Инфракрасный датчик температуры чугунного расплава завод

Вот вам реальность: большинство думает, что ИК-датчики на литейном производстве — это просто ?навел-получил?, а на деле даже базовая настройка спектрального диапазона требует понимания, как именно чугунный расплав излучает в условиях запыленности. У нас в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс с этим сталкивались не раз — особенно когда клиенты жалуются на ?прыгающие? показатели при замере в ковше.

Почему классические термопары проигрывают ИК-датчикам

Запомните: термопара в контакте с расплавом — это история на 2-3 плавки, если повезет. Окисление, эрозия, да и банальный человеческий фактор при погружении. С инфракрасный датчик температуры чугунного расплава ситуация иная — но тут свои нюансы. Например, если в зоне видимости датчика летит шлак, показания будут ложными. Приходится ставить дополнительные воздушные продувы.

На одном из уральских заводов пробовали ставить наш датчик серии TY-IR-3500 прямо над желобом — вроде бы логично, но оказалось, что пары магния от модификаторов создают помехи. Пришлось смещать точку замера на 15 см ниже по течению расплава. Мелочь? На бумаге да, а на практике — разница в 30°C в показаниях.

Кстати, про калибровку. Многие до сих пор калибруют по ?эталонной? термопаре, но если та сама дает погрешность в 2-3%, то весь смысл точного ИК-измерения теряется. Мы в Tengyidianzi.ru всегда рекомендуем верификацию по образцам с известной температурой ликвидуса — хоть и дольше, зато надежно.

Как выбрать позицию для датчика в условиях завода

Здесь нет универсальных решений. Если ставить датчик над миксером — будет стабильная температура, но не учитывается остывание при розливе. Над раздаточной коробкой? Там слишком короткий интервал замера. Оптимально — зона выхода из индукционной печи, но только если нет завесы из дыма или пара.

Помню случай на челябинском предприятии: смонтировали датчик по всем нормам, а он раз в смену начинает ?врать?. Оказалось, вибрация от кран-балки сбивала фокусировку. Пришлось делать демпфирующее крепление — проблема ушла.

Важный момент — угол обзора. Если взять слишком широкий, в поле зрения попадет футеровка, и ее температура (которая ниже) усреднится с расплавом. Поэтому мы в ООО Шэньян Тэнъи Электроникс всегда просим клиентов присылать схемы размещения — часто уже на этапе консультации видим потенциальные косяки.

Проблемы с эмисситивностью чугуна

Вот где собака зарыта. Эмисситивность чистого чугуна — одно дело, но когда в расплаве плавают графитовые включения или оксидные пленки — получаем плавающий коэффициент излучения. Некоторые производители датчиков это игнорируют, предлагая ?средние? настройки. Результат — стабильная погрешность в 4-7%.

Мы в своих моделях TY-IR-4700 используем алгоритм динамической компенсации, но и он не панацея. Например, при высоком содержании фосфора излучение становится более ?прозрачным? в ИК-диапазоне — тут уже нужна калибровка под конкретную марку чугуна.

Самое сложное — объяснить это технологам на производстве. Они хотят ?поставил-работает?, а тут надо вникать в физику процесса. Но когда удается настроить — точность до ±3°C против ±15 у термопар говорит сама за себя.

Опыт внедрения на действующих линиях

Расскажу про завод в Липецке: там стояла задача уйти от ручного замера в вагранке. Поставили наш инфракрасный датчик температуры чугунного расплава с водяным охлаждением — вроде бы все учли, но через неделю стали пропадать сигналы. Выяснилось, что ночная смена отключала ?лишнее? оборудование для экономии электроэнергии. Пришлось встраивать датчик в общую цепь управления плавкой.

А вот в Казани получилось интереснее: изначально датчик ставили только для контроля перегрева, но потом стали использовать данные для оптимизации времени выдержки в печи. В итоге экономия газа на 5% — неожиданный бонус.

Кстати, про обслуживание. Многие забывают, что оптику надо чистить раз в смену — не тряпкой, а специальными салфетками. Как-то раз на одном заводе проигнорировали это требование — через месяц датчик показывал температуру на 80 градусов ниже реальной. Хорошо, что вовремя спохватились.

Что не пишут в технической документации

Во-первых, влияние электромагнитных помех от индукционных печей. Даже при экранировании иногда наводки пробиваются — проявляется это как случайные ?скачки? температуры на 20-30 градусов на долю секунды. Лечится установкой ферритовых фильтров на кабели.

Во-вторых, температурный дрейф самого датчика. Да, он есть даже у дорогих моделей. Особенно заметно при работе в цехах без отопления — утром показания одни, к обеду другие. Мы в Tengyidianzi.ru стали ставить термостабилизацию в критичных случаях — помогает, но удорожает систему.

И главное — никакой датчик не заменит опыт плавильщика. Видел ситуации, когда автоматика показывает идеальные 1420°C, а мастер по виду струи говорит: ?перегрет?. И почти всегда оказывается прав — потом выясняется, что датчик ?слеп? на конкретную примесь. Поэтому идеальная схема — датчик + визуальный контроль.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с многоспектральными измерениями — это когда берется не один ИК-диапазон, а несколько. Позволяет компенсировать влияние изменений в химическом составе без перенастройки. Но пока технология сыровата — сказывается высокая стоимость процессоров для обработки данных в реальном времени.

Еще одно направление — интеграция с системами IoT. Например, наш датчик TY-IR-4900 уже умеет передавать данные напрямую в цеховую сеть. Полезно, но на старых заводах с этим проблемы — сети часто изолированы по требованиям безопасности.

Думаю, через пару лет появятся гибридные решения — ИК-датчик + лазерный анализатор состава. Это позволит не только температуру мерить, но и оперативно корректировать шихту. В ООО Шэньян Тэнъи Электроникс уже есть прототипы, но пока для серийного производства дороговато.