INTELIGENTNÍ VÍCEPÁSMOVÉ OPTICKÉ PYROMETRY ŘADY OP - 400

PRINCIP ČINNOSTI:

Optický pyrometr měří intenzitu vyzařování v osmi spektrálních pásmech ve viditelné a blízké infračervené oblasti spektra s vysokou rychlostí odečtu v jednotlivých kanálech. Teplota je určována ze vzájemného poměru změřených signálů numerickým výpočtem podle speciálního algoritmu, který vychází z kalibračních měření na konkrétním materiálu. Výsledná teplota, včetně informace o její přesnosti, je stanovena na základě statistického zpracování mnoha měření v krátkém časovém intervalu. Řídícímu počítači je potom předáván údaj o průměrné teplotě ve zvoleném časovém intervalu a její statistické chybě.

Stanovením signálů v osmi spektrálních pásmech se získá podstatně více informace než v případě klasických jednopásmových a dvoupásmových pyrometrů, což umožňuje provádět korekce nebo eliminace hodnot, které byly získány v nepříznivých podmínkách. Řídící počítač optického pyrometru je na základě velikostí a vzájemných relací signálů v osmi spektrálních pásmech schopen:

• analyzovat situaci, která nastala v daném okamžiku měření
• optimalizovat celý měřící proces a algoritmus výpočtu teploty podle aktuálních podmínek (například při výskytu dýmu v zorném poli, strusky na povrchu tekoucího železa, apod.)
• provádět korekce teplotních dat podle aktuálních podmínek a stanovit tak teplotu s vyšší přesností
• statisticky zpracovávat dat ve zvoleném časovém intervalu, vypočítat teplotu a její chybu
• vyhodnotit situaci a vyslat speciální kódy, které popisují měřící podmínky a které může využít obsluha přístroje (např. teplota je mimo povolený rozsah, měřený objekt není v zorném poli, vstupní okno je silně znečištěno, zakryté zorné pole, apod.)

 

Měření teploty surového železa ve žlabu během odpichu vysoké pece. 20-ti vteřinový záznam signálů z jednotlivých spektrálních pásem (barevné křivky), okamžitá teplota roztaveného železa v jednotlivých bodech (modré body), průměrná teplota v intervalu 1 vteřina, která odpovídá časové konstantě většiny přístrojů (velké červené body). Průměrná teplota v zachyceném intervalu je předávána řídícímu počítači.

TECHNICKÝ POPIS

Pyrometr se skládá z optické hlavy a skříně s optickou detekční a vyhodnocovací jednotkou. Optická hlava a vyhodnocovací jednotka jsou spojeny světlovodným kabelem.

Optická hlava snímá optické záření emitované měřeným objektem. Záření je v optické hlavě navázáno do světlovodného kabelu. Pro nasazení ve velmi těžkých technologických provozech je možné optickou hlavu vybavit dvojitým pláštěm z nerezové oceli, který je chlazen stlačeným vzduchem. Stlačený vzduch se využívá i k vytváření velmi účinné protiprachové clony před vstupním oknem. Optickou hlavu je dále možné osadit vstupním safírovým oknem, které spolehlivě chrání sběrnou optiku proti odletujícím žhavým okujím nebo kapkám roztaveného materiálu. Optickou hlavu je možné zaostřovat a z tohoto důvodu ji lze umístit v optimální vzdálenosti od měřeného objektu. Optická hlava je vybavena vestavěným optickým hledáčkem, který umožňuje její přesné zaměření na požadované místo.

Svělovodný kabel spojuje optickou hlavu s optickou detekční a vyhodnocovací jednotkou. Podle konkrétní situace na měřícím místě je světlovodný kabel dodáván v potřebné délce (typicky 3 až 10 m ). Proti mechanickému a tepelnému poškození v těžkých provozech je možné chránit světlovod speciálním dvojitým nerezovým pancéřovým pláštěm.

Optická detekční a vyhodnocovací jednotka obsahuje optický analyzátor a elektronickou jednotku. V optickém analyzátoru je citlivými fotodetektory stanoven signál v osmi spektrálních pásmech. Po zesílení nízkošumovými zesilovači jsou signály zdigitalizovány a vyhodnocovány. Základem elektronického vyhodnocovacího sytému je počítač s programovým vybavením, které umožňuje řízení měření, sběr a statistické zpracování naměřených dat a následné vyhodnocení teploty.

