Найкращі рішення щодо безконтактного вимірювання температури в металургійній галузі
На підприємствах металургійної промисловості процес виробництва є досить складним. Головна його особливість — термічна обробка сировини за дуже високої температури. Отже, контроль параметрів у металургії — справа нелегка й водночас дуже важлива.
Уже склалося історично, що зазвичай на металургійних підприємствах застосовуються контактні датчики температури. Рішення, звісно, непогане, але має багато своїх нюансів і недоліків. Яких саме? Ось лише кілька не дуже приємних особливостей контактних датчиків: недовговічність, необхідність контакту з об’єктом дослідження, складності під час заміни, експлуатації та обслуговування, не можна застосовувати до рухомих об’єктів, інерційність вимірювань, потреба в інтерпретації вихідного сигналу.
Усіх цих проблем можна уникнути, якщо використовувати безконтактні прилади та системи: пірометри, тепловізори та інфрачервоні сканери.
Британська компанія Land Ametek — всесвітньовідомий флагман у галузі пірометрії. Уже понад шістдесят років компанія успішно виробляє рішення для важкої промисловості. Майже десять років, ХЛР – офіційний дистриб’ютор Land Ametek в Україні. Наші фахівці успішно постачають обладнання Land Ametek на українські підприємства, надають усю необхідну сервісну та методичну підтримку.
Які плюси дає використання пірометрів Land Ametek:
- Не потрібен контакт з об’єктом дослідження. А тому продукція та обладнання залишаються непошкодженими, а також не забруднюються.
- Точність, надійність і стабільність вимірювань гарантують довговічність продукції.
- Мінімальне обслуговування, але водночас тривала робота без поломок.
- Гнучкість у виборі стаціонарних, оптоволоконних систем або портативних приладів забезпечує всебічне охоплення потреб у вимірюванні температури.
- Індивідуальний підхід до унікальних завдань.
Прилади для безконтактного вимірювання температури
Тепловізори Land Ametek
Призначені для експлуатації в агресивних умовах виробництва. Безперервна робота, вимірювання температури від 0 до 3000°С. Датчик із роздільною здатністю до 656 × 494 пікселів забезпечує точне теплове зображення в реальному часі, а застосування камери з бороскопічною трубкою надає інформацію про те, що відбувається безпосередньо всередині печі.
Портативні пірометри Cyclops L
Лідер серед високоточних безконтактних портативних приладів для промисловості. Має унікальну систему наведення на об’єкт (крізь спеціальний окуляр на приладі). Разом з ергономічною конструкцією це дає змогу без зусиль вимірювати температуру однією рукою в складних умовах виробництва. Серед плюсів обладнання — високоякісна оптика й система фокусувальних лінз, що гарантує малий розмір вимірюваної плями. Завдяки вбудованій реєстрації даних можна записувати дані в пам’ять пристрою.
Стаціонарні пірометри SPOT
Сучасні технології, які використовуються в SPOT, роблять безконтактне вимірювання температури точним і простим. Інтерфейси передачі даних: Ethernet, аналогові сигнали, Modbus TCP з’єднання, відеотрансляція, автофокусування та можливість виведення даних на комп’ютер.
Інфрачервоні лінійні сканери LSP-HD
Сканери надають високоточні зображення процесів і вимірювання температури в широкому діапазоні температур від 20 до 1500°C. Є можливість автоматичного моніторингу контролю якості й визначення дефектів продукції та неоднорідності нагріву, оскільки вимірюється абсолютно вся поверхня продукту.
Де застосовувати прилади безконтактного вимірювання температури
Газохід коксової печі. Пірометр дає важливу інформацію про умови й ефективність нагрівачів печі. Термін служби печі, якість і кількість вихідної сировини — усе це пов’язано з балансом та рівнями температури нагрівальних печей.
Температурний профіль коксової печі. Ефективність роботи коксівної печі залежить від температури газоходу та від температурного профілю стін печі. Можливість безпосереднього вимірювання температури стінок печі дуже важлива й реалізується за допомогою спеціально розробленого оптоволоконного пірометра з кабелем, що дає можливість розташувати прилад на деякій відстані від об’єкта. Пірометри розташовуються поперек кожної зі сторін печі й дають її повний температурний профіль у міру просування коксу вздовж стін.
