Пирометрический комплекс

Пирометрический комплекс для дистанционного измерения температуры поверхностей нагретых объектов

В статье представлен пирометрический            This paper discusses the new thermalert

комплекс, предназначенный для дистанционного           complex combines high

 бесконтактного измерения температуры                     performance noncontact temperature

поверхности нагретых объектов и передачи                 measurement with industry standard

данных по двухпроводной линии.                                      two-wire technology.

           

           

            Представленный в этой статье пирометрический комплекс предназначен для использования в литейном производстве, в металлургии - для измерения непосредственно на прокатных станах температуры листов, труб, лент, проволоки и арматуры, а также в нагревательных печах – при нагреве, отжиге и закалке изделий, на цементных и кирпичных заводах, при производстве стекла и пластических масс.

            Объектом измерения температуры может быть поверхность произвольного твердого или жидкого тела, нагретого до температуры от 300 ºС  до 3000 ºС с минимальным видимым размером поверхности – от 1 до 100 мм2. Поверх любой формы.

            Приобретение пирометра и установка его на технологической линии или в агрегате, в условиях действующего предприятия, обычно оказывается сложнее, чем это вначале предполагается пользователем. Часто проблемы начинаются с того, что приобретенный пирометр попросту некуда установить. Вначале надо спроектировать и изготовить некоторую конструкцию, позволяющую установить и закрепить пирометр в нужном месте цеха. Затем появляется необходимость охлаждения пирометра и другие проблемы.

            Ведущие зарубежные фирмы для своих пирометров, обычно, предлагают специальные терможакеты, которые защищают их от нагревания расположенными поблизости источниками тепла. К этим терможакетам подводится охлаждающий  агент (воздух или вода), что обеспечивает их работу при температуре окружающей среды, превышающей диапазон рабочих температур пирометра.

            Например, терможакеты фирмы Raytek  (США)  при водяном охлаждении обеспечивают работоспособность  пирометров этой фирмы в среде с температурой до 315 ºС, а при воздушном охлаждении – до 115 ºС. При этом возможны регулирование или снятие пирометра без демонтажа терможакета, который при этом остается на технологической линии, вместе с каналами  подвода охлаждающего агента.

            Наиболее часто применяется воздушное охлаждение пирометров. В качестве охлаждающего агента используется сжатый воздух с давлением в магистрали от 0,2 до 0,6 МПа. Причем сжатый воздух, поступающий в терможакет, не только охлаждает пирометр, но также используется  и для обдува (автоочистки) объектива пирометра.

            К сожалению, сжатый воздух, поступающий из цеховой магистрали, содержит в своем составе масляные пары, конденсат и отделившиеся от стальных труб твердые частички (крошку ржавчины). Такой воздух загрязняет пирометр  и, в особенности, объектив, поэтому его необходимо предварительно пропускать через станцию очистки воздуха  и  отвода конденсата. В этой же станции должна быть предусмотрена возможность регулирования давления и расхода воздуха.

            Обычно, пирометры, как системные датчики, устанавливаются непосредственно на технологическом объекте или вблизи его, то есть – на значительных расстояниях от компьютера (или контроллера), реализующего алгоритм управления технологическим процессом. Следовательно, пользователю, который приобрел пирометр, необходимо также организовать соответствующий канал связи и обеспечить его программную поддержку.

            Все вышеперечисленные проблемы решаются сравнительно просто, если пользователь обладает соответствующими возможностями и специалистами, способными разобраться в протоколе связи с пирометром (в случае цифрового выхода), который иногда закрывает разработчик, обеспечить разработку или использование вспомогательных технических средств, разработать и отладить программное обеспечение для работы с пирометром.

            Кроме всего, необходимо обеспечить (в том числе и конструктивно) сохранность технических средств, обеспечивающих работу пирометра в цеху, возможность проведения его периодических калибровок, удаленный контроль состояния пирометра и ряд других вспомогательных функций.

