יישום מדחום אינפרא אדום בייצור גלגול פלדה
1. הקדמה
בתהליך הייצור המודרני של גלגול פלדה, על מנת להבטיח את האיכות הפיזית של לוח הפלדה, הגלגול והקירור המבוקרים של לוח הפלדה דורשים אמצעים מסוימים למדידת טמפרטורה ואיתור. המאפיינים של דיוק גבוה ואמינות חזקה של מדחום אינפרא אדום יכולים לספק מדידת טמפרטורה יעילה, מדויקת ואמינה של לוח פלדה, כדי לשפר את איכות המוצר, להפחית את הצריכה ולהגדיל את הפרודוקטיביות.
2. הרכב מדחום האינפרא אדום
מדי חום אינפרא אדום, הידוע גם בשם מדי חום לקרינה אינפרא אדום, קובעים את הטמפרטורה של האובייקט הנמדד על ידי מדידת הקרינה האלקטרומגנטית של האובייקט, שמגיעה מהאנרגיה הכלולה באובייקט. עבור יישומים תעשייתיים אנו עוסקים בקרינה אינפרא אדומה המשתרעת מאורכי הגל הקצרים יותר של אור נראה לאור אינפרא אדום עד 20 מיקרומטר. לכן, מדחום אינפרא אדום (מדחום קרינה) הוא מכשיר המכמת אנרגיית קרינה ומשתמש בפלט אות חשמלי כדי לבטא את הטמפרטורה המתאימה לו.
2.1 מערכת אופטית
המערכת האופטית היא חלק חשוב במדחום האינפרא אדום. תפקידיו העיקריים הם: התכנסות אנרגיית הקרינה, הכוונה אל המטרה שיש למדוד, קביעת שדה הראייה של המדחום ואפקט איטום מסוים בחלקו הפנימי של המדחום.
2.2 גלאי אינפרא אדום
גלאי האינפרא אדום הוא חלק הליבה של מדחום האינפרא אדום. גלאי האינפרא אדום מקבל את אנרגיית הקרינה של האובייקט הנמדד דרך עדשת האובייקט, ממיר את אנרגיית הקרינה לאות חשמלי, ולבסוף משיג את טמפרטורת פני השטח של האובייקט הנמדד באמצעות עיבוד עוקב.
2.3 עיבוד אותות
גלאי האינפרא אדום ממיר את קרינת האינפרא אדום לאות חשמלי, הנשלח לחלק עיבוד האותות, ונכנס למיקרו-מעבד דרך הקדם-מגבר והמרת A/D. במקביל, אות פיצוי טמפרטורת הסביבה מוקלט גם למיקרו-מעבד, אשר עובר ליניאריזציה על-ידי המיקרו-מעבד. לאחר עיבוד, פיצוי סביבתי ותיקון פליטות, מתקבל אות הפלט המתוקן.
2.4 פלט תצוגה
ביישומים מעשיים, אות הטמפרטורה שמספק המעבד משמש בשתי דרכים: האחת היא להציג אותו דרך הצג; השני הוא לשלוח את אות הטמפרטורה למערכת הבקרה התעשייתית כדי לממש את השליטה בתהליך הייצור, ויש גם שתי דרכים להשתמש בו בו זמנית.
סוגים שונים של מדי חום יכולים להציג ערכי זמן אמת, ערכי מקסימום, ערכי מינימום, ערכי ממוצע והבדלים, ויכולים גם להציג ערכי סט פליטות, ערכי סט אזעקה וכו', וכן יכולים להציג עקומות טמפרטורה ומפות חום לאחר עיבוד תוכנה לַחֲכוֹת. המדחום הנפוצים ביותר בשימוש הם פלט זרם של 0-20mA או 4-20mA. אם נדרש אות מתח, ניתן גם להמיר ולשנות את אות הזרם.
3. בחירת מדחום אינפרא אדום
ביישומים תעשייתיים, יש לעתים קרובות מדיה כלשהי בין הפיירומטר למטרה הנמדדת, שיכולה להחליש או אפילו לחסום לחלוטין את קרינת האנרגיה פני השטח של המטרה הנמדדת, והפירומטר יכול למדוד רק את המטרה שהוא "רואה". מדי החום הקבועים הנפוצים שלנו כוללים בעיקר את הקטגוריות הבאות:
① מדחום פס רחב, או מדחום פס רחב, טווח התגובה הספקטרלית שלו מוגבל על ידי המערכת האופטית, המשמשת בעיקר למדידת טמפרטורה נמוכה, מצוידת בגלאי עם טווח תגובה ספקטרלי רחב.
② בחר את מדחום הרצועה, אורך גל התגובה שלו מוגבל על ידי המסנן, וניתן לבחור את רצועת התגובה של הגלאי בהתאם לצרכי היישום.
