+38 (044) 599-10-11 +38 (097) 559-01-01 +38 (095) 559-01-01
Пн–Пт: 09:00–17:00,
Заказ товаров:
По телефону ежедневно
с 9:00 до 19:00
На сайте круглосуточно
Популярные посты
Инфракрасный градусник - скоростной пирометр для измерения температуры тела
Градусник инфракрасный для взрослых и особенно детей, сокращает время на измерение температуры тела в десятки раз при точности, соизмеримой с ртутным ...
05 Января 2016 3352
Как измерить кислотность почвы - ph земли
О том как измерить кислотность почвы, о водородном показателе пш, о преимуществах и недостатках методов определения PH земли, читайте в нашей статье...
29 Февраля 2016 3327
Какой термометр бесконтактный выбрать для Ваших нужд
Температурный показатель – один из тех параметров, которые встречаются практически на каждом производстве. Это могут быть пищевая и легкая промы...
24 Декабря 2015 3291

Радиационные, яркостные, оптические пирометры в металлургии

Инфракрасный пирометр устойчиво занимает рыночную нишу измерителей температуры при бытовом применении, и все шире внедряется в системах автоматизированного контроля производственных высокотемпературных процессов.

Оптические пирометры, изначально ориентированы на измерение высоких температур, относятся к категории профессиональных, и востребованы в металлургической отрасли, в особенности для непрерывного контроля температуры слитков, затвердевающих в процессе производства в машине непрерывного литья металлических заготовок (сокращенно - МНЛЗ).

Пирометры в промышленности


Объем выпуска слитков только на одном металлургическом комбинате достигает миллиона тонн в год, а учитывая высокую конкуренцию на мировом рынке стали, требования к соблюдению технологических условий и качеству готовой продукции только возрастают.

Оптические и инфракрасные пирометры наряду со специализированными спектральными бесконтактными термометрами способны устранить проблемы контактного метода измерения температуры, но при этом необходимо учесть вновь возникающие методические погрешности, связанные с процессом разливки в формы и охлаждения заготовок.

Инфракрасный пирометр для производства

Измерение температуры температуры жидкого металла как методом погружения термопары, так и дистанционным способом, несмотря на технологические трудности, упрощен, по сравнению с измерением температуры поверхности охлаждаемого слитка по двум причинам:

  • застывающая металлическая заготовка не позволяет погрузить внутрь датчик температуры без повреждения слитка. Либо возможен выборочный контроль температуры, после которого часть поврежденных слитков идет в брак;
  • непрерывность процесса требует автоматического измерения температуры для своевременного принятия оперативных решений о необходимости внесения изменений в технологический процесс.

Инфракрасный пирометр дает возможность успешно решить перечисленные проблемы, но при этом возникают трудности, связанные со спецификой дистанционного метода измерения температуры.

Рассмотрим преимущества и недостатки 3-х базовых методов пирометрии в металлургической промышленности.

  1. Пирометрия, основанная на зависимости яркости металлургической заготовки в зависимости от температуры - оптические пирометры.
  2. Радиационные пирометры исследуют зависимость мощности инфракрасного излучения от температуры нагретого слитка, детали или заготовки.
  3. Цветовая пирометрия, на основе распределения излучаемой энергии в середине участка спектра.

Инфракрасный термометр, улавливающий тепловое излучение, имеет основной недостаток, практически не устранимый в бюджетных сериях пирометров с постоянным коэффициентом эмиссии.

Для быта, когда требования к точности не достаточно строгие, и погрешность в несколько градусов практически не заметна, можно недорогой пирометр купить - бесконтактный термометр с постоянным коэффициентом эмиссии на уровне 0.95.

Для металлургических задач требуются радиационные пирометры, способные провести измерение высоких температур раскаленных предметов, значительно отличающихся отражательной способностью, буквально в десятки раз.

Покрытие стальных, чугунных, медных полуфабрикатов в зависимости от вида материала заготовки, степени загрязнения и метода обработки, может быть как блестящей и полированной с коэффициентом отражения на уровне 0.1-0.3, так и шершавой, матовой, темной с показателем 0.7-0.9.