            Как уже упоминалось, фирмы, являющиеся мировыми лидерами в области пирометрии, предлагают целый набор технических и программных опций, которые решают все проблемы пользователя. В результате задача приобретения пирометра превращается для пользователя в задачу приобретения комплекса технических и программных средств, решающих всю совокупность основных задач и вспомогательных функций, необходимых для конкретного случая.

            Пирометрический комплекс, представленный в данной статье, предназначен для решения полной совокупности задач пользователя.

            По техническим характеристикам комплекс не уступает зарубежным аналогам. Отечественные предприятия пирометрические комплексы такого предназначения не производят.

                                      СОСТАВ КОМПЛЕКСА

 

 

Рис. 1. Структура пирометрического комплекса

 

 

В состав пирометрического комплекса входят:

1 – пирометр спектрального отношения типа ДПР-1;

2 – терможакет;

3 - автономный переносной блок управления;

4 – шланг для подачи охлаждающего воздуха  и кабель связи в металлорукаве

     (длина 4,5 м);

5 – стационарный блок управления;

6 – юстировочный столик;

7 –  программное обеспечение (дискета).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Пирометр ДПР-1 в терможакете

 

ДПР-1 – пирометр спектрального отношения, разработанный и построенный коллективом научных работников и инженеров ГСКТБ физического приборостроения Института физики Национальной академии наук Украины.

В пирометре ДПР-1 используется так называемый двухспектральный алгоритм измерения, который обладает рядом преимуществ по сравнению с односпектральным.

Дело в том, что нагретое до определенной температуры тело излучает энергию в широком спектральном диапазоне. В соответствии с законом Вина, интенсивность излучения на каждой длине волны этого спектра является величиной постоянной и определяется только температурой поверхности тела в момент её измерения и её излучательной способностью (ε). Если в спектре излучения энергии выделить две произвольные длины волны и измерить интенсивность излучения, которое исходит от нагретого тела на каждой из них, а затем найти отношение этих интенсивностей, то полученный результат, как известно, будет однозначно определять температуру поверхности этого тела.

При таком алгоритме измерения температуры поверхности нагретого тела результат измерения не зависит ни от того какую часть поля зрения пирометра заполняет поверхность нагретого тела, ни от того попали ли в поле зрения прибора, кроме нагретого тела, еще какие-либо «холодные» тела, ни от ε. Необходимо только, чтобы энергия, попадающая в объектив пирометра, была бы достаточной величины по отношению к чувствительности его пирометрических сенсоров.

При использовании односпектрального  алгоритма измерения, если проекция  нагретого тела не занимает все поле зрения пирометра, а только  какую-то его часть, результаты измерения температуры  будут искажены. То же самое произойдет, если в поле зрения пирометра, кроме нагретого тела, попадут и другие предметы или конструктивные элементы.

Пирометры спектрального отношения, в отличие от пирометров измерения полной энергии излучения, обладают и другими преимуществами. В них результаты измерения температуры не зависят от температуры окружающего воздуха в пределах рабочего  диапазона температур. Кроме того, мультипликативная составляющая долговременной погрешности (как следствие деградации элементов прибора) в пирометрах спектрального отношения пренебрежимо мала, вследствие чего при его периодических калибровках компенсируется  только аддитивная часть составляющей долговременной погрешности.

Пирометр ДПР-1 сертифицирован и внесен в Государственный реестр средств измерения Украины под номером У1308-05. Сертификаты соответствия: ИА-М1/гр-4616-2005 и УкрСЕПРО ИА1.003.064665-05.

По техническим характеристикам пирометр ДПР-1 не уступает аналогичному пирометру модели НТ фирмы Raytek, лидирующей в области пирометрии, однако имеет более широкий диапазон температур и меньшую погрешность.

Для наведения на объект измерения температуры пирометр ДПР-1  снабжен лазером, который можно включить и отключить тумблером, расположенным на тыльной стенке терможакета. Там же находится и окно визирования. Выбор расстояния до объекта измерения температуры зависит от размеров этого объекта и может быть выполнен с использованием диаграммы, изображенной на рис.1.  