Algoritmus výpočtu je adaptován na konkrétní podmínky provozu s ohledem na měřený materiál, teplotní rozsah, minimalizaci negativních vlivů, které mohou nastat během měření a podle požadavků uživatele na časový režim měření, formát výstupních dat, atd. Zpracované údaje optickým pyrometrem jsou předávány řídícímu počítači po sériové sběrnici RS 232C nebo RS 485. V případě potřeby je možné data předávat i pomocí proudové smyčky.

Optický pyrometr může pracovat zcela autonomně, kdy v zadaném časovém intervalu (typicky 3 až 30 s) periodicky vysílá údaj o teplotě řídícímu počítači. Činnost pyrometru může být též řízena centrálním počítačem, na jehož příkaz dojde k vyhodnocení teploty a vyslání údaje o její hodnotě a přesnosti jejího stanovení. Povelem řídícího počítače je možné pyrometr převést do režimu sloužícího k testování a kalibraci. Tyto funkce umožňují zařadit přístroj do systému centrálního řízení technologického procesu s optimálním využitím jeho měřící a vyhodnocovací kapacity.

POUŽITÍ OPTICKÝCH PYROMETRŮ

Vícekanálové optické pyrometry lze použít pro měření roztavených a žhavých materiálů, jako je například železo a další kovy, sklo, keramika apod. Princip zpracování signálu a algortimus výpočtu teploty dovoluje použít pyrometry i v případech, kdy jednokanálové a dvoukanálové pyrometry nedávají spolehlivé výsledky nebo zcela selhávají:

• měření pohybujících se nebo nestabilních objektů - roztavené, tekoucí kovy a jiné látky atd.
• měření, kdy se na povrchu měřeného objektu vyskytují povlaky nebo ostrůvky látky s jinou teplotou a emisivitou (např. struska, různé povlaky, atd.),
• měření, které je silně ovlivněno měnícím se prostředím mezi měřeným objektem a pyrometrem (dým, prach, odletující žhavé okuje, silné znečistění okna, částečné zakrytí zorného pole, intenzivní zdroje světla, apod.).
• měření v těžkých technologických provozech s agresivním prostředím (tepelné sálání, prach, vibrace, odletující kapky kovu, atd.)

Princip zpracování signálu, robustní konstrukce, prostorové oddělení optické hlavy a elektronické části umožňují pyrometr trvale využívat i v tak náročných provozech, jako jsou provozy sléváren, oceláren a vysokých pecí. Principiální výhodou přístroje je měření v krátkovlnné oblasti spektra, které není negativně ovlivněno tepelným vyzařováním okolních teplých objektů (např. stěny pece, žlabu apod.).

Systém vykazuje i značnou odolnost vůči nekvalifikovaným zásahům a pokusům o cílené zkreslení měřených výsledků (úplné i částečné zakrývání optické hlavy, svícení do optické hlavy, atd.).

INSTALACE OPTICKÉHO PYROMETRU

Pro zajištění spolehlivého chodu optického pyrometru je součástí každé dodávky:

• modifikace technických parametrů optického pyrometru podle situace v provozu (např. úprava optického systému, zorného pole, uchycení pyrometru, úprava časového režimu měření, atd.)
• výběr vhodného místa v provozu pro umístění pyrometru a jeho instalace na měřícím místě
• kalibrace optického pyrometru na měřícím místě pro konkrétní materiál a požadovaný teplotní rozsah
• optimalizace algoritmu výpočtu teploty pro měřený materiál podle výsledků kalibračních měření s ohledem na eliminaci negativních vlivů, které se vyskytují během měření (výskyt dýmu, strusky na povrchu, apod.)
• úprava časového režimu měření, formátu výstupních dat, apod., dle požadavků odběratele
• připojení optického pyrometru na řídící počítač

Podle situace v technologickém provozu a přání zákazníka dále dodáme:

• speciální vybavení pyrometru pro použití ve velmi náročných provozech (pancéřování, chlazení vzduchem, speciální okna, protiprachové clony atd.),
• programové vybavení pro řídící počítač (např. pro další zpracování dat).

Po instalaci optického pyrometru v provozu zajišťujeme:

• modifikaci technických parametrů pyrometru podle nově vzniklých požadavků (např. reinstalace v jiném provozu, změna umístění pyrometru, apod.)
• průběžné kalibrace (ověření stávající kalibrace, rekalibrace na jiný měřený materiál, apod.)
• průběžný servis pyrometru (pravidelné kontroly, čištění, opravy).

TECHNICKÉ PARAMETRY

Veškeré parametry přístroje lze modifikovat dle požadavků uživatele s ohledem na měřený materiál.

  začátek stránky