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紅外線測溫儀在軋鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

時間:2015/6/29閱讀:2467
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紅外線測溫儀在軋鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

 1、前言

    在現(xiàn)代化軋鋼生產(chǎn)過程中,為保證鋼板的實物質(zhì)量,對鋼板進行控軋控冷,就要求一定的測溫檢測手段。紅外測溫儀精度高、可靠性強的特性可對鋼板提供有效、準(zhǔn)確、可靠的溫度測量,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低消耗,提高生產(chǎn)率。
 
    2、紅外測溫儀的構(gòu)成
   
    紅外測溫儀又稱為紅外輻射測溫儀,是通過測量物體的電磁輻射來確定被測物體的溫度,該電磁輻射來源于物體內(nèi)部所蘊含的能量。對于工業(yè)應(yīng)用來說,我們所涉及到的是由可見光的較短波長延伸到紅外光直至20μm的紅外輻射。所以,紅外測溫儀(輻射測溫儀)是一種將輻射能量量化,并用電信號輸出來表達(dá)其所對應(yīng)的溫度的裝置。
   
   紅外測溫儀一般可分為四部分:即,光學(xué)系統(tǒng),紅外探測器、信號處理部分、顯示輸出部分。見圖1:


2.1 光學(xué)系統(tǒng)
      
    光學(xué)系統(tǒng)是紅外測溫儀的重要組成部分,主要作用為:輻射能量的會聚,取被測目標(biāo)實施瞄準(zhǔn),決定測溫儀的視場,同時對測溫儀內(nèi)部起一定的密封作用。
   
    2.2 紅外探測器
      
    紅外探測器是紅外測溫儀的核心部分。紅外探測器通過物鏡接受被測目標(biāo)的輻射能量,并將輻射能量轉(zhuǎn)變成電信號,通過后續(xù)處理zui終得到被測物體的表面溫度。
  
    2.3 信號處理
      
    紅外探測器將紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號,送入信號處理部分,經(jīng)前置放大器,A/D變換輸入到微處理器,同時環(huán)境溫度補償信號也輸入微處理器,經(jīng)微處理器進行線性化處理,環(huán)境補償、輻射率修正后得到校正后的輸出信號。
  
    2.4 顯示輸出
     
    在實際應(yīng)用中,處理器提供的溫度信號通過兩種方式使用:其一是通過顯示器顯示;另一種是將溫度信號輸送到工業(yè)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制,也有兩種同時采用的。
     
    不同類型的測溫儀可提供顯示實時值、zui大值、zui小值、平均值、差值,還可顯示輻射率設(shè)定值、報警設(shè)定值等,經(jīng)軟件處理還可以顯示溫度曲線、熱圖等。測溫儀比較通用的是0-20mA或4-20mA電流輸出,如果需電壓信號,也可以將電流信號轉(zhuǎn)換并標(biāo)度。

    3、紅外測溫儀的選型
    
    在工業(yè)應(yīng)用中,測溫儀與被測目標(biāo)之間經(jīng)常存在一些介質(zhì),他們能減弱甚至*遮擋被測目標(biāo)表面能量的輻射,而測溫儀只能測量它所“看"到的目標(biāo)。我們常用的固定式測溫儀主要有以下幾類:

    ① 寬波段測溫儀,或稱寬帶測溫儀,它的光譜響應(yīng)范圍由光學(xué)系統(tǒng)來限定,主要用來測量低溫、配有寬光譜響應(yīng)范圍的探測器。
    ② 選擇波段測溫儀,它的響應(yīng)波長受濾光器的限定,探測器的響應(yīng)波段可根據(jù)應(yīng)用的需要而選擇。
    ③ 短波測溫儀,在輻射率變化時,能減少測量誤差。這里所說的短波是相對的,可以是在1500K的溫度時,0.6μm的波長,或是在300K的溫度時,3μm的波長.
    ④ 比色測溫儀,又稱雙色測溫儀,在“很臟的大氣"中使用時測量效果較好。
   