Нагрівальний колодязь — температура завантаження. Контроль підвищення температури нагрівальних колодязів здійснюється шляхом вимірювання температури бічної стінки. Дані про температуру колодязя й час витримки в ньому дають змогу переконатися в тому, що зливки, які виймаються з колодязів нагрівальних, мають потрібну температуру. Портативний пірометр Cyclops 100L використовується для вимірювання температури як зливка, так і колодязя.
Навантаження коксової печі. Ефективний автоматизований метод отримання температурного профілю нагрівання коксівної печі. Його суть у вимірюванні температури коксу стаціонарним пірометром у міру того, як він проштовхується через піч. З цієї інформації отримують температурний профіль печі.
Конвеєр транспортування коксу. Аналіз температури коксу, який рухається конвеєрною стрічкою, запобігає перегріву або гасінню коксу та забезпечує захист конвеєрної стрічки для безпечного транспортування коксу до доменної печі без ризику пожежі або пошкодження стрічки, що, зі свого боку, уберігає продукцію. Такі завдання під силу лінійному сканеру серії LSP.
Підігрівач дуття. За рахунок оптимізації роботи підігрівача дуття реалізується його максимальна продуктивність за весь час служби. Контроль температури вогнетривкої кераміки стаціонарним пірометром уберігає її від пошкоджень і підвищує швидкість отримання чавуну з доменної печі.
Основний підігрівач дуття. Температура газів, що пропускаються через основний підігрівач дуття, дуже впливає на ефективність доменної печі. Температура газу, що отримується на підставі вимірювань стаціонарним пірометром температури об’єкта, дає можливість отримувати інформацію про процеси в печі безперервно.
Доменна колоша. Знаємо температуру доменної калоші — знаємо, як працює піч. Вимірювання температури доменної калоші — корисний дослідницький інструмент реалізації математичного моделювання процесів у печі.
Потік рідкого чавуну. Під час випуску плавки необхідно постійно контролювати температуру рідкого чавуну. Ця інформація дозволяє аналізувати роботу доменної печі, а також служить для швидкого оцінювання вмісту кремнію.
Міксери сигароподібного типу. Усередині міксери сигароподібного типу викладені вогнетривкими блоками, які з часом зношуються і стають тоншими. У результаті розпечений метал, що перебуває в ковші, може вилитися назовні. Безперервне температурне сканування зовнішньої оболонки міксера мінімізує можливі аварійні ситуації та збільшує ефективність використання міксера за рахунок виявлення більш нагрітих ділянок, що сигналізують про наявність дефектів внутрішньої вогнетривкої оболонки.
Стенд для підігріву ливарного ковша. Ливарним ковшам потрібне попереднє нагрівання для виключення пошкоджень футера через термічний удар під час заливання рідкого металу в ківш. Як перевірити, що стан футера не стає гіршим? За допомогою стаціонарного тепловізора, що дає змогу отримати планарне зображення ковша.
Розливний ківш. Підтримка футера розливного ковша в робочому стані істотно впливає на фінальну вартість виробництва сталі. Застосовуючи стаціонарний тепловізор, можна контролювати ступінь зносу футера. Так можна зрозуміти, коли слід оновлювати ківш.
Випуск плавки. Термографічна система детектування шлаків (СДШ) контролює розплавлену сталь, коли її виливають із BOS-ковша (BOS — Вasic Oxygen Steelmaking). СДШ-система відтворює термографічне зображення, у якому чітко проявляється місцезнаходження шлаку. І хоча розплавлений метал і шлак мають приблизно однакову температуру, за рахунок вищого коефіцієнта випромінювальної здатності шлаку він проявляється як гарячіший на термозображенні й тому легко виявляється.
Безперервне лиття — вимірювання температури заготівлі в МБЛЗ. Потрібен спеціальний пірометр, здатний витримувати агресивне середовище МБЛЗ без постійного ремонту. Вимірювання температури оптимізує швидкості охолодження в МБЛЗ, що впливає і на якість продукції, і на ефективність процесу, і також дозволяє уникнути прориву металу.
