Температурные измерения бесконтактным методом

Как известно на промышленных предприятиях одним из наиболее важных контролируемых процессов является физическое измерение температуры.

Фирмой «ТЕХНО-АС», специализирующейся на разработке и производстве оборудования для высокоточных температурных измерений предлагается решение по контролю над технологическими процессами в металлургической отрасли.

Инфракрасный пирометр С-500.7 и его стационарный вариант С-700

Бесконтактное измерение температуры инфракрасными термометрами (пирометрами) обладает преимуществами по сравнению со стандартными контактными методами:

  • удобство и легкость использования;
  • быстрое реагирование;
  • длительный срок службы;
  • стабильность показаний;
  • отсутствие влияния на объект измерения.

Очень часто в металлургической промышленности необходимо проводить измерения температуры через частично прозрачную среду – в условиях задымленности и запыленности, а также через смотровые окна, закрытые стеклом.

Особенности излучения материалов.Металлы, окислы и шлаки непрозрачны в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Излучающая способность металлов зависит от длины волны и собственной температуры (рис. 1).

Зависимость коэффициента теплового излучения от длины волны

Рис. 1. Зависимость коэффициента теплового излучения от длины волны при температуре 1600 °С.

Существуют два фактора влияющие на измерения температуры расплавов бесконтактным способом:

1. Коэффициент теплового излучения металла, чем он выше, тем более короткая длина волны используется.

2. Ослабление оптического излучения металлургическим дымом, которое увеличивается с уменьшением длины волны.

Исходя из второго фактора нежелательно использование длин волн 0.35-0.65 мкм для измерения расплавов металлов, в то же время при длинах волн около 1.5 мкм коэффициент теплового излучения металла значительно падает, что также не дает возможность корректно измерять температуру объекта. Компромиссным решением в этом случае является использование спектрального диапазона 0.9… 1.0 мкм. В этом диапазоне длин волн характеристика прозрачности атмосферы, представленная на рис. 2, позволяет проводить корректные измерения без внесения дополнительной погрешности, вызванной ослаблением излучения от объекта и измеренное значение в этом случае соответствует температуре поверхности материала.

Зависимость характеристики прозрачности атмосферы от длины волны

Рис. 2. Зависимость характеристики прозрачности атмосферы от длины волны.

Выбор датчиков (приёмников излучения). Для измерения температуры металла можно применять:

  • кремниевыми (Si, эффективная длина волны 0.9 мкм);
  • германиевые (Ge, эффективная длина волны 1.5 мкм);
  • индий-галлий-арсенид (InGaAs , эффективная длина волны 1.55 мкм) детекторы.

Кремниевые датчики очень стабильны, обладают высокой чувствительностью к температурным перепадам и имеют низкую цену.

Германиевые датчики отличаются большей температурной нестабильностью и намного дороже по цене, чем кремниевые.

Датчики из индий-галлий-арсенида являются стабильными и чувствительными, но их цена на два порядка выше, чем у кремниевых.

В пирометрах С-500.7 и С-700 фирмы "ТЕХНО-АС" в качестве приемника излучения используются кремниевые фотодиоды.

Работа высокотемпературных пирометров фирмы "ТЕХНО-АС" была успешно опробована на литейных, коксохимических, прокатных и кузнечных участках следующих предприятий:

  • завод “Электросталь” (г. Электросталь);
  • Магнитогорский металлургический комбинат;
  • Коломенский тепловозостроительный завод;
  • завод “Промтрактор” (г. Чебоксары);
  • завод тяжелых станков (г. Коломна).

Результаты испытаний показали, что данные пирометры могут с успехом применяться для измерения температуры на следующих участках техпроцесса:

  • Измерение температуры при выпуске металла из электродуговой (индукционной) печи t =1400…1700ºС.
  • Измерение температуры струи при разливке из ковша в формы t =1400…1700ºС (так как излучающая способность шлака и окислов практически не зависит от длины волны и температуры, то по резкому увеличению показаний пирометра измеряющего расплав в процессе разливки можно судить о том, что из ковша слит весь металл и сливается шлак, при этом необходимо прекращать разливку).
  • Измерение температуры застывающего в форме металла t =1000…1400.
  • Измерение температуры при нагреве заготовки в печи перед обработкой давлением t =800…1200.
  • Измерение температуры при обработке давлением t =800…1200 (ковка, прокатка и т.д.)
  • Измерение температуры расплава солей в закалочных ваннах t =800…1400
  • Измерение температуры деталей в процессе термообработки (отжиг, закалка, отпуск и т.д.) t =800…1300
  • Измерение температуры коксовых батарей
  • Измерение температуры в печах обжига кирпича, спекания цемента и керамики.

Пирометры С-500.7 и С-700 фирмы "ТЕХНО-АС", разработанные для измерения температур металлов и керамики, являются надежным и простым в обращении средством измерения температуры. Они измеряют объекты с температурой от 700 до 2200 ºС и могут использоваться без охлаждения при температурах до +50 ºС (переносной пирометр С-500.7) или +80 ºС (стационарный пирометр С-700) . Оба пирометра имеют интерфейс связи с компьютером (RS-232 у пирометра С-500.7 и RS-485 у пирометра С-700) . Кроме того, переносной пирометр С-500.7 имеет индикацию температуры в поле зрения оптического безпараллаксного визира и регулируемый поляризационный ослабитель излучения от объекта, что облегчает и делает более удобной работу оператора.

Применение

Измерение температуры пирометрами С-500.7 и С-700 при выпуске металла из электродуговой (индукционной) печи.

Измерение температуры пирометрами

 

Измерение температуры струи при разливке из ковша в формы.

Измерение температуры пирометрами

 

Измерение температуры застывающего металла.

Измерение температуры пирометрами

 

Измерение температуры при нагреве заготовки в печи перед обработкой давлением.

Измерение температуры пирометрами Измерение температуры пирометрами

 

Измерение температуры при обработке давлением (ковка, прокатка и т.д.).

Измерение температуры пирометрами Измерение температуры пирометрами

 

Измерение температуры расплава солей в закалочных ваннах.

Измерение температуры пирометрами

 

Измерение температуры деталей в процессе термообработки (отжиг, закалка, отпуск и т.д.).

Измерение температуры пирометрами Измерение температуры пирометрами