+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
Как работает отпугиватель собак
Почему для отпугивания собак был выбран ультразвук, а не звуковой диапазон ? Разберемся как работают ультразвуковые приборы...
23 Июня 2016 16921
Принцип работы рефрактометра
Рассчитать мгновенно концентрацию растворенного вещества в растворе при помощи света, без лабораторного анализа ? Фантастика ! Рассмотрим принцип рабо...
07 Февраля 2016 13721
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 13573

Радиационные, яркостные, оптические пирометры в металлургии

Нишу измерителей температуры при бытовом применении все активнее занимают, и шире внедряется в системах автоматизированного контроля производственных высокотемпературных процессов, инфракрасные пирометры.

Изначально ориентированные на измерение высоких температур оптические термометры, 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).

Высокотемпературные пирометры для экстремальных температур


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 портативные инфракрасные пирометры наряду со специализированными спектральными разновидностями 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.

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.


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

Вид пирометра Метод измерения, основанный на:
Радиационные Основе связи мощности инфракрасного излучения от температуры нагретого слитка, детали или заготовки
Оптические Зависимости яркости металлургической заготовки в зависимости от температуры
Цветовые Основе распределения излучаемой энергии в середине участка спектра

Радиационные

Инфракрасный термометр, улавливающий тепловое излучение, имеет основной недостаток, практически не устранимый в бюджетных сериях 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 с постоянным коэффициентом эмиссии на уровне 0.95.

Для металлургических задач требуются приборы, 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 проводится при помощи эталонного образца, близкого по характеристикам к абсолютно черному телу, а исследуемый участок заготовки зачастую далек от эталона.

Альтернативные методы бесконтактного измерения температуры предлагает оптическая пирометрия. И в первую очередь для высокотемпературных объектов используются оптические дистанционные термометры.

Яркостные

Функционируют на основе контроля температуры стальных, медных, чугунных слитков, путем визуального сравнения яркости нити накаливания, с яркостью анализируемого предмета.


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 - влияние человеческого фактора.

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

4 особенности оптических пирометров

1 Традиционно отличаются высоким верхним пределом в 2000 - 3000 и даже до 6000 градусов.
2 Может как требовать участия обслуживающего персонала, так и работать самостоятельно в автономном режиме, как регистратор температуры.
3 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.
4 Для перехода от одного температурного диапазону к другому, например от 500-900°С до 800-1300°С, в комплект входя сменные диафрагмы


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.

ИК термометр, 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, 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, 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.

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

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.

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 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.

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 высокотемпературный пирометр в металлургии 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.

13 Октября 2016 2307 0
Оставить отзыв
Поставьте оценку
Код защиты:
captcha
Ваш ответ
Код защиты:
captcha
Ваш комментарий будет опубликован после модерации администратором
Фильтр
Найдено 5 
Подтвердите
Для того, что бы добавить товар в список желаний, Вам нужно