 

Рис.3. Диаграмма зависимости диаметра круга излучающей поверхности объекта,

которая полностью заполняет поле зрения пирометра, от расстояния до объекта

 

Для измерения температуры поверхности объекта диаметром (или размером) 5 мм пирометр необходимо устанавливать  на расстоянии 0,6 м от него. С объектами, диаметром порядка 10 см пирометр ДПР-1 может работать на расстоянии до 20 м. Максимальное расстояние до объекта измерения температуры может быть увеличено до 50 м.

К терможакету с установленным в нем пирометром подключается шланг для подачи охлаждающего воздуха и кабель связи, размещенные в металлорукаве.

На передней панели терможакета расположена шибер-бленда, которая служит для дополнительного регулирования потока охлаждающего воздуха в районе объектива. Кроме того, она отсекает от объектива боковые лучи и блики.

 

           Стационарный блок управления выполняет следующие функции:

            а) прием и очистка охлаждающего воздуха от масляных паров, конденсата и твердых частиц;

            б) слив конденсата из отстойника;

в) подача очищенного воздуха в терможакет;

г) связь пирометра с автоматизированной системой управления технологическим процессом по интерфейсу RS 485;

д) питание пирометра и модулей блока электрическим током;

е) прием кабелей питания и связи с системой;

ж) защита модулей блока управления от воздействия окружающей среды (IP65).

Автономный блок управления используется при установке пирометра. Автономный блок управления снабжен внутренним источником питания пирометра, цифроиндикатором и органами управления – кнопочной клавиатурой.

Выполняемые блоком функции:

а) подача в пирометр электропитания;

б) чтение и индикация сетевого адреса и параметров настройки пирометра;

в) запрос и выдача на индикацию значения температуры поверхности нагретого тела;

г) ввод и запись в память пирометра новых значений параметров настройки или нового сетевого адреса пирометра.

 

Терможакет пирометра устанавливается на юстировочный столик, который, в свою очередь, крепится к стойке или  к другому  конструктивному элементу  на объекте.

Юстировочный столик в горизонтальной плоскости позволяет поворот пирометра на 360º, а в вертикальной – на 60º. Фиксируется положение пирометра  в пространстве тремя болтами М8.

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

 

Канал измерения температуры:

диапазон измерения температуры поверхности, ºС ….. ……………….от 300 до 3000;

- пределы абсолютной погрешности измерения температуры, ºС ….…………….….+ 5;

- уровень чувствительности, ºС …………………………………………………………...1;

- коэффициент визирования……………………………………………………….30 ÷ 100;

- время измерения, с…………………………………………………………………….0,25;

- минимальный период между последовательными измерениями, с……………… …..1;

-  диапазон расстояний до объекта  измерений, м…………………………....от 0,4 до 50;

- выходной сигнал пирометра – цифровой в коде ASCII, интерфейс RS 485.

            Общие характеристики:

            - диапазон давления охлаждающего воздуха, МПа ………………..……….от 0,2 до 0,6;

            - наличие входного фильтра для охлаждающего воздуха с отстойником и сбросом

              конденсата;

            - наличие регулятора расхода охлаждающего воздуха;

            - напряжение питания переменного тока, В……………………...…............от 187 до 242;

            - частота питающего напряжения, Гц ………………………………....………от 49 до 51;

            - мощность потребления от сети 220 В, В·А, не более …………………...…………....20;

            - габаритные размеры:

                        а) пирометр ДПР-1 в терможакете, мм, не более………….….….….160х160х360;

                        б) стационарный блок управления, мм, не более……………...……500х500х360;

                        в) воздушный шланг с кабелем связи в металлорукаве, мм…………...Æ40х4500;

            - диапазон рабочих температур окружающего воздуха, ºС:

                        а) для стационарного  блока управления…………......... от минус 10 до плюс 50;