Простейший пирометр с неизменным коэффициентом эмиссии с завода, без возможности подстройки, при измерении температуры раскаленной заготовки, не обеспечит достоверный результат, поскольку поверка пирометров проводится при помощи эталонного образца, близкого по характеристикам к абсолютно черному телу, а исследуемый участок заготовки зачастую далек от эталона.

Оптический пирометр лучше ?

Альтернативные методы бесконтактного измерения температуры предлагает оптическая пирометрия.

И в первую очередь для высокотемпературных объектов используются оптические пирометры.

Яркостная пирометрия базируется на контроле температуры стальных, медных, чугунных слитков, путем визуального сравнения яркости нити накаливания, встроенной в оптический пирометр, с яркостью анализируемого предмета.

схема работы оптического пирометра

Оптические пирометры позволяют точно подстроить яркость лампы накаливания до тех пор, пока этот показатель, пропорциональный силе проникающего через лампу тока, не сравняется с уровнем яркости слитка.

Как только это произойдет, можно утверждать, что точное измерение температуры проведено успешно и с минимальной погрешностью.

Основной недостаток, которым характеризуется оптический пирометр - влияние человеческого фактора.

Несмотря на то, что наши глаза достаточно точно способны сопоставить яркость и контрастность, отклонение все же может иметь место.

Промышленные оптические пирометры для металлургии традиционно отличаются высоким верхним пределом в 2000 - 3000 и даже до 6000 градусов.

Яркостный оптический пирометр может как требовать участия обслуживающего персонала, так и работать самостоятельно в автономном режиме, как регистратор температуры.

Оптические пирометры проводят измерение высокой температуры на выбранной длине волны, в пределах 0.6-0.65 мкм, что значительно сужает воспринимаемый спектр излучения нагретой поверхности металлических слитков.

Для перехода от одного температурного диапазону к другому, например от 500-900°С до 800-1300°С, оптический пирометр снабжен сменными диафрагмами.

Радиационные пирометры, относятся к приборам полного излучения, улавливающих тепловой поток ИК излучения во всем диапазоне инфракрасного спектра от волн, поступающих на датчик, генерирующий электродвижущую силу. Возникающий сигнал измеряется вольтметром, усиливается и отображается на дисплее.

Инфракрасный пирометр, в отличие от оптического, не требует непосредственного сравнения яркости нагретого слитка оператором, но при этом из-за наличия в зоне нахождения слитка взвешенных летучих частиц, оказывающих возмущающее воздействие и искажающих сигнал, поступающий в радиационный пирометр, необходимо предпринять ряд защитных мероприятий.

Речь идет о том, что после разливки в формы, происходит охлаждение слитков и инфракрасный тепловой поток частично поглощается образовавшимся паром и аэрозольной смесью от контакта охладителя с горячей поверхностью.

Максимальное поглощение инфракрасного излучения, улавливаемое линзой радиационного пирометра, происходит на волнах в интервале 2-2.4 микрона, что соответствует размерам частиц присутствующего водяного пара.

Учитывая, что инфракрасные пирометры, работают в более низком интервале, влияние поглощения не столь актуально, но остаются возмущающие воздействия от вибрации при движении по конвейеру, присутствия газов и пылевых частиц.

Цветовые пирометры

Спектральные или фотоэлектрические бесконтактные термометры востребованы при научных исследованиях, для автоматической регистрации тепловых процессов на производстве, и для металлургии это один из надежных приборов для измерения температуры.

Цветовые пирометры относятся к категории двухканальных. Принцип измерения температуры спектральным дистанционным термометром базируется на связи температуры с набором энергетических яркостей в определенных частях спектра.
В каждом из каналов стационарного фотоэлектрического измерителя температуры используется отдельный фотоприемник - полупроводниковый фотодиод.

Основное преимущество двухканального спектрального бесконтактного термометра – устранение традиционной погрешности, которой характеризуются радиационные пирометры – сильно различающиеся поверхности слитка алюминия, чугуна, стали в зависимости от отражательной способности, определяемой чистотой или наличием оксидной пленки, которая активно осаждается при высокой температуре, влиянии кислорода и охлаждаемой воды.