    在對測溫儀的選型中,除了溫度要求范圍外,測溫儀"溫度變化百分比"、"輻射率變化百分比"這兩個參數(shù)對于準(zhǔn)確選擇測溫儀也十分重要:
   
    ① 測溫儀溫度變化百分比,是指物體由于溫度變化所帶來的輸出值的變化。對于紅外測溫儀來講,溫度變化百分比越大,就意味著它的靈敏度越高。
    ② 輻射率變化百分比,是指當(dāng)被測目標(biāo)的輻射率變化時,所帶來的儀器輸出值的變化。由于軋鋼過程中,鋼板在一定波長及一定溫度下,輻射率在一定內(nèi)隨機變化,由該輻射率的變化所帶來的測溫儀輸出值的變化并非是目標(biāo)的真實溫度變化。因此,調(diào)整輻射率變化百分比也是十分有必要的。

    4、具體應(yīng)用
    
    以濟鋼中厚板廠在粗軋機過程控軋控冷時的溫度檢測為例:在除鱗箱后、粗軋機前、粗軋機后的水幕冷卻裝置前后共設(shè)置四套LAND紅外測溫儀。除鱗箱提供了測量無鱗鋼板溫度的機會。在鋼坯進入軋機前幾乎所有的氧化鐵皮等都被高壓水噴霧沖走,為軋制過程提供了清潔的表面。探頭開始測量鋼板表面的真實溫度,以確保這個溫度在軋制限度之內(nèi),并設(shè)置軋制參數(shù)。
   
    遇到的主要問題是:⑴確定非接觸式探頭的合理位置,使得來自除鱗箱的噴霧和氧化物的存在的影響達(dá)到zui小;⑵探頭和軋機機座也要保持安全距離,以防止鋼板在軋制過程中氧化物的噴濺對探頭造成損害;⑶水和余鱗在鋼坯表面能夠形成較冷的區(qū)域,從而導(dǎo)致讀數(shù)變化。
     
    輻射測溫的原則是:測溫儀只能測量它所“看"到的目標(biāo),有兩種方法可解決氣體對輻射的吸收,一種是用一個窺視管和空氣吹掃器來提供一個無障礙的視覺路徑;另一種是選擇一個不被介質(zhì)影響的操作波段。針對這些問題,我們選用了質(zhì)量信譽高的LAND產(chǎn)品SYSTEM系統(tǒng)中M1/R1型短波探頭--從而避免水汽吸收的影響;小目標(biāo)尺寸和快速響應(yīng)功能----將瞄準(zhǔn)位于鋼坯表面上的氧化鐵皮和“黑水"中間的熱目標(biāo),并使信號處理器使用峰值保持功能,確保溫度測量在zui大程度上的準(zhǔn)確性和連續(xù)性,即使目標(biāo)被部分的遮擋或*離開視域,溫度測量結(jié)果也同樣會達(dá)到要求,這樣系統(tǒng)輸出就能追蹤鋼板的真實溫度了;高水平的探頭輸出,弱化了電子干擾的影響,這一輸出可以直接作為zui終溫度的顯示;探頭的位置應(yīng)盡可能地接近軋機的入口,這樣可避免來自冷卻水噴霧和打開過程中的移動的干擾。

    5、應(yīng)用效果
    
    三年來,濟鋼中厚板廠在軋鋼過程中使用紅外測溫儀取得了明顯的控制效果,真正成為軋鋼工人的“眼睛",有效地防止了軋制低溫鋼的操作,提高了鋼板軋制質(zhì)量。同時,該廠在生產(chǎn)過程中全線使用了精度高、穩(wěn)定性強的紅外測溫儀系統(tǒng),加強矯直、冷卻、剪切等工序的溫度控制,有效提高了鋼板的成材率,具有明顯的經(jīng)濟效益。

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