鐵水測溫系統(tǒng)的改進(jìn)

1、<p><b>　　鐵水測溫系統(tǒng)的改進(jìn)</b></p><p>　　摘 要：本文論述了紅外測溫儀的工作原理及在我公司鐵水測溫中的應(yīng)用。結(jié)合我公司的使用現(xiàn)狀，闡述了紅外測溫儀在使用和維護(hù)中的注意事項(xiàng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：紅外測溫儀 溫度 接觸式測量 非接觸式測量 </p><p><b>　　雙色

2、</b></p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　鐵水的溫度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)非常重要的參數(shù)，可直接通過計(jì)算機(jī)或間接通過手工完成換算鐵水硅素含量，部分或全部替代人工觀測硅素的原始辦法，并利用計(jì)算機(jī)內(nèi)形成的歷史數(shù)據(jù)庫，研究高爐冶煉過程中物理熱和化學(xué)熱的演化關(guān)系，對加強(qiáng)原料、燃料制備過程質(zhì)量管理、提高高爐冶煉工藝操作水平、實(shí)現(xiàn)高爐低

3、硅冶煉、保障鐵水質(zhì)量，都有很高的實(shí)用和科研價(jià)值。也可同時(shí)測量爐渣溫度。因此，對鐵水溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測是很有必要的。</p><p>　　2、改進(jìn)前鐵水溫度測量的方法</p><p>　　在公司煉鐵四座高爐中，鐵水溫度的測量均采用的是接觸式測量法，所謂接觸式測量即是利用測溫敏感元件直接與被測介質(zhì)接觸，使被測介質(zhì)與敏感元件進(jìn)行充分的熱交換，使兩者具有同樣的溫度，達(dá)到測量的目的。煉鐵廠

4、使用的是S型快速熱電偶進(jìn)行測量，使用這種測量方法的主要弊端有：①溫度顯示具有一定的滯后現(xiàn)象；因?yàn)闊犭娕家丸F水進(jìn)行充分的熱交換。②成本高；S型熱電偶的正、負(fù)級均采用貴金屬鉑作為材料，且是一次性使用。③維護(hù)量大；由于出鐵口溫度高，環(huán)境惡劣，連接快速熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線容易發(fā)生接觸不良或被燒斷的現(xiàn)象。</p><p><b>　　3、改進(jìn)方案</b></p><p>　　由于

5、煉鐵環(huán)境的限制，使用接觸式測量有一定的局限性，給溫度測量、儀表維護(hù)和在線檢測帶來極大的麻煩。所以就考慮到非接觸式測量，這種測量方法就是利用物質(zhì)的熱輻射原理，測溫敏感元件不與被測介質(zhì)接觸，通過輻射和對流熱交換，達(dá)到測量的目。因此紅外測溫儀就納入了被選目標(biāo)，它反應(yīng)速度快、成本低（一次性投入，反復(fù)使用）、操作簡單、維護(hù)量小。</p><p>　　3．1 紅外測溫儀的工作原理</p><p>　　

6、一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。</p><p>　　紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。其原理如圖1所示：</p><p>　　光學(xué)系

7、統(tǒng)匯集其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路按照儀器內(nèi)部的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。除此之外，還應(yīng)考慮目標(biāo)和測溫儀所在的環(huán)境條件，如溫度、氣氛、污染和干擾等因素對性能指標(biāo)的影響及修正方法。</p><p>　　3．2 鐵水測溫系統(tǒng)組成</p><p>　　該系統(tǒng)

8、由非接觸式紅外測溫儀、保護(hù)套、穩(wěn)壓電源、專用電纜、可調(diào)基座、安裝附件、儀表箱等組成。其鐵水測溫系統(tǒng)簡圖如圖2所示</p><p>　　將裝有吹掃風(fēng)管、冷卻風(fēng)管的紅外測溫探頭固定安裝在距鐵水5-15米的支架上，并且瞄準(zhǔn)鐵水溝，對每爐鐵水進(jìn)行連續(xù)掃瞄測量，其探頭測得的溫度信號轉(zhuǎn)換為4－20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。</p><p>　　考慮到現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，如溫度高

9、、灰塵多、煙霧大等因素，采用單色紅外測溫儀可能會(huì)遇到發(fā)射率難于確定，目標(biāo)大小不能充滿視場，測量線路上存在衰減輻射能量物質(zhì)的情況。所以溫度探頭選用美國RAYTEK公司原裝進(jìn)口的高精度集成式雙色測溫儀，其技術(shù)可克服測量過程中的各種極端環(huán)境條件，即使目標(biāo)模糊或被大部分擋住，發(fā)射的能量受到衰減時(shí)，也可以做到只吸收5%的物體輻射紅外能量就可以測得物體表面溫度。若加上風(fēng)冷保護(hù)套可耐120℃環(huán)境溫度，采用水冷套可在更高的溫度下使用。根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境，可

10、選擇空氣吹掃鏡頭和空氣循環(huán)冷卻，就可以保證傳感器在現(xiàn)場穩(wěn)定正常的工作。</p><p>　　3．3 紅外測溫儀在使用過程中的注意事項(xiàng)及維護(hù)</p><p>　　冶鋼行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，如煙霧、水汽、粉塵，環(huán)境溫度等，這些都是影響紅外測溫儀精度的主要干擾源。因此在使用和維護(hù)中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：</p><p>　　3．3．1 絕大部分固定式安裝的測溫儀，特別是測溫范圍

11、超過800℃的時(shí)候，必須考慮水冷、風(fēng)冷和保持測溫儀鏡頭的清潔。所以我們在準(zhǔn)備選擇使用紅外測溫儀時(shí)，首先需要考慮安裝條件：現(xiàn)場是否具備水源、風(fēng)源；安裝位置是否便于維護(hù)（搽拭鏡頭）；現(xiàn)場是否存在電磁干擾等。</p><p>　　3．3．2 被測目標(biāo)的發(fā)射率的確定也是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題，如果不能確定被測目標(biāo)的發(fā)射率，就需要考慮使用雙色測溫儀（雙色測溫儀測量精度受發(fā)射率影響較小）。</p><p&g

12、t;　　3．3．3 發(fā)射率的確定在現(xiàn)場可以采用一些簡單手段，例如如果條件許可，可以在被測目標(biāo)上貼一塊黑色膠布，通過測量被測目標(biāo)表面和黑色膠布表面溫度的比值來大致確定發(fā)射率。</p><p>　　3．3．4 在日常的維護(hù)中，儀表維護(hù)人員要經(jīng)常觀察水源、風(fēng)源是否滿足要求；探頭輸出線是否接觸良好；探頭是否正對出鐵口等等，這些因數(shù)都會(huì)影響測溫儀的測量結(jié)果。</p><p>　　3．3．5 測

13、溫儀的校準(zhǔn)也非常重要，在實(shí)驗(yàn)室中一般采用黑體爐進(jìn)行校準(zhǔn)，工業(yè)現(xiàn)場一般采用和手持式的雙色測溫儀測量結(jié)果比對來大致校對，也可以采用和現(xiàn)場熱電偶測量溫度進(jìn)行比對來進(jìn)行校對。</p><p><b>　　4、效果</b></p><p>　　目前，我公司1#、2#、3#高爐鐵水溫度測量均采用了美國RAYTEK公司的雙色紅外測溫儀，同4#高爐采用的S型快速熱電偶相比，測量效率明