Измерение температуры стали по излучению

Вот тема, которая многих вводит в заблуждение — кажется, что бесконтактный замер это просто навести и снять показания, но на деле даже опытные инженеры иногда путаются в калибровке под разные марки стали. Я сам лет десять назад думал, что пирометр универсален, пока не столкнулся с погрешностями в 50°C на прокатном стане.

Почему излучение — не просто ?температура на поверхности?

Когда только начинал работать с инфракрасными датчиками, был уверен — главное выбрать прибор с хорошим диапазоном. Но оказалось, что измерение температуры стали по излучению сильно зависит от окалины. Помню случай на заводе в Липецке: датчик показывал стабильные 1200°C, а термопара в печи — 1150°C. Разбирались неделю — проблема была в том, что слой окалины менял излучательную способность.

Кстати, многие до сих пор не учитывают угол наблюдения. Если датчик стоит под 60 градусов к поверхности — уже нужна поправка. Мы в ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? как-раз делаем упор на обучение этому нюансу, когда поставляем системы для прокатных станов.

Ещё один момент — прозрачность атмосферы. В цехах с парами масла или водой в воздухе показания ?плывут?. Приходится либо ставить продувку оптики, либо использовать двухволновые пирометры. Хотя последние — дорогое удовольствие, не каждый завод готов.

Ошибки калибровки, которые дорого обходятся

Как-то на одном из металлургических комбинатов Урала мы тестировали пирометр на разогретой плитной заготовке. Прибор показывал заниженные значения — оказалось, техники забыли учесть коэффициент излучения для нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Вместо 0.85 выставили 0.95 — и получили расхождение в 70°C.

С тех пор всегда рекомендую перед запуском системы делать тестовые замеры термопарами параллельно. Да, дольше, но экономит нервы. Кстати, на сайте https://www.tengyideonzi.ru у нас есть таблицы с коэффициентами для разных марок — часто туда заглядывают клиенты.

Самое сложное — когда сталь покрыта окалиной неравномерно. Тут уже никакой пирометр не даст точности выше 3-5%. В таких случаях мы советуем ставить датчики в зоне до образования окалины — например, сразу после печи.

Практические кейсы из опыта внедрения

В 2021 году мы поставляли систему для непрерывного измерения в Казани. Там стояла задача контролировать температуру полосы при скоростной прокатке. Основная сложность — вибрация конвейера. Пришлось разрабатывать крепление с демпфированием, иначе показания ?скакали?.

Интересный момент — иногда помогает не менять оборудование, а просто перенести точку замера. На том же объекте переместили датчик на 2 метра ближе к клети — и погрешность снизилась с 4% до 1.5%.

Коллеги из ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? недавно рассказывали про случай с электропечью — там проблема была в отражении излучения от свода печи. Решили установкой защитного экрана и коррекцией алгоритма. Такие нюансы в учебниках не пишут.

Что не стоит делать при работе с ИК-измерениями

Никогда не используйте бытовые пирометры для технологических процессов. Как-то видел, как на мини-заводе пытались контролировать нагрев арматуры прибором за 3000 рублей — потом удивлялись, почему механические свойства металла ?плавают?.

Также не рекомендую экономить на системе продувки. Однажды пришлось переделывать установку на заводе в Череповце — из-за запыленности оптики за месяц работы погрешность выросла с 2% до 8%.

Забывают часто и про температурный дрейф самого датчика. Особенно в России, где перепады в цехе могут быть 30°C за смену. Сейчас мы всегда ставим датчики с термостабилизацией — дороже, но надёжнее.

Перспективы развития технологии

Сейчас активно развиваются многодиапазонные системы. Они позволяют компенсировать влияние окалины и дыма. Но пока они сложны в настройке — требуют серьёзной математической обработки данных.

В ООО ?Шэньян Тэнъи Электроникс? мы экспериментируем с комбинированными системами — ИК-датчик плюс тепловизор. Это даёт не только точечное измерение, но и картину распределения температуры по всей поверхности.

Лично я считаю, что будущее — за системами с автоматической коррекцией коэффициента излучения. Уже есть опытные образцы, которые анализируют спектральные характеристики и подстраиваются под тип стали. Правда, пока они работают стабильно только в лабораторных условиях.