Инфракрасное устройство для измерения температуры непрерывнолитой заготовки

Когда слышишь про инфракрасное устройство для измерения температуры непрерывнолитой заготовки, первое, что приходит в голову — это что-то вроде тепловизора для сталеваров. Но на деле всё сложнее. Многие думают, что главное — точность до градуса, а на практике важнее устойчивость к пыли, дрожанию конвейера и внезапным брызгам шлака. Вот об этом и поговорим — без прикрас, с примерами из цеха.

Почему обычные пирометры не работают на непрерывке

Помню, как на одном из комбинатов пытались ставить серийные пирометры для контроля температуры заготовки. Казалось бы — нацелил на раскалённый металл и снимай показания. Но через два дня операторы начали жаловаться на скачки в 50–70°C. Разобрались — оказалось, пар от системы охлаждения искажал ИК-сигнал. Пришлось переходить на двухволновые системы, которые компенсируют такие помехи.

Ещё момент — геометрия измерения. Непрерывнолитая заготовка редко бывает идеально ровной, часто есть продольная деформация. Если оптику не настроить под углы съёмки, получишь температуру не поверхности, а ближайшей стенки рольганга. Именно поэтому в ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' для таких случаев разработали модели с динамической калибровкой по кривизне — не панацея, но хотя бы стабильно работает при скорости конвейера до 3 м/с.

Кстати, про скорость. На одном из проектов в Челябинске столкнулись с тем, что при резком ускорении подачи данные начинали 'плыть'. Пришлось дорабатывать алгоритмы усреднения — не по учебнику, а методом проб. Сейчас в новых версиях устройств от tengyidianzi.ru это учтено через адаптивные временные окна.

Как выбрать место установки — опыт с ошибками

Раньше думал, что монтаж ИК-устройства — дело техники: подальше от вибраций, поближе к объекту. Но на практике оказалось, что даже расстояние в 20 см может всё испортить. Как-то раз поставили датчик вроде бы правильно, а он показывал температуру на 100°C ниже реальной. Оказалось — между ним и заготовкой проходил слабый поток воздуха от вентиляции, который создавал микропотоки пыли.

Сейчас всегда советую заказчикам делать пробные замеры в разных точках. Например, после зоны вторичного охлаждения — но до ножниц. Там меньше пара, но есть риск локальных перегревов. Кстати, на сайте https://www.tengyidianzi.ru есть неплохая схема типовых мест установки, но её всегда нужно адаптировать под конкретный цех.

Запомнил один случай на ММК: смонтировали систему, всё проверили — а в первую смену данные аномальные. Оказалось, утреннее солнце через световой фонарь попадало точно в объектив. Пришлось ставить козырек — мелочь, а влияет.

Про калибровку 'на живую'

Многие технологи требуют калибровать по эталонному термопарному пирометру. Но если делать это на холодной заготовке — получишь системную погрешность. Мы обычно договариваемся на тестовые прокатки, сверяем показания в трёх режимах: штатный нагрев, перегрев и при замедлении конвейера. Да, это проще — но без такого подхода потом мучаешься с претензиями по качеству измерений.

Что действительно влияет на точность — неочевидные факторы

Эмиссионная способность — все про неё слышали, но редко кто правильно выставляет. Для окисленной поверхности заготовки берут 0.80–0.85, но если идёт легированная сталь — уже 0.70–0.75. А при переходе на другой марку сплава операторы часто забывают переключить коэффициент. Видел как на АрселорМиттал Кривой Рог из-за этого сутки прокатывали заготовку с недогревом на 40°C.

Ещё важный момент — температурный дрейф самого прибора. Дешёвые модели после 8 часов работы в цеху могут 'уползти' на 2–3°C. В устройствах от Тэнъи Электроникс эту проблему решают встроенной термостабилизацией — не идеально, но дрейф не более 0.5°C за смену.

Кстати, про обслуживание. Раз в месяц обязательно чистить оптику — даже с воздушной продувкой на ней оседает микроскопическая металлическая пыль. Один раз пренебрёг этим на ДМЗ — через полтора месяца погрешность выросла до 15°C.

Когда данные врут — анализ реальных кейсов

Был у меня проект на НЛМК — ставили систему контроля температуры для оптимизации скорости разливки. Всё работало, но периодически появлялись выбросы в данных. Долго искали причину — оказалось, когда кран проходит над конвейером, его магнитное поле наводит помехи в кабелях. Решили экранированием и переносом трассы.

Другой случай — на Энергомашспецстали. Там ИК-устройство показывало резкие скачки температуры каждые 15 минут. Сначала грешили на электронику, а потом заметили, что это совпадает с включением вытяжной вентиляции — она создавала разрежение, которое меняло условия измерения. Пришлось ставить дополнительный барьер.

Из последнего — на одном из мини-заводов в Сибири столкнулись с тем, что при температуре ниже -25°C в цеху электроника начинала глючить. Производитель заявлял рабочий диапазон до -30, но на практике оказалось, что нужен дополнительный подогрев контрольной зоны. Теперь всегда уточняю этот момент у заказчиков из холодных регионов.

Про программное обеспечение

Многие недооценивают софт для ИК-измерений. Стандартные графики температуры — это хорошо, но без интеграции с системой управления процессом польза минимальна. В наших последних проектах сразу закладываем передачу данных в SCADA — чтобы оператор видел не просто цифры, а тренды с привязкой к скорости разливки.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас много говорят про машинное обучение для прогнозирования температуры по косвенным признакам. Пробовали с коллегами из Тэнъи Электроникс внедрить такую систему — пока получается предсказывать перегрев за 2–3 минуты до его возникновения. Но для точного прогноза нужно слишком много данных: состав стали, состояние футеровки, даже влажность воздуха в цеху.

Ещё одно направление — мультиспектральные системы. Они дороже, но позволяют компенсировать влияние окалины на поверхности. Правда, для массового применения пока сложноваты в настройке — нужен действительно опытный инженер.

Из объективных ограничений — ИК-технология не работает при наличии интенсивной завесы из воды или пара. В таких случаях приходится комбинировать с контактными датчиками или использовать вынесенные из зоны прямого воздействия точки контроля.

Вместо заключения: что действительно важно

За 15 лет работы с системами измерения температуры для непрерывнолитой заготовки понял главное — не бывает универсальных решений. То, что работает на одном комбинате, на другом потребует доработок. Поэтому сейчас всегда настаиваю на тестовом периоде — 2–3 недели реальной эксплуатации покажут все скрытые проблемы.

Кстати, про надёжность. Последние модели от Шэньян Тэнъи Электроникс показывают наработку на отказ около 25 000 часов — это хороший показатель для цеховых условий. Но всё равно рекомендую иметь запасной датчик на критических участках.

И последнее — не экономьте на обслуживании. Регулярная поверка и чистка optics сэкономит намного больше, чем ремонт после внезапного отказа системы в середине плавки.