Ứng Dụng Nhiệt Kế Hồng Ngoại Trong Sản Xuất Cán Thép
1. Giới thiệu
Trong quy trình sản xuất cán thép hiện đại, để đảm bảo chất lượng vật lý của thép tấm, việc cán và làm mát có kiểm soát của thép tấm đòi hỏi một số phương tiện đo và phát hiện nhiệt độ. Các đặc tính của nhiệt kế hồng ngoại có độ chính xác cao và độ tin cậy cao có thể cung cấp phép đo nhiệt độ tấm thép hiệu quả, chính xác và đáng tin cậy, để cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm tiêu thụ và tăng năng suất.
2. Cấu tạo của nhiệt kế hồng ngoại
Nhiệt kế hồng ngoại, còn được gọi là nhiệt kế bức xạ hồng ngoại, xác định nhiệt độ của vật thể đo bằng cách đo bức xạ điện từ của vật thể, xuất phát từ năng lượng chứa trong vật thể. Đối với các ứng dụng công nghiệp, chúng tôi quan tâm đến bức xạ hồng ngoại kéo dài từ bước sóng ngắn hơn của ánh sáng khả kiến đến ánh sáng hồng ngoại lên đến 20 μm. Do đó, nhiệt kế hồng ngoại (nhiệt kế bức xạ) là một thiết bị định lượng năng lượng bức xạ và sử dụng đầu ra tín hiệu điện để biểu thị nhiệt độ tương ứng của nó.
2.1 Hệ thống quang học
Hệ thống quang học là một phần quan trọng của nhiệt kế hồng ngoại. Các chức năng chính của nó là: hội tụ năng lượng bức xạ, nhắm vào mục tiêu cần đo, xác định trường nhìn của nhiệt kế và tác dụng bịt kín nhất định ở bên trong nhiệt kế.
2.2 Máy dò hồng ngoại
Đầu dò hồng ngoại là phần cốt lõi của nhiệt kế hồng ngoại. Máy dò hồng ngoại nhận năng lượng bức xạ của vật thể đo thông qua thấu kính vật kính, chuyển đổi năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện và cuối cùng thu được nhiệt độ bề mặt của vật thể đo thông qua quá trình xử lý tiếp theo.
2.3 Xử lý tín hiệu
Đầu dò hồng ngoại chuyển đổi bức xạ hồng ngoại thành tín hiệu điện, tín hiệu này được gửi đến bộ phận xử lý tín hiệu và được đưa vào bộ vi xử lý thông qua bộ tiền khuếch đại và chuyển đổi A/D. Đồng thời, tín hiệu bù nhiệt độ môi trường xung quanh cũng được đưa vào bộ vi xử lý, được bộ vi xử lý tuyến tính hóa. Sau khi xử lý, bù môi trường và hiệu chỉnh phát xạ, thu được tín hiệu đầu ra đã hiệu chỉnh.
2.4 Đầu ra màn hình
Trong các ứng dụng thực tế, tín hiệu nhiệt độ do bộ xử lý cung cấp được sử dụng theo hai cách: một là hiển thị thông qua màn hình; hai là gửi tín hiệu nhiệt độ đến hệ thống điều khiển công nghiệp để thực hiện kiểm soát quy trình sản xuất, đồng thời cũng có hai cách sử dụng.
Các loại nhiệt kế khác nhau có thể hiển thị giá trị thời gian thực, giá trị tối đa, giá trị tối thiểu, giá trị trung bình và chênh lệch, đồng thời cũng có thể hiển thị giá trị cài đặt độ phát xạ, giá trị cài đặt cảnh báo, v.v., đồng thời cũng có thể hiển thị đường cong nhiệt độ và bản đồ nhiệt sau khi xử lý phần mềm Chờ đợi. Nhiệt kế được sử dụng phổ biến nhất là đầu ra dòng điện 0-20mA hoặc 4-20mA. Nếu cần có tín hiệu điện áp, tín hiệu dòng điện cũng có thể được chuyển đổi và chia tỷ lệ.
3. Lựa chọn nhiệt kế hồng ngoại
Trong các ứng dụng công nghiệp, thường có một số phương tiện truyền thông giữa hỏa kế và mục tiêu được đo, có thể làm suy yếu hoặc thậm chí ngăn chặn hoàn toàn bức xạ năng lượng bề mặt của mục tiêu được đo và hỏa kế chỉ có thể đo mục tiêu mà nó "nhìn thấy". Nhiệt kế cố định thường được sử dụng của chúng tôi chủ yếu bao gồm các loại sau:
① Nhiệt kế băng thông rộng hay còn gọi là nhiệt kế băng thông rộng, phạm vi phản ứng phổ của nó bị giới hạn bởi hệ thống quang học, chủ yếu được sử dụng để đo nhiệt độ thấp, được trang bị máy dò có phạm vi phản ứng phổ rộng.
② Chọn nhiệt kế dải, bước sóng phản hồi của nó bị giới hạn bởi bộ lọc và dải phản hồi của máy dò có thể được chọn theo nhu cầu của ứng dụng.
