Anwendung von Infrarot-Thermometern in der Stahlwalzproduktion
1. Einleitung
Um im modernen Stahlwalzproduktionsprozess die physikalische Qualität des Stahlblechs sicherzustellen, erfordert das kontrollierte Walzen und Abkühlen des Stahlblechs bestimmte Mittel zur Temperaturmessung und -erkennung. Die Eigenschaften der hohen Präzision und starken Zuverlässigkeit des Infrarot-Thermometers können eine effektive, genaue und zuverlässige Temperaturmessung von Stahlplatten ermöglichen, um so die Produktqualität zu verbessern, den Verbrauch zu senken und die Produktivität zu steigern.
2. Die Zusammensetzung des Infrarot-Thermometers
Infrarot-Thermometer, auch Infrarot-Strahlungsthermometer genannt, ermitteln die Temperatur des Messobjekts durch Messung der elektromagnetischen Strahlung des Objekts, die aus der im Objekt enthaltenen Energie stammt. Für industrielle Anwendungen befassen wir uns mit Infrarotstrahlung von den kürzeren Wellenlängen des sichtbaren Lichts bis hin zu Infrarotlicht bis zu 20 μm. Daher ist ein Infrarot-Thermometer (Strahlungsthermometer) ein Gerät, das Strahlungsenergie quantifiziert und die Ausgabe eines elektrischen Signals verwendet, um die entsprechende Temperatur auszudrücken.
2.1 Optisches System
Das optische System ist ein wichtiger Bestandteil des Infrarot-Thermometers. Seine Hauptfunktionen sind: die Konvergenz der Strahlungsenergie, das Anvisieren des zu messenden Ziels, die Bestimmung des Sichtfeldes des Thermometers und eine gewisse Dichtwirkung im Inneren des Thermometers.
2.2 Infrarotdetektor
Der Infrarotdetektor ist das Herzstück des Infrarot-Thermometers. Der Infrarotdetektor empfängt die Strahlungsenergie des Messobjekts durch die Objektivlinse, wandelt die Strahlungsenergie in ein elektrisches Signal um und ermittelt schließlich durch anschließende Verarbeitung die Oberflächentemperatur des Messobjekts.
2.3 Signalverarbeitung
Der Infrarotdetektor wandelt die Infrarotstrahlung in ein elektrisches Signal um, das an den Signalverarbeitungsteil gesendet und über den Vorverstärker und die A/D-Wandlung in den Mikroprozessor eingegeben wird. Gleichzeitig wird auch das Umgebungstemperaturkompensationssignal in den Mikroprozessor eingegeben, das vom Mikroprozessor linearisiert wird. Nach der Verarbeitung, Umweltkompensation und Emissionsgradkorrektur wird das korrigierte Ausgangssignal erhalten.
2.4 Ausgabe anzeigen
In praktischen Anwendungen wird das vom Prozessor bereitgestellte Temperatursignal auf zwei Arten verwendet: Zum einen wird es über das Display angezeigt. Die andere besteht darin, das Temperatursignal an das industrielle Steuerungssystem zu senden, um die Steuerung des Produktionsprozesses zu realisieren, und es gibt auch zwei Möglichkeiten, es gleichzeitig zu verwenden.
Verschiedene Arten von Thermometern können Echtzeitwerte, Maximalwerte, Minimalwerte, Durchschnittswerte und Differenzen anzeigen sowie Emissionsgrad-Sollwerte, Alarmsollwerte usw. anzeigen und nach der Softwareverarbeitung auch Temperaturkurven und Wärmekarten anzeigen Warten. Die am häufigsten verwendeten Thermometer haben einen Stromausgang von 0-20mA oder 4-20mA. Wird ein Spannungssignal benötigt, kann auch das Stromsignal umgewandelt und skaliert werden.
3. Auswahl des Infrarot-Thermometers
In industriellen Anwendungen befinden sich häufig Medien zwischen dem Pyrometer und dem gemessenen Ziel, die die Strahlung der Oberflächenenergie des gemessenen Ziels schwächen oder sogar vollständig blockieren können, und das Pyrometer kann nur das Ziel messen, das es „sieht“. Unsere am häufigsten verwendeten Festthermometer umfassen hauptsächlich die folgenden Kategorien:
① Breitbandthermometer oder Breitbandthermometer. Sein spektraler Reaktionsbereich wird durch das optische System begrenzt, das hauptsächlich zur Messung niedriger Temperaturen verwendet wird und mit einem Detektor mit einem breiten spektralen Reaktionsbereich ausgestattet ist.
② Wählen Sie das Bandthermometer aus, seine Reaktionswellenlänge wird durch den Filter begrenzt und das Reaktionsband des Detektors kann entsprechend den Anforderungen der Anwendung ausgewählt werden.
③ Das Kurzwellenthermometer kann den Messfehler reduzieren, wenn sich der Emissionsgrad ändert. Die hier erwähnte Kurzwelle ist relativ und kann eine Wellenlänge von 0,6 μm bei einer Temperatur von 1500 K oder eine Wellenlänge von 3 μm bei einer Temperatur von 300 K haben.
