การประยุกต์ใช้เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดในการผลิตเหล็กรีด

การประยุกต์ใช้เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดในการผลิตเหล็กรีด

1. บทนำ
ในกระบวนการผลิตเหล็กรีดสมัยใหม่ เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพทางกายภาพของแผ่นเหล็ก การควบคุมการรีดและการทำให้เย็นของแผ่นเหล็กต้องใช้วิธีการวัดและตรวจจับอุณหภูมิบางอย่าง ลักษณะเฉพาะของความแม่นยำสูงและความน่าเชื่อถือที่แข็งแกร่งของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดสามารถให้การวัดอุณหภูมิแผ่นเหล็กที่มีประสิทธิภาพ แม่นยำ และเชื่อถือได้ เพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ลดการใช้ และเพิ่มผลผลิต

2. ส่วนประกอบของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด
เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดหรือที่เรียกว่าเครื่องวัดอุณหภูมิรังสีอินฟราเรดกำหนดอุณหภูมิของวัตถุที่วัดได้โดยการวัดการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุซึ่งมาจากพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุ สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม เราเกี่ยวข้องกับรังสีอินฟราเรดที่ขยายจากความยาวคลื่นที่สั้นกว่าของแสงที่ตามองเห็นไปเป็นแสงอินฟราเรดที่สูงถึง 20 μm ดังนั้น เทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรด (เทอร์โมมิเตอร์แบบแผ่รังสี) จึงเป็นอุปกรณ์ที่วัดปริมาณพลังงานรังสีและใช้เอาต์พุตสัญญาณไฟฟ้าเพื่อแสดงอุณหภูมิที่สอดคล้องกัน

2.1 ระบบแสง
ระบบออปติกเป็นส่วนสำคัญของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด หน้าที่หลักของมันคือ: การบรรจบกันของพลังงานรังสี การเล็งไปที่เป้าหมายที่จะวัด การกำหนดขอบเขตการมองเห็นของเทอร์โมมิเตอร์ และเอฟเฟกต์การปิดผนึกบางอย่างที่ด้านในของเทอร์โมมิเตอร์

2.2 เครื่องตรวจจับอินฟราเรด
เครื่องตรวจจับอินฟราเรดเป็นส่วนหลักของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด เครื่องตรวจจับอินฟราเรดรับพลังงานรังสีของวัตถุที่วัดได้ผ่านเลนส์ใกล้วัตถุ แปลงพลังงานรังสีเป็นสัญญาณไฟฟ้า และสุดท้ายรับอุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุที่วัดได้ผ่านการประมวลผลที่ตามมา

2.3 การประมวลผลสัญญาณ
เครื่องตรวจจับอินฟราเรดจะแปลงรังสีอินฟราเรดเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งถูกส่งไปยังส่วนประมวลผลสัญญาณ และป้อนเข้าไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ผ่านพรีแอมพลิฟายเออร์และการแปลง A/D ในเวลาเดียวกัน สัญญาณการชดเชยอุณหภูมิโดยรอบยังถูกป้อนไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งไมโครโปรเซสเซอร์ทำให้เป็นเส้นตรง หลังจากการประมวลผล การชดเชยสิ่งแวดล้อมและการแก้ไขการแผ่รังสี จะได้สัญญาณเอาต์พุตที่แก้ไขแล้ว

2.4 การแสดงผลออก
ในการใช้งานจริง สัญญาณอุณหภูมิที่ได้รับจากโปรเซสเซอร์จะใช้ในสองวิธี: วิธีหนึ่งคือการแสดงผ่านจอแสดงผล อีกแบบหนึ่งคือส่งสัญญาณอุณหภูมิไปยังระบบควบคุมอุตสาหกรรมเพื่อให้ทราบถึงการควบคุมกระบวนการผลิต และยังมี 2 วิธีในการใช้งานพร้อมกัน

