Датчик радиационного измерения температуры в зоне вторичного охлаждения Основная страна покупателя

Когда слышишь про датчик радиационного измерения температуры, многие сразу думают о чём-то вроде пирометра общего назначения. Но в зоне вторичного охлаждения — это совсем другая история. Тут и оптические помехи от пара, и вибрация, и постоянные перепады влажности. Я лет пять назад тоже считал, что подойдёт любой радиационный датчик с хорошим диапазоном. Ошибался.

Почему вторичное охлаждение — это особая зона

В зоне вторичного охлаждения непрерывного литья заготовок температура поверхности не просто падает — она делает это неравномерно. Если в начале зоны это может быть 1100–1200°C, то к концу — уже 800–850°C. Но главное — не цифры, а то, что поверхность заготовки покрыта окалиной и плёнкой воды. И вот тут обычный ИК-датчик начинает врать.

Я видел случаи, когда настройку делали по чистому образцу в лаборатории, а на реальной машине непрерывного литья показания уходили на 50–70°C в минус. Причина — изменение коэффициента излучения из-за окалины и водяной плёнки. Некоторые до сих пор пытаются калибровать по термопарам, забывая, что термопара измеряет в одной точке, а радиационный метод — интегрально по пятну.

Ещё одна ошибка — ставить датчик слишком близко к зоне водяных струй. Пар и брызги создают экран. Приходится либо выносить датчик дальше с соответствующим подбором оптики, либо ставить продувку защитного окна. Но продувка — это дополнительная точка отказа, особенно если воздух от компрессора не очищен должным образом.

Опыт с двухволновыми датчиками

Мы пробовали двухволновые (двухцветные) датчики — в теории они менее чувствительны к коэффициенту излучения и частичному экранированию. На практике оказалось, что при сильной окалине и они не спасают. Особенно если окалина имеет неоднородную толщину и отслаивается.

Один из удачных примеров — проект для стана 350, где мы использовали модель от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс'. У них в датчике была заложена функция динамической компенсации по изменению оптической прозрачности среды. Не идеал, но уже лучше, чем у многих аналогов. Кстати, их сайт — https://www.tengyidianzi.ru — содержит довольно адекватные технические описания, без лишней маркетинговой воды.

Но даже с такими датчиками пришлось повозиться с настройкой алгоритма усреднения. Потому что кратковременные всплески от отслаивающейся окалины давали резкие скачки. В итоге применили адаптивный фильтр, который игнорирует выбросы, длящиеся менее 100 мс.

Монтаж и обслуживание — где кроются проблемы

Самая частая ошибка монтажа — неправильный выбор угла обзора. Если поставить датчик под углом меньше 60 градусов к нормали поверхности, начинается влияние отражённого излучения от соседних роликов и конструкций. Особенно ночью, когда фоновая температура меняется.

Крепление должно быть жёстким, но с возможностью юстировки. Мы использовали кронштейны с шаровыми шарнирами и стопорными винтами. Без них юстировка по движущейся заготовке превращается в мучение.

Обслуживание — отдельная тема. Защитные стекла нужно чистить регулярно, но на некоторых линиях доступ к датчикам возможен только во время плановых ремонтов. Ставили системы автоматической продувки, но они требуют чистого сжатого воздуха. На одном из заводов в воздушной системе был конденсат, и стекло покрывалось плёнкой — пришлось ставить дополнительный фильтр-осушитель.

Калибровка и диагностика в полевых условиях

Штатная калибровка чёрным телом — это хорошо, но в цехе её не сделаешь. Мы возили с собой переносной эталонный источник, но его точность ±5°C при 1000°C. Для технологического контроля часто хватает, но для систем управления скоростью охлаждения — уже нет.

Разработали методику косвенной проверки: параллельно ставили эталонный датчик на короткий период (2–3 часа) и сравнивали показания в разных режимах работы машины. Трудоёмко, но давало понимание реальной погрешности.

Ещё полезно вести журнал дрейфа показаний. На некоторых датчиках за полгода набегало до 20°C. Видимо, сказывалась деградация оптики из-за термических циклов. У моделей с функцией самодиагностики это отслеживать проще — они показывают падение сигнала на излучении собственного эталона.

Взаимодействие с системой управления

Сигнал с датчика радиационного измерения температуры редко используется напрямую. Обычно он идёт в контроллер системы вторичного охлаждения, где учитывается вместе с данными о скорости литья и текущем расходе воды.

Проблема в том, что разные контроллеры по-разному обрабатывают сигнал. Где-то требуется токовый сигнал 4–20 мА, где-то — цифровой по Profibus или Ethernet. Мы столкнулись с задержками обработки в старых системах — до 2 секунд. Для быстрого контура регулирования это неприемлемо.

Пришлось настраивать внешние модули усреднения и компенсации задержек. В современных системах, например, от ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', это уже встроено в прошивку датчика. Их подход как научно-технического предприятия, специализирующегося на непрерывном измерении температуры, виден в таких деталях.

Выводы и рекомендации

Идеального решения для радиационного измерения температуры в зоне вторичного охлаждения нет. Всегда приходится искать компромисс между точностью, надёжностью и сложностью обслуживания.

Для новых проектов я бы рекомендовал сразу закладывать двухволновые датчики с функцией компенсации запылённости и встроенной диагностикой. И обязательно — резервирование по критическим зонам.

Из производителей, чьи изделия показали себя устойчиво в наших условиях, могу отметить того же 'Шэньян Тэнъи Электроникс'. Не реклама, а констатация — их датчики работают на трёх наших машинах без замены уже четвёртый год. Были, конечно, мелкие проблемы с соединительными разъёмами, но по электронике нареканий нет.

В целом, тема ещё не исчерпана. Появление новых материалов с заданными свойствами поверхности может изменить требования к методикам измерения. Но пока что датчик радиационного измерения температуры остаётся инструментом, требующим понимания физики процесса и постоянного внимания при эксплуатации.