώστε η έξοδος του συστήματος να μπορεί να παρακολουθεί την πραγματική θερμοκρασία της χαλύβδινης πλάκας. η έξοδος ανιχνευτή υψηλού επιπέδου εξασθενεί την επίδραση των ηλεκτρονικών παρεμβολών και αυτή η έξοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως ένδειξη της τελικής θερμοκρασίας. η θέση του καθετήρα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο μακριά όσο το δυνατόν πιο κοντά στην είσοδο του μύλου, έτσι αποφεύγονται οι ενοχλήσεις από τον ψεκασμό του νερού ψύξης και την κίνηση κατά το άνοιγμα.
