铁水测温系统的改进.doc

铁水测温系统的改进摘 要：本文论述了红外测温仪的工作原理及在我公司铁水测温中的应用。结合我公司的使用现状，阐述了红外测温仪在使用和维护中的注意事项。关键词：红外测温仪 温度 接触式测量 非接触式测量 双色1.前言铁水的温度是影响产品质量的一个非常重要的参数，可直接通过计算机或间接通过手工完成换算铁水硅素含量，部分或全部替代人工观测硅素的原始办法，并利用计算机内形成的历史数据库，研究高炉冶炼过程中物理热和化学热的演化关系，对加强原料、燃料制备过程质量管理、提高高炉冶炼工艺操作水平、实现高炉低硅冶炼、保障铁水质量，都有很高的实用和科研价值。也可同时测量炉渣温度。因此，对铁水温度进行实时、准确的在线监测是很有必要的。2、改进前铁水温度测量的方法在公司炼铁四座高炉中，铁水温度的测量均采用的是接触式测量法，所谓接触式测量即是利用测温敏感元件直接与被测介质接触，使被测介质与敏感元件进行充分的热交换，使两者具有同样的温度，达到测量的目的。炼铁厂使用的是S型快速热电偶进行测量，使用这种测量方法的主要弊端有：温度显示具有一定的滞后现象；因为热电偶要和铁水进行充分的热交换。成本高；S型热电偶的正、负级均采用贵金属铂作为材料，且是一次性使用。维护量大；由于出铁口温度高，环境恶劣，连接快速热电偶的补偿导线容易发生接触不良或被烧断的现象。3、改进方案由于炼铁环境的限制，使用接触式测量有一定的局限性，给温度测量、仪表维护和在线检测带来极大的麻烦。所以就考虑到非接触式测量，这种测量方法就是利用物质的热辐射原理，测温敏感元件不与被测介质接触，通过辐射和对流热交换，达到测量的目。因此红外测温仪就纳入了被选目标，它反应速度快、成本低（一次性投入，反复使用）、操作简单、维护量小。31 红外测温仪的工作原理 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。图1：红外测温仪原理图红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。其原理如图1所示：光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号，该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。32 铁水测温系统组成该系统由非接触式红外测温仪、保护套、稳压电源、专用电缆、可调基座、安装附件、仪表箱等组成。其铁水测温系统简图如图2所示将装有吹扫风管、冷却风管的红外测温探头固定安装在距铁水5-15米的支架上，并且瞄准铁水沟，对每炉铁水进行连续扫瞄测量，其探头测得的温度信号转换为420mADC标准电流信号传送到计算机进行数据处理和显示。铁水红外测温仪工控机信号电缆仪表箱高温电缆保护套图2：测温系统简图 考虑到现场环境比较恶劣，如温度高、灰尘多、烟雾大等因素，采用单色红外测温仪可能会遇到发射率难于确定，目标大小不能充满视场，测量线路上存在衰减辐射能量物质的情况。所以温度探头选用美国RAYTEK公司原装进口的高精度集成式双色测温仪，其技术可克服测量过程中的各种极端环境条件，即使目标模糊或被大部分挡住，发射的能量受到衰减时，也可以做到只吸收5%的物体辐射红外能量就可以测得物体表面温度。若加上风冷保护套可耐120环境温度，采用水冷套可在更高的温度下使用。根据现场的环境，可选择空气吹扫镜头和空气循环冷却，就可以保证传感器在现场稳定正常的工作。33 红外测温仪在使用过程中的注意事项及维护冶钢行业生产现场环境恶劣，如烟雾、水汽、粉尘，环境温度等，这些都是影响红外测温仪精度的主要干扰源。因此在使用和维护中应注意以下事项：331 绝大部分固定式安装的测温仪，特别是测温范围超过800的时候，必须考虑水冷、风冷和保持测温仪镜头的清洁。所以我们在准备选择使用红外测温仪时，首先需要考虑安装条件：现场是否具备水源、风源；安装位置是否便于维护（搽拭镜头）；现场是否存在电磁干扰等。332 被测目标的发射率的确定也是一个非常关键的问题，如果不能确定被测目标的发射率，就需要考虑使用双色测温仪（双色测温仪测量精度受发射率影响较小）。333 发射率的确定在现场可以采用一些简单手段，例如如果条件许可，可以在被测目标上贴一块黑色胶布，通过测量被测目标表面和黑色胶布表面温度的比值来大致确定发射率。334 在日常的维护中，仪表维护人员要经常观察水源、风源是否满足要求；探头输出线是否接触良好；探头是否正对出铁口等等，这些因数都会影响测温仪的测量结果。335 测温仪的校准也非常重要，在实验室中一般采用黑体炉进行校准，工业现场一般采用和手持式的双色测温仪测量结果比对来大致校对，也可以采用和现场热电偶测量温度进行比对来进行校对。4、效果目前，我公司1#、2#、3#高炉铁水温度测量均采用了美国RAYTEK公司的双色红外测温仪，同4#高炉采用的S型快速热电偶相比，测量效率明显提高，仪表维护量大幅度降低，且该测温系统最大的优