Устройство цветового пирометра

Нагретый слиток испускает тепловое и оптическое излучение, которое разделяется на 2 сигнала оптической призмой и через светофильтры, выделяющие части спектра, поступает на чувствительные фотоэлементы.

После усиления сигналы обрабатываются пересчетной схемой, в качестве которой может выступать логарифмический делитель. Измерение температуры производится вольтметром, отградуированным в градусах.

Проведенные практические испытания цветовых пирометров в реальных условиях показали, что нагрев металлических слитков, значительно ближе к действительной температуре.

Оптические пирометры и в особенности инфракрасные термометры, в точности уступают фотоэлектрическим, которые отличаются высокой стойкостью к помехам и повышенным быстродействием.

Значение температуры в минимальной степени подвержено влиянию отражательной способности слитка, чем "грешит" радиационный и оптический пирометр, а также снижено воздействие (рассеивание, ослабление) сигнала на пути распространения излучения от объекта измерения до приемной призмы.

Цветовой и радиационный пирометр в охлаждаемой зоне

Непрерывное литье заготовок на металлургических комбинатах требует применения автоматических бесконтактных систем мониторинга температуры. Дистанционные термометры должны:

  • вписываться в схему НЛМЗ по габаритам из-за наличия тесного скопления опорных секций, роликов, балок, тянущих клетей;
  • быть защищены от перегрева путем размещения в водоохлаждаемой рубашке, и не могут быть крупногабаритными.

При охлаждении слитка используется значительное количество воды, например для заготовки размером 640 на 150 мм до 65 м3/ч, что приводит к образованию большого количества пара, аэрозольных частиц, которые активно поглощают инфракрасное излучение, и радиационный пирометр выдает значение измеренной температуры со значительной погрешностью.

Выход заключается в удалении возмущающих факторов с ограниченного участка слитка, на который направлена приемная фокусирующая линза ИК термометра.

Предпочтительней использовать цветовые пирометры, характеризующихся низкой погрешностью, и удобством встраивания в автоматические системы контроля, однако сложные температурные условия в зоне водяного охлаждения создают трудности в их применении.

Непрерывное литье и изготовление слитков характеризуется стационарным режимом, при котором постоянная скорость разливки отвечает определенной температуре поверхности металлического слитка.

При этом бесконтактные термометры работают в режиме контроля диапазона, фиксируя возникающее отклонение и сигнализируя производственному персоналу.

Радиационный пирометр - измеритель температуры слитка

Радиационный пирометр может быть установлен для дистанционного измерения температуры слитков только при монтаже вспомогательного специализированного механизма для сдувания охлаждаемой воды.

Инфракрасный термометр крепится сверху на трубу, нижняя часть которой находится на расстоянии 1-1,5 см от поверхности.

Это позволяет, во-первых свести к минимуму влияние теплового излучения окружающей среды, вокруг зоны измерения, а во- вторых, через боковой канал нагнетается сжатый воздух, эффективно удаляя водяные брызги и пар, и открывая оптической линзе радиационного пирометра чистую плоскость для бесконтактного измерения температуры.

При такой схеме радиационные пирометры располагаются на высоте около 30 см от слитка.

Основные составляющие погрешностей фотоэлектрических и радиационных пирометров при контроля температуры слитков в зоне охлаждения:

  • попадание и конденсация водной пыли на датчик;
  • вибрационное воздействие;
  • не настроенный коэффициент эмиссии под отражательную способность слитка.

Оптический пирометр в значительной степени лишен указанных недостатков.

Автор - ЧП Бром

13 Октября 2016 663 0
Оставить отзыв
Поставьте оценку
Код защиты:
captcha
Ваш ответ
Код защиты:
captcha
Ваш комментарий будет опубликован после модерации администратором
Похожие посты
Фильтр
Найдено 5 
Подтвердите
Для того, что бы добавить товар в список желаний, Вам нужно