Электрические датчики в современной металлургии

Однако в промышленных условиях термостатирование применять технически сложно и экономически нецелесообразно. Значение поправки связано с разностью температур свободных концов через коэффициент Кt. Из-за нелинейности зависимости термоЭДС Е = f(t) значение Кt, различно для каждого участка кривой, поэтому градуировочную кривую (стат

ическую характеристику) разделяют на участки по 100 °С и для каждого участка определяют Кt.

Еще одна причина возможного возникновения погрешности – сопротивление измерительной цепи, состоящей из непосредственно термопары и соединительных проводов.

При изготовлении термопары помещают в защитный чехол из металла или керамики. Для изоляции используют стекло, асбест, фарфор, шамот. При низких температурах можно использовать шелковую и эмалевую изоляцию.

К достоинствам термопар необходимо отнести возможность измерений в большом диапазоне температур, простоту устройства, надежность в эксплуатации. Благодаря этим достоинствам термопары применяют очень широко.

Недостатки термопар – невысокая чувствительность, большая инерционность, необходимость поддержания постоянной температуры свободных спаев.

Широкое применение термопар стало причиной появление в нашей стране многих предприятий – изготовителей, среди них ЗАО «промышленная группа Метран», г. Челябинск; приборостроительный завод, г. Луцк и др.

Фотоэлектрические пирометры

Для измерения в промышленных условиях температур от 100 до 4000 °С применяют фотоэлектрические пирометры.

Действие фотоэлектрического пирометра основано на свойстве фотоприемника изменять возникающий в его цепи ток пропорционально падающему на него потоку излучения.

Изображение контролируемой поверхности 1 фокусируется линзой 2 через ограничивающую диафрагму 3 на отверстии диафрагмы 5, установленной перед приемником излучения 7. Если изображение нагретой поверхности полностью перекрывает отверстие диафрагмы 5, то величина светового потока, падающего на приемник излучения, пропорциональна только интенсивности излучения контролируемой поверхности и, следовательно, ее температуре. Через отверстие 6 на приемник излучения падает световой поток от лампы 11 отрицательной обратной связи, питаемой током выходного каскада усилителя 9. Модулятором 4 световые потоки от визируемого тела и лампы модулируются с частотой 50 Гц в противофазе, благодаря чему переменная составляющая через приемник 7 пропорциональна разности этих потоков. Переменная составляющая фототока усиливается усилителем 8, выпрямляется фазочувствительным детектором и поступает на усилитель постоянного тока. Таким образом, ток лампы обратной связи, однозначно связанный с ее световым потоком, с достаточной точностью характеризует яркостную температуру контролируемой поверхности. Последовательно с лампой обратной связи включен калиброванный резистор 10, падение напряжения на котором, пропорциональное току лампы, измеряется электронным потенциометром 12, градуированным в единицах яркостной температуры.

Конструктивно фотоэлектрический пирометр состоит из визирной головки, электронного блока и электронного потенциометра.

В настоящее время широкое применение получили инфракрасные пирометры. Некоторые из них представлены в таблице 5.

Инфракрасные термометры модели М67В, Р, L разработаны для измерения температуры в различных технологических процессов. Они имеют прочный термозащитный корпус, изготовленный из нержавеющей стали, дополнительные устройство для воздушного и водяного охлаждения, а также другие приспособления, которые обеспечивают работоспособность приборов в жестких производственных условиях.

В отличие от М67 прибор M68L состоит из двух узлов:

– объектива, который улавливает инфракрасное излучение объекта измерения, фокусирует его и передает с помощью волоконно-оптического кабеля;

– электронного блока с чувствительным элементом и процессором для обработки сигналов.

Такая конструкция имеет несколько достоинств:

– гибкий оптико-волоконный кабель позволяет измерять температуру объектов, находящихся за пределами прямой линии зрения;

– отсутствует необходимость водяного охлаждения прибора при измерении температуры в печах различных типов;

– возможно, проводить измерения в закрытых резервуарах, в процессах с электромагнитными полями и радиоактивным излучением.

Таблица 5. Инфракрасные пирометры

Измерение температуры валков

Валки прокатных станов работают при обильном охлаждении их поверхностей эмульсией или водой. В этих условиях невозможно применять пирометры. Даже на дрессировочных станах, где не применяется охлаждение валков, пирометры не могут обеспечить необходимой точности измерения температуры поверхности валка из-за ее переменной отражательной способности и большой запыленности.

Непригодны для длительной эксплуатации и контактные способы измерения температуры вследствие высокой скорости вращения валков, приводящей к нестабильной работе датчиков и их быстрому истиранию. Наиболее удачной является конструкция датчика температуры валков типа ДТВ-УЗТМ. Датчик имеет хромель-копелевую микротермопару, измеряющую температуру в замкнутом объеме, образуемом поверхностью валка и прижатым к ней капролитовым стаканом. Постоянство усилия прижатия обеспечивается при помощи груза. По мере истирания капролитового стакана расстояние от поверхности валка до термопары изменяется от 2 до 0,2 мм. При этом возникает дополнительная погрешность около 3 °С на валках, смачиваемых эмульсией, и около 6 °С на валках дрессировочных станов. Наблюдается также погрешность в 5 … 10 °С при изменении скорости прокатки от нуля до 12 м/с. Датчики ДТВ-УЗТМ измеряют температуру поверхности валков в диапазоне 0…200 °С.

 Скачать реферат