                        б) для пирометра в терможакете с воздушным охлаждением .. от 0 до плюс 115;

- устойчивость при работе в среде с относительной влажностью воздуха 70 % при

  температуре 27 ºС и более низких температурах без конденсации  влаги;

- устойчивость к воздействию внешнего переменного  магнитного поля 

   напряженностью 400 А/м частотой (50 + 1) Гц;

- комплекс технических средств сохраняет работоспособность при воздействии синусоидальной вибрации от 10 до 150 Гц с амплитудой ускорения 2 м/с2;

- средняя наработка на отказ, час………………………………………….…………16000;

- средний срок службы, лет …………………………………………………..………… 10.

 

Программное обеспечение пирометрического комплекса включает в себя рабочую программу и сервисные программные утилиты, используемые в процессе конфигурации системы, периодической калибровки и чтении (или записи) параметров  настройки пирометра.

Программное обеспечение поставляется в записи на электронном носителе (дискете).

Протокол связи  пирометра совместим с системой команд функциональных модулей серии I-7000 фирмы ICP DAS.

Поставщик оказывает потребителю необходимую помощь по внедрению в эксплуатацию пирометрического комплекса, включая работы по его периодической калибровке.


Просмотров: 2185
2011-10-13


Похожие статьи

Как правильно рассчитать длительность горения котла
Промышленность Оборудование
Многие производители в характеристиках своих котлов указывают огромные сроки работы котла на одной загрузке, покупатели ведутся на такие рекламные капканы но в процессе эксплуатации сталкиваются с тем что котлы не работают заявленное время . Так же на длительность горения одной закладки влияет калорийность топлива , влажность и КПД котла.В этой статье мы поможем разобраться с весом загруженного топлива и длительность работы котла на этом топливе. Для примем объем загрузочной камеры(топки) котла . . .
2016-09-24 07:29:12
Лебедка маневровая ЛМ-71
Промышленность Оборудование
Лебедка маневровая ЛМ-71 с электрическим приводом предназначены для подтягивания железнодорожных полувагонов грузоподъемностью 63-125 т. на погрузочных пунктах, производительностью 2000-4000 т/сутки. Может применяться для вспомогательных работ, связанных с перемещением грузов по горизонтальному пути. Даже если у вас уже есть тепловоз, мотовоз, локомобиль или автопогрузчик, который Вы используете для перемещения железнодорожных вагонов, то двигать вагоны при помощи лебедки все равно намного деше. . .
2016-09-07 12:24:00
Лабораторное оборудование для предприятий угольной отрасли
Промышленность Оборудование
Внимание для угольщиков)Приборы для лабораторий угольной промышленностиДробилка щековая ЩД-6, ЩД-10 Вибрационная мельница ВКМД 6, ВКМД-10 Истиратель ИД, вибропривод ВП30Т Сито разборное, сита лабораторные пробивные, сетка Анализатор серы, делитель проб ДП Муфельная печь СНОЛ 7,2/1100 Калориметр С 200 Сушильный шкаф СНОЛ 67/350 Весы аналитические AS 220/R2, ANG 200c Весы-влагомеры МА 50 Весы лабораторные ВК 300, ТВЕ-0,5, ФЕН 300 Весы общего назначения ВДЛ-3кг, ВТНЕ-6н Термометры ТЛ, химпосуда в . . .
2016-05-29 13:13:25
Насосные группы AFRISO PrimoSol 130-4 без насоса для солнечных систем
Промышленность Оборудование
Насосные группы - основной элемент в работе солнечных установок.Правильный выбор насосной группы - это залог продуктивной и качественной работы ваших солнечных коллекторов. В своем ассортименте AFRISO имеет  насосную группу PrimoSol 130-4 для солнечных систем. Её преимущества: Высокая энергоэффективность (насос с частотным регулированием); Предварительно смонтированный, проверенный на герметичность и теплоизолированный узел; . . .
2016-04-05 13:54:13