เทอร์โมมิเตอร์ประเภทต่างๆ สามารถแสดงค่าตามเวลาจริง ค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด ค่าเฉลี่ย และค่าความแตกต่าง และยังสามารถแสดงค่าชุดการแผ่รังสี ค่าชุดสัญญาณเตือน ฯลฯ และยังสามารถแสดงเส้นโค้งอุณหภูมิและแผนที่ความร้อนหลังการประมวลผลซอฟต์แวร์ รอ. เทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้บ่อยที่สุดคือ 0-20mA หรือ 4-20mA เอาต์พุตปัจจุบัน หากต้องการสัญญาณแรงดันไฟฟ้า สัญญาณปัจจุบันยังสามารถแปลงและปรับขนาดได้

3. การเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด
ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม มักจะมีสื่อบางอย่างอยู่ระหว่างไพโรมิเตอร์และเป้าหมายที่วัดได้ ซึ่งอาจทำให้อ่อนลงหรือแม้แต่ปิดกั้นการแผ่รังสีของพลังงานพื้นผิวของเป้าหมายที่วัดได้ และไพโรมิเตอร์สามารถวัดได้เฉพาะเป้าหมายที่ "เห็น" เท่านั้น เทอร์โมมิเตอร์แบบคงที่ที่ใช้กันทั่วไปของเรามีประเภทดังต่อไปนี้:

① บรอดแบนด์เทอร์โมมิเตอร์หรือบรอดแบนด์เทอร์โมมิเตอร์ ช่วงการตอบสนองทางสเปกตรัมถูกจำกัดโดยระบบออปติคัล ส่วนใหญ่ใช้เพื่อวัดอุณหภูมิต่ำ พร้อมกับเครื่องตรวจจับที่มีช่วงการตอบสนองสเปกตรัมกว้าง

② เลือกแถบเทอร์โมมิเตอร์ ความยาวคลื่นตอบสนองจะถูกจำกัดโดยตัวกรอง และสามารถเลือกแถบการตอบสนองของเครื่องตรวจจับได้ตามความต้องการในการใช้งาน

③ เทอร์โมมิเตอร์แบบคลื่นสั้นสามารถลดข้อผิดพลาดในการวัดเมื่อค่าการแผ่รังสีเปลี่ยนแปลง คลื่นสั้นที่กล่าวถึงนี้เป็นค่าสัมพัทธ์ และอาจเป็นความยาวคลื่น 0.6 μm ที่อุณหภูมิ 1500K หรือความยาวคลื่น 3 μm ที่อุณหภูมิ 300K

④ เทอร์โมมิเตอร์วัดสีหรือที่เรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบสองสี จะให้ผลการวัดที่ดีกว่าเมื่อใช้ใน "บรรยากาศที่สกปรกมาก"

ในการเลือกเทอร์โมมิเตอร์ นอกจากช่วงอุณหภูมิที่ต้องการแล้ว พารามิเตอร์สองตัวของเทอร์โมมิเตอร์ "เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ" และ "เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงการแผ่รังสี" ก็มีความสำคัญมากเช่นกันสำหรับการเลือกเทอร์โมมิเตอร์ที่แม่นยำ:

① เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงของค่าเอาต์พุตของวัตถุเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สำหรับเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรด เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิยิ่งมาก ความไวก็จะยิ่งสูงขึ้น

② เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงของค่าการแผ่รังสีหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของค่าเอาต์พุตของเครื่องมือเมื่อค่าการแผ่รังสีของชิ้นงานที่วัดได้เปลี่ยนไป เนื่องจากค่าการแผ่รังสีของแผ่นเหล็กเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มภายในช่วงหนึ่งที่ความยาวคลื่นและอุณหภูมิระหว่างกระบวนการรีดเหล็ก การเปลี่ยนแปลงค่าเอาต์พุตของเทอร์โมมิเตอร์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงค่าการแผ่รังสีจึงไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่แท้จริงของชิ้นงาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับเปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงการแผ่รังสีด้วย