Безперервне лиття — видобування/випрямлення та вихід. Вимірювання в секціях видобування/випрямлення або виходу відстежують однаковість процесу різних заготовок. Вимірювання дають важливу інформацію про останню стадію охолодження в МБЛЗ, щоби гарантувати однорідність кінцевої продукції. Для цього використовується стаціонарний пірометр SPOT, або лінійний сканер Landscan.
Слябінг/блюмінг — вимірювання температури заготівлі. Якщо заготівля занадто холодна, перед входом у секцію прокату її необхідно підігріти в нагрівальній печі. А якщо ні, то продукція буде неналежної якості. Постійний контроль за допомогою короткохвильового пірометра SPOT дасть змогу надавати інформацію про зниження температури зливка у процесі перетворення його на заготівлю, отримувати інформацію про можливе ушкодження валка.
Завантаження нагрівальної печі. Вимірювання температури під час завантаження печі дає змогу регулювати умови горіння в зоні попереднього нагрівання печі. Застосування стаціонарного або портативного довгохвильового пірометра допоможе підвищити ефективність нагрівання як у разі гарячого, так і холодного завантаження.
Вимірювання температури заготовки в нагрівальній печі. Для визначення реальної температури заготівлі в нагрівальній печі використовуються два датчики: пірометр — працює на довжині хвилі 3,9 мкм, вимірює видиму температуру заготівлі; термопара, яка використовується для вимірювання температури печі фону. Ці два сигнали прямують у процесор обробки сигналів, який визначає реальну температуру заготівлі. Система пірометрів FTS:
- Визначає реальну температуру заготівлі, що дає змогу оптимізувати методи нагрівання.
- Істотно зменшує енергоспоживання.
- Може бути встановлена за мінімального втручання у виробничий процес.
Вихід нагрівальної печі. Вихід печі дає змогу перевірити температуру заготівлі перед надходженням на прокатний стан. Розміщення лінійного сканера Landscan на виході дає змогу визначити розподіл температури. Landscan зменшує втрати продукції, палива та часу. Короткохвильовий стаціонарний пірометр, який працює в режимі виділення температурних піків, забезпечує точний контроль без помилок через поверхневі окалини.
Прокатний стан — виміри на окалинометачі. Вимірювання температури металу, вільного від окалини. Оскільки окалина відсутня, то пірометри вимірюють реальну температуру поверхні, щоби гарантувати її перебування в допустимих межах для прокату і встановити параметри стану. Використання короткохвильового пірометра з опцією виділення максимальних температур для обробки сигналів дає змогу визначати значення реальної температури металу. Щоб отримати двовимірну карту розподілу температури прокату, достатньо застосувати лінійний сканер Landscan.
Прокатний стан — вимірювання на охолодній секції. Важливо виконувати високоточні вимірювання температури секції охолодження, щоб отримати продукцію з потрібними властивостями. Установка лінійного сканера Landscan на виході охолоджувача гарантує підтримку потрібної якості продукції по всьому циклу охолодження. Система вимірювання температури під смугою може використовуватися для вимірювання температури центральної лінії нижньої сторони смуги на столі випуску.
Дріт/прутковий стан — вимірювання у водяній камері. Щоби зберегти необхідні властивості матеріалу, охолодження має бути швидким, але керованим. Недостатнє охолодження може призвести до порушення структури матеріалу. Двоспектральний пірометр:
- Безперервно проводить вимірювання.
- Гарантує контроль розпилювачів води.
- Дає змогу відстежувати прутки/стрижні різних діаметрів.
Дріт/прутковий стан — вимірювання температури на конвеєрі повітряного охолодження. Використання лінійного сканера Landscan та двоспектрального пірометра в зонах повітряного охолодження потрібне для збереження структури й механічних властивостей. Безперервний вимір слід проводити в обох зонах (розкладання та охолодження). Водночас лінійний сканер Landscan надає повну двовимірну картину розподілу температури.
Прокатний стан — вимірювання температури на нижній моталці. Вимірювання перед нижньою моталкою з використанням лінійного сканера Landscan або короткохвильового пірометра інформує про температуру продукту для побудови даних контролю якості.
У статті ми навели типові рішення від всесвітнього лідера Land Ametek. Важливо та цінно, що цей виробник до кожного завдання підходить індивідуально, що дає змогу легко вирішувати нестандартні запити. Звертайтесь!
