
Когда речь заходит о датчиках радиационного измерения температуры для зон вторичного охлаждения, многие сразу представляют себе нечто вроде универсального пирометра — но на практике тут кроется целый пласт специфики, о которой редко пишут в каталогах. Лично сталкивался с ситуациями, когда заказчики брали стандартные ИК-датчики для металлургических процессов, а потом удивлялись, почему показания плавают при изменении состава водяной пленки на поверхности слитка. Это не просто термометр — это инструмент, который должен учитывать и эмиссионную способность окалины, и паровую завесу, и динамику охлаждения.
Самое распространенное заблуждение — будто достаточно взять любой пирометр с подходящим спектральным диапазоном. На деле же критически важен выбор именно для условий вторичного охлаждения: тут и капли воды на поверхности, и переменная толщина окалины, и локальные перепады до 200°C на расстоянии в пару сантиметров. Помню, на одном из комбинатов пытались использовать переделанный датчик для прокатного стана — в итоге получили погрешность в 80 градусов из-за отраженного излучения от форсунок.
Еще один тонкий момент — радиационного измерения температуры предполагает не просто снятие показаний, а комплексную адаптацию под технологический процесс. Например, если датчик ставить строго перпендикулярно поверхности — он будет фиксировать не реальную температуру металла, а температуру пароводяной смеси перед ним. Приходилось экспериментировать с углами установки, пока не нашли оптимальные 15-20 градусов к вертикали.
Мало кто учитывает время отклика системы. В зоне вторичного охлаждения температура меняется буквально за секунды, и датчик с задержкой в 2-3 секунды уже бесполезен для регулирования расходов воды. Как-то тестировали немецкую модель с красивыми паспортными характеристиками, но она стабильно ?опаздывала? на критические участки охлаждения — пришлось отказаться в пользу менее разрекламированных, но более быстрых решений.
Калибровка — это отдельная история. Стандартные методы с черным телом часто не работают, потому что в реальных условиях мы имеем постоянно меняющуюся излучательную способность поверхности. Приходилось разрабатывать методику с эталонными термопарами, вваренными в опытные слитки — и то погрешность в первых опытах достигала 12-15%. Сейчас уже отработаны схемы с поправочными коэффициентами для разных марок сталей.
Сильно выручают датчики с двумя длинами волн — они менее чувствительны к загрязнению оптики, что в условиях цеха просто неизбежно. Но и у них есть своя специфика: при сильном парообразовании двухволновые системы иногда выдают артефакты. Заметил, что лучше всего работают в диапазоне 3.9 мкм — меньше влияние водяного пара.
Монтаж — это то, на чем спотыкаются многие проекты. Если поставить датчик без продувки оптики, через смену он уже покрывается слоем мелкой окалины и влажной пыли. Ставили системы с воздушной продувкой — помогло, но пришлось дополнительно ставить влагоотделители, потому что сжатый воздух из цеховой сети часто содержит конденсат.
С ООО Шэньян Тэнъи Электроникс столкнулись, когда искали замену отработавшим свой ресурс датчикам. На их сайте https://www.tengyidianzi.ru обратил внимание, что они специализируются именно на непрерывном измерении температуры ИК-методами — это уже было плюсом против универсальных поставщиков.
Их инженеры предложили не просто датчик, а систему с автоматической компенсацией затухания сигнала — как раз для наших условий с переменной запыленностью. Интересно, что они изначально спрашивали про распределение форсунок в зоне охлаждения — редкий случай, когда поставщик вникает в такие детали.
После полугода эксплуатации их датчик радиационного измерения показал стабильность в пределах 2-3% отклонения от эталонных измерений. Правда, пришлось совместно дорабатывать алгоритм компенсации при смене сортамента — но их специалисты оперативно приезжали на настройку.
Мало кто говорит про температурный дрейф самого датчика. В цеху летом под крышей бывает за 50°C, а зимой — ниже нуля. Стандартная электроника начинает ?плыть?, пока не установили термостатирование. Кстати, у китайских коллег из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в последних моделях это уже предусмотрено штатно.
Еще один подводный камень — электромагнитные помехи от приводов роликов. Были случаи, когда датчик выдавал случайные выбросы показаний в моменты пуска двигателей. Решили экранированием и правильной разводкой сигнальных кабелей — но на это ушло месяца два экспериментов.
Спектральный диапазон — отдельная тема. Для толстых слитков иногда выгоднее использовать более длинные волны (8-14 мкм), но там сильнее поглощение в водяном паре. Для тонких слябов лучше коротковолновые 1-2.5 мкм. Это то, что приходит только с опытом — в документации редко пишут.
Сейчас присматриваемся к системам с несколькими точками измерения по высоте зоны охлаждения — это позволяет строить температурный профиль в реальном времени. ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как раз анонсировали подобную разработку в своем профиле непрерывного измерения температуры.
Интересно было бы испытать комбинированные решения — когда радиационные датчики работают в паре с контактными на критических участках. Пока такие системы видели только в экспериментальных установках, но для ответственных марок стали это могло бы дать выигрыш в точности.
Из последнего — начинаем тестировать беспроводную передачу данных от датчиков. Проводные коммуникации в условиях вибрации и перепадов температур постоянно требуют ремонта. Если решение окажется надежным — это сильно упростит эксплуатацию.