4. แอปพลิเคชันเฉพาะ
ยกตัวอย่างการตรวจจับอุณหภูมิของโรงงานเหล็กและเหล็กกล้าจี่หนานระหว่างการรีดแบบควบคุมและการระบายความร้อนแบบควบคุมในกระบวนการกัดหยาบเป็นตัวอย่าง: มีการติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด LAND ทั้งหมดสี่ชุดหลังกล่องขจัดตะกรัน ก่อนโรงงานกัดหยาบ และก่อนและ หลังจากอุปกรณ์ระบายความร้อนม่านน้ำหลังโรงสีหยาบ ช่องขจัดคราบตะกรันเป็นโอกาสที่สมบูรณ์แบบในการวัดอุณหภูมิของแผ่นเหล็กที่ไม่เป็นตะกรัน ก่อนที่เหล็กแท่งยาวจะเข้าสู่โรงรีด ตะกรันเหล็กเกือบทั้งหมด ฯลฯ จะถูกชะล้างออกไปด้วยเครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง ซึ่งจะทำให้พื้นผิวสะอาดสำหรับกระบวนการรีด หัววัดจะเริ่มวัดอุณหภูมิจริงบนพื้นผิวของแผ่นเหล็กเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมินี้อยู่ภายในขีดจำกัดการกลิ้งและเพื่อตั้งค่าพารามิเตอร์การกลิ้ง

ปัญหาหลักที่พบคือ: (1) กำหนดตำแหน่งที่เหมาะสมของโพรบแบบไม่สัมผัส เพื่อลดอิทธิพลของสเปรย์จากกล่องขจัดตะกรันและการปรากฏตัวของออกไซด์; (2) หัววัดและขาตั้งโรงสีควรอยู่ในระยะที่แน่นอนเพื่อป้องกันการกระเด็นของออกไซด์ในระหว่างกระบวนการรีดแผ่นเหล็กจะทำให้หัววัดเสียหาย (3) น้ำและตะกรันตกค้างสามารถก่อตัวเป็นบริเวณที่เย็นกว่าบนพื้นผิวของบิลเล็ต ส่งผลให้การอ่านค่าเปลี่ยนไป

หลักการวัดอุณหภูมิรังสีคือ: เทอร์โมมิเตอร์สามารถวัดได้เฉพาะเป้าหมายที่ "เห็น" เท่านั้น วิธีแก้ปัญหาการดูดกลืนรังสีด้วยแก๊สมี 2 วิธี หนึ่งคือการใช้ท่อมองลอดและเครื่องฟอกอากาศเพื่อให้สิ่งกีดขวางไร้สายไปยังเส้นทางที่มองเห็น อีกวิธีหนึ่งคือการเลือกแถบปฏิบัติการที่ไม่ได้รับผลกระทบจากสื่อ ในการตอบสนองต่อปัญหาเหล่านี้ เราได้เลือกโพรบคลื่นสั้น M1/R1 ในระบบผลิตภัณฑ์ LAND SYSTEM ที่มีคุณภาพและชื่อเสียงสูง เพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของการดูดซับไอน้ำ ขนาดเป้าหมายที่เล็กและฟังก์ชันการตอบสนองที่รวดเร็ว - จะมุ่งเป้าไปที่การเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิวของเหล็กแท่ง เป้าหมายที่ร้อนระหว่างแผ่นเหล็กกับ "น้ำดำ" และทำให้ตัวประมวลผลสัญญาณใช้ฟังก์ชันการคงค่าสูงสุดเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำและความต่อเนื่องของการวัดอุณหภูมิถึง แม้ว่าเป้าหมายจะถูกบดบังบางส่วนหรือไม่สามารถมองเห็นได้ทั้งหมด การวัดอุณหภูมิ ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นไปตามข้อกำหนด เพื่อให้เอาต์พุตของระบบสามารถติดตามอุณหภูมิจริงของแผ่นเหล็กได้ เอาต์พุตโพรบระดับสูงทำให้อิทธิพลของการรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์อ่อนลง และเอาต์พุตนี้สามารถใช้โดยตรงเป็นการแสดงอุณหภูมิสุดท้าย ตำแหน่งของโพรบควรอยู่ไกลที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ใกล้กับทางเข้าของโม่เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนจากละอองน้ำหล่อเย็นและการเคลื่อนไหวระหว่างการเปิด