④ Kolorimetrische Thermometer, auch Zweifarbenthermometer genannt, erzielen beim Einsatz in „sehr schmutzigen Atmosphären“ bessere Messergebnisse.
Bei der Auswahl des Thermometers sind neben dem benötigten Temperaturbereich auch die beiden Parameter des Thermometers „Prozentsatz der Temperaturänderung“ und „Prozentsatz der Emissionsgradänderung“ von großer Bedeutung für die genaue Auswahl des Thermometers:
① Der Temperaturänderungsprozentsatz des Thermometers bezieht sich auf die Änderung des Ausgangswerts des Objekts aufgrund der Temperaturänderung. Bei Infrarot-Thermometern ist die Empfindlichkeit umso höher, je größer der Prozentsatz der Temperaturänderung ist.
② Der Änderungsprozentsatz des Emissionsgrads bezieht sich auf die Änderung des Ausgangswerts des Instruments, wenn sich der Emissionsgrad des gemessenen Ziels ändert. Da sich das Emissionsvermögen der Stahlplatte während des Stahlwalzprozesses innerhalb eines bestimmten Bereichs bei einer bestimmten Wellenlänge und Temperatur zufällig ändert, ist die durch die Änderung des Emissionsvermögens verursachte Änderung des Ausgabewerts des Thermometers nicht die tatsächliche Temperaturänderung des Ziels. Daher ist es auch erforderlich, den Änderungsprozentsatz des Emissionsgrads anzupassen.
4. Spezifische Anwendung
Nehmen Sie als Beispiel die Temperaturerfassung des Jinan Iron and Steel Plate Plant während des kontrollierten Walzens und der kontrollierten Kühlung im Vorwalzprozess: Insgesamt vier Sätze LAND-Infrarotthermometer sind nach der Entzunderungsbox, vor dem Vorwalzwerk und vor und installiert nach der Wasservorhang-Kühlvorrichtung nach dem Vorwalzwerk. Entzunderungskammern bieten die perfekte Möglichkeit, die Temperatur von unverzunderten Stahlplatten zu messen. Bevor der Stahlbarren in das Walzwerk gelangt, werden durch den Hochdruckwasserstrahl nahezu alle Zunder usw. abgewaschen, wodurch eine saubere Oberfläche für den Walzprozess entsteht. Die Sonde beginnt mit der Messung der tatsächlichen Temperatur auf der Oberfläche des Stahlblechs, um sicherzustellen, dass diese Temperatur innerhalb der Walzgrenze liegt, und um die Walzparameter einzustellen.
Die Hauptprobleme sind: (1) Bestimmen der angemessenen Position der berührungslosen Sonde, damit der Einfluss des Sprühnebels aus der Entkalkungsbox und das Vorhandensein von Oxiden minimiert wird; (2) Die Sonde und der Walzständer sollten ebenfalls in einem bestimmten Abstand gehalten werden, um zu verhindern, dass das Spritzen von Oxiden während des Walzvorgangs der Stahlplatte zu Schäden an der Sonde führt. (3) Wasser und Zunderreste können einen kühleren Bereich auf der Oberfläche des Knüppels bilden, was zu Änderungen der Messwerte führt.
Das Prinzip der Strahlungstemperaturmessung ist: Das Thermometer kann nur das Ziel messen, das es „sieht“. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Strahlungsabsorption durch Gas zu lösen. Eine besteht darin, einen Guckschlauch und einen Luftreiniger zu verwenden, um den Sichtweg drahtlos zu behindern. Die andere besteht darin, ein Betriebsband zu wählen, das nicht vom Medium beeinflusst wird. Als Reaktion auf diese Probleme haben wir im LAND-Produktsystem die Kurzwellensonden M1/R1 mit hoher Qualität und gutem Ruf ausgewählt, um den Einfluss der Wasserdampfabsorption zu vermeiden; Kleine Zielgröße und schnelle Reaktionsfunktion – zielt auf die Oxidation auf der Oberfläche des Knüppels ab. Ein heißes Ziel zwischen Eisenblech und „Schwarzwasser“ und veranlasst den Signalprozessor, die Peak-Hold-Funktion zu verwenden, um die Genauigkeit und Kontinuität der Temperaturmessung sicherzustellen Selbst wenn das Ziel teilweise verdeckt oder vollständig außer Sicht ist, erfüllt die Temperaturmessung im größtmöglichen Umfang auch die Anforderungen, sodass der Systemausgang die tatsächliche Temperatur der Stahlplatte verfolgen kann. Der Ausgang der Hochpegelsonde schwächt den Einfluss elektronischer Störungen ab und dieser Ausgang kann direkt als Anzeige der Endtemperatur verwendet werden. Die Position der Sonde sollte so weit wie möglich am Eingang der Mühle liegen, um Störungen durch Kühlwasserspritzer und Bewegungen beim Öffnen zu vermeiden.