③ מדחום הגלים הקצרים יכול להפחית את שגיאת המדידה כאשר הפליטה משתנה. הגל הקצר שהוזכר כאן הוא יחסי, והוא יכול להיות אורך גל של 0.6 מיקרומטר בטמפרטורה של 1500K, או אורך גל של 3 מיקרומטר בטמפרטורה של 300K.
④ למדחום קולורימטרי, הידוע גם כמדחום דו-צבעי, יש תוצאות מדידה טובות יותר כאשר משתמשים ב"אטמוספרות מלוכלכות מאוד".
בבחירת המדחום, בנוסף לטווח הטמפרטורות הנדרש, חשובים מאוד שני הפרמטרים של המדחום "אחוז שינוי טמפרטורה" ו"אחוז שינוי פליטה" לבחירה מדויקת של המדחום:
① אחוז שינוי הטמפרטורה של המדחום מתייחס לשינוי ערך הפלט של האובייקט עקב שינוי הטמפרטורה. עבור מדי חום אינפרא אדום, ככל שאחוז שינוי הטמפרטורה גדול יותר, כך הרגישות שלו גבוהה יותר.
② אחוז השינוי של הפליטה מתייחס לשינוי של ערך הפלט של המכשיר כאשר הפליטה של היעד הנמדד משתנה. מאחר והפליטה של לוח הפלדה משתנה באופן אקראי בטווח מסוים באורך גל וטמפרטורה מסוימים במהלך תהליך גלגול הפלדה, השינוי בערך הפלט של המדחום שנגרם מהשינוי בפליטות אינו שינוי הטמפרטורה האמיתי של המטרה. לכן, יש צורך גם להתאים את אחוז שינוי הפליטה.
4. יישום ספציפי
ניקח לדוגמה את זיהוי הטמפרטורה של מפעל ברזל ופלדה של ג'ינאן במהלך גלגול מבוקר וקירור מבוקר בתהליך העיבוד החספוס: בסך הכל ארבע סטים של מדי חום אינפרא אדום של LAND מותקנים לאחר תיבת הסרת האבנית, לפני מפעל החרסום, ולפני ו לאחר מכשיר קירור וילון המים לאחר טחנת החיספוס. תאי הסרת אבנית מספקים את ההזדמנות המושלמת למדוד את הטמפרטורה של לוחות פלדה ללא אבנית. לפני כניסת הבילט הפלדה למפעל הגלגול, כמעט כל אבנית הברזל וכו' נשטפת על ידי תרסיס מים בלחץ גבוה, המספק משטח נקי לתהליך הגלגול. הבדיקה מתחילה למדוד את הטמפרטורה האמיתית על פני צלחת הפלדה כדי להבטיח שטמפרטורה זו נמצאת בגבול הגלגול וכדי להגדיר את פרמטרי הגלגול.
הבעיות העיקריות שנתקל בהן הן: (1) לקבוע את המיקום הסביר של הגשש ללא מגע כך שהשפעת התרסיס מקופסת הסרת האבנית ונוכחות תחמוצות ממוזערת; (2) יש לשמור על הגשוש ומעמד הטחנה במרחק מסוים כדי למנוע התזת תחמוצות במהלך תהליך הגלגול של לוח הפלדה יגרום נזק לבדיקה; (3) מים ואבנית שיורית יכולים ליצור אזור קריר יותר על פני הבילט, וכתוצאה מכך שינויים בקריאות.
העיקרון של מדידת טמפרטורת הקרינה הוא: המדחום יכול למדוד רק את המטרה שהוא "רואה". ישנן שתי דרכים לפתור את בליעת הקרינה על ידי גז. האחת היא להשתמש בצינור הצצה ובמטהר אוויר כדי לספק מכשולים אלחוטיים לנתיב החזותי; השני הוא לבחור רצועת הפעלה שאינה מושפעת מהמדיום. בתגובה לבעיות אלו, בחרנו בדיקות גל קצר M1/R1 במערכת LAND product SYSTEM עם איכות ומוניטין גבוהים - על מנת להימנע מהשפעת ספיגת אדי מים; גודל מטרה קטן ופונקציית תגובה מהירה - יכוון לחמצון על פני השטח של הבילט מטרה חמה בין יריעת ברזל ל"מים שחורים" וגורמת למעבד האותות להשתמש בפונקציית peak hold כדי להבטיח את הדיוק והרציפות של מדידת הטמפרטורה במידה הרבה ביותר, גם אם המטרה מעורפלת חלקית או לגמרי מחוץ לעין, מדידת טמפרטורה התוצאה תעמוד גם בדרישות, כך שתפוקת המערכת תוכל לעקוב אחר הטמפרטורה האמיתית של לוח הפלדה; פלט הבדיקה ברמה גבוהה מחליש את ההשפעה של הפרעות אלקטרוניות, וניתן להשתמש בפלט זה ישירות כתצוגה של הטמפרטורה הסופית; מיקום הגשוש צריך להיות רחוק ככל האפשר קרוב ככל האפשר לכניסה של הטחנה, כך נמנע הפרעות מתזת מי קירור ותנועה במהלך הפתיחה.