③ Nhiệt kế sóng ngắn có thể giảm sai số đo khi độ phát xạ thay đổi. Sóng ngắn được đề cập ở đây là tương đối và nó có thể là bước sóng 0.6 μm ở nhiệt độ 1500K hoặc bước sóng 3 μm ở nhiệt độ 300K.
④ Nhiệt kế đo màu, còn được gọi là nhiệt kế hai màu, cho kết quả đo tốt hơn khi được sử dụng trong "bầu không khí rất bẩn".
Trong việc lựa chọn nhiệt kế, ngoài phạm vi nhiệt độ cần thiết, hai thông số của nhiệt kế "phần trăm thay đổi nhiệt độ" và "phần trăm thay đổi độ phát xạ" cũng rất quan trọng để lựa chọn nhiệt kế chính xác:
① Phần trăm thay đổi nhiệt độ của nhiệt kế đề cập đến sự thay đổi giá trị đầu ra của đối tượng do thay đổi nhiệt độ. Đối với nhiệt kế hồng ngoại, phần trăm thay đổi nhiệt độ càng lớn thì độ nhạy của nó càng cao.
② Tỷ lệ phần trăm thay đổi của độ phát xạ đề cập đến sự thay đổi giá trị đầu ra của thiết bị khi độ phát xạ của mục tiêu được đo thay đổi. Do độ phát xạ của tấm thép thay đổi ngẫu nhiên trong một phạm vi nhất định ở một bước sóng và nhiệt độ nhất định trong quá trình cán thép, nên sự thay đổi giá trị đầu ra của nhiệt kế do sự thay đổi độ phát xạ gây ra không phải là sự thay đổi nhiệt độ thực của mục tiêu. Do đó, cũng cần phải điều chỉnh phần trăm thay đổi độ phát xạ.
4. Ứng dụng cụ thể
Lấy việc phát hiện nhiệt độ của Nhà máy sản xuất gang và thép tấm Tế Nam trong quá trình cán có kiểm soát và làm mát có kiểm soát trong quy trình nhà máy thô làm ví dụ: tổng cộng bốn bộ nhiệt kế hồng ngoại LAND được lắp đặt sau hộp tẩy cặn, trước nhà máy thô và trước và sau sau thiết bị làm mát màn nước sau máy nghiền thô. Buồng tẩy cặn mang đến cơ hội hoàn hảo để đo nhiệt độ của các tấm thép chưa được tẩy cặn. Trước khi phôi thép vào máy cán, gần như toàn bộ cặn sắt v.v... được rửa sạch bằng vòi phun nước áp suất cao, tạo bề mặt sạch cho quá trình cán. Đầu dò bắt đầu đo nhiệt độ thực trên bề mặt tấm thép để đảm bảo rằng nhiệt độ này nằm trong giới hạn cán và để thiết lập các thông số cán.
Các vấn đề chính gặp phải là: (1) xác định vị trí hợp lý của đầu dò không tiếp xúc sao cho ảnh hưởng của tia nước phun ra từ hộp tẩy cặn và sự hiện diện của oxit được giảm thiểu; (2) đầu dò và giá đỡ máy nghiền cũng phải được giữ ở một khoảng cách nhất định để tránh Ôxít bắn tung tóe trong quá trình cán của tấm thép sẽ gây hư hỏng cho đầu dò; (3) nước và cặn còn lại có thể tạo thành một khu vực mát hơn trên bề mặt phôi, dẫn đến thay đổi số đọc.
Nguyên tắc đo nhiệt độ bức xạ là: nhiệt kế chỉ có thể đo mục tiêu mà nó "nhìn thấy". Có hai cách để giải quyết sự hấp thụ bức xạ của khí. Một là sử dụng ống nhìn trộm và máy lọc không khí để cung cấp Chướng ngại vật không dây cho đường dẫn thị giác; cách khác là chọn băng tần hoạt động không bị ảnh hưởng bởi phương tiện. Để giải quyết những vấn đề này, chúng tôi đã lựa chọn đầu dò sóng ngắn M1/R1 trong hệ thống LAND product SYSTEM với chất lượng và uy tín cao - tránh ảnh hưởng của sự hấp thụ hơi nước; kích thước mục tiêu nhỏ và chức năng phản hồi nhanh - sẽ nhắm đến quá trình oxy hóa trên bề mặt phôi Một mục tiêu nóng giữa tấm sắt và "nước đen" và khiến bộ xử lý tín hiệu sử dụng chức năng giữ đỉnh để đảm bảo độ chính xác và liên tục của phép đo nhiệt độ phạm vi lớn nhất, ngay cả khi mục tiêu bị che khuất một phần hoặc hoàn toàn không nhìn thấy được, kết quả đo nhiệt độ cũng sẽ đáp ứng yêu cầu, để đầu ra hệ thống có thể theo dõi nhiệt độ thực của tấm thép; đầu ra đầu dò mức cao làm suy yếu ảnh hưởng của nhiễu điện tử và đầu ra này có thể được sử dụng trực tiếp làm màn hình hiển thị nhiệt độ cuối cùng; vị trí của đầu dò phải càng xa càng tốt Càng gần lối vào của máy nghiền càng tốt, điều này tránh được sự xáo trộn do nước làm mát phun ra và chuyển động trong quá trình mở.
