Устройство непрерывного пирометрического контроля в зоне вторичного охлаждения заводы

Когда слышишь про устройство непрерывного пирометрического контроля, первое, что приходит в голову — это просто пирометры над зоной вторичного охлаждения. Но на практике всё сложнее: тут и температурные градиенты, и испарение воды с поверхности слитка, и постоянные помехи от пара. Многие думают, что достаточно купить дорогой немецкий пирометр — и всё заработает. А потом удивляются, почему данные скачут и система не держит режим охлаждения.

Что на самом деле значит непрерывный контроль

Непрерывность — это не просто постоянное снятие данных. В зоне вторичного охлаждения температура меняется буквально каждую секунду: идёт рост оболочки слитка, вода то попадает на поверхность, то нет. Если пирометр кадрирует раз в 2-3 секунды — это уже не непрерывность, а профанация. Нужна частота измерений хотя бы 5-10 Гц, иначе все переходные процессы упустишь.

Как-то на одном из заводов в Череповце ставили систему с частотой 1 Гц — вроде бы неплохо. Но когда начали анализировать термограммы, оказалось, что между измерениями успевало пройти охлаждение водой с двух сопел, и пирометр ловил уже остывшую корку. Пришлось переделывать всю схему размещения датчиков.

Кстати, про размещение: мало кто учитывает, что пирометр должен быть не просто над зоной, а под определённым углом, чтобы избежать бликов от воды. И ещё — его нельзя ставить напротив течи воды, иначе пар просто заблокирует измерение. Проверено на горьком опыте.

Проблемы калибровки в реальных условиях

В лаборатории пирометр показывает ±5°C. На производстве — разброс до 40°C. Почему? Потому что калибруют обычно по эталонному чёрному телу, а в цехе — поверхность слитка окисленная, с окалиной, да ещё и вода плёнкой лежит. Приходится вводить поправочные коэффициенты, но и они не всегда спасают.

Однажды на алюминиевом заводе пытались использовать стандартные настройки для стали — получили абсолютно неадекватные данные. Выяснилось, что коэффициент излучения алюминия в зоне вторичного охлаждения плавает от 0.2 до 0.5 в зависимости от толщины оксидной плёнки. Пришлось делать калибровку прямо на работающей МНЛЗ, с параллельным замером термопарами.

Сейчас многие производители предлагают автоматическую подстройку коэффициента излучения, но я скептически к этому отношусь — без понимания физики процесса это просто маркетинг. Лучше уж раз в смену проверять по контрольной точке.

Про оборудование: что работает, а что нет

Перепробовали кучу систем — от базовых IMPAC до современных Thermalert. Вывод: дорогое оборудование не всегда лучше. Например, у тех же Thermalert есть проблемы с работой в условиях высокой запылённости — приходится ставить дополнительные воздушные продувки, а это лишние узлы в системе.

А вот китайские аналоги иногда удивляют. Недавно тестировали пирометры от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс — у них на сайте https://www.tengyidianzi.ru заявлены разработки именно для непрерывного контроля в металлургии. Оказалось, что у них неплохо реализована компенсация запылённости и влажности — видно, что инженеры реально с заводами работали, а не в лаборатории сидели.

Кстати, про их оборудование: в спецификациях честно указано, что при работе в зоне вторичного охлаждения возможны погрешности до 2% из-за пара. Это мне нравится — лучше реальные цифры, чем маркетинговые 0.1%.

Интеграция с системой управления охлаждением

Самое сложное — не измерить температуру, а заставить систему управления реагировать на эти данные. Стандартные ПИД-регуляторы часто не справляются — слишком большая инерционность. Приходится писать кастомные алгоритмы, учитывающие и скорость разливки, и перепад температур по длине зоны.

На одном из заводов Урала пытались сделать полностью автоматическое регулирование расхода воды по данным пирометрии. В теории — красиво. На практике — система то переливала воду, то недоливала. Оказалось, что пирометры фиксировали локальные перегревы, а регулятор пытался сразу на всё реагировать. Пришлось вводить усреднение по времени и пространству.

Сейчас обычно идут по пути гибридных систем: пирометрия задаёт тренд, а оператор корректирует. Полная автоматизация пока работает только на самых современных МНЛЗ, да и то не всегда стабильно.

Техническое обслуживание — то, о чём все забывают

Поставили систему, запустили — и забыли. Классическая история. А через месяц начинаются жалобы: 'температуры не те'. Начинаем разбираться — оптику запылило, продувка забилась, кто-то из ремонтников задел кабель.

Разработали чек-лист для сменных мастеров: раз в смену визуальный контроль чистоты оптики, раз в неделю — проверка продувки, раз в месяц — контрольная калибровка. Казалось бы, элементарно, но без этого система деградирует за 2-3 месяца.

Особенно проблематично с очисткой оптики. Стандартные обдувы не всегда справляются с металлической пылью — приходится ставить дополнительные системы очистки сжатым воздухом. Но и тут есть нюанс: если давление слишком высокое, можно повредить оптику. Приходится искать баланс.

Перспективы развития технологии

Сейчас многие говорят про мультиспектральную пирометрию — мол, она точнее работает в условиях пара и пыли. Пробовали на экспериментальной установке — да, вроде бы лучше, но стоимость системы в 3-4 раза выше, а прирост точности всего 15-20%. Для большинства производств это неподъёмно.

Более реальное направление — комбинированные системы: пирометр + тепловизор. Пирометр даёт точечные точные данные, тепловизор — общую картину по всей зоне. Но тут возникают проблемы с синхронизацией данных и их интерпретацией.

Из интересного: ООО Шэньян Тэнъи Электроникс в своих последних разработках предлагают системы с адаптивным алгоритмом, который подстраивается под изменение условий в реальном времени. В описании на их сайте https://www.tengyidianzi.ru говорится про использование машинного обучения для компенсации помех — звучит перспективно, но как это будет работать в цехе с его жестокими условиями — вопрос.

Выводы для практиков

Если собираетесь внедрять устройство непрерывного пирометрического контроля — не экономьте на мелочах. Хорошая продувка, правильное размещение, качественная калибровка важнее, чем бренд оборудования. И обязательно обучайте персонал — от оператора до ремонтника.

Система — это не просто датчики и провода. Это комплекс, который нужно постоянно поддерживать в рабочем состоянии. Лучше иметь простую, но надёжную систему, чем навороченную, которая половину времени простаивает.

И последнее: не верьте красивым спецификациям. Всегда тестируйте оборудование в своих условиях. Как показывает практика, даже у проверенных производителей могут быть нюансы, которые проявляются только на конкретном производстве.