Предложения по модернизации высокотемпературных измерений

  Температура как физическая величина является одним из определяющих параметров состояния, позволяющих контролировать протекание самых различных производственных процессов. Измерение температуры – важнейший источник информации о ходе физических явлений и об изменении состояния вещества.

  Поскольку из всех термодинамических функций состояния вещества температура наиболее изучена в метрологическом отношении, ее практически оказывается полезным измерять взамен прямого измерения ряда характеристик объекта, зависящих от его состояния и непосредственно интересующих технолога. К таким характеристикам относятся энергия вещества, его химическая активность, вязкость, твердость, изменение его химического или фазового равновесия, скорость изменения структуры, тепловое расширение, изменение электрических и магнитных свойств и т.д. Поэтому трудно переоценить значение и широту применения температурных измерений в современной науке и технике. Нет ни одной области промышленности и хозяйства, где бы не практиковались широкие и разнообразные измерения температуры.

  В то же время измерению температуры контактными методами с помощью термометров, приводимых в тепловой контакт с объектом измерения, присущи специфические трудности, резко возрастающие по мере повышения температуры. Эти трудности связаны с выбором материала для чувствительного элемента, которые бы обеспечивали стабильность показаний и минимальное воздействие на объект измерений, с выбором изоляционных материалов для электрических термометров. Методические погрешности, связанные при контактных измерениях с несовершенством теплового равновесия между термометром и объектом, также резко возрастают при повышении температуры вследствие увеличения тепловых потоков и градиентов температуры; кроме того, и при невысоких температурах погрешности из-за плохого теплового контакта и посторонних тепловых влияний могут быть очень значительными.

  Измерение температуры по тепловому излучению создает возможность обойти все эти трудности, так как отсутствует прямое воздействие температуры на конструкционные материалы измерительного прибора, а само измерение осуществляется бесконтактно. Поэтому измерение температуры пирометрами излучения, иногда называемыми также просто пирометрами, по сравнению с измерением температур контактными термометрами имеет то преимущество, что температура определяется только по излучению данного тела. Поэтому температурное поле объекта измерения не искажается пирометром.

  Исходя из всего вышеперечисленного, в отечественной промышленности очень широко применялись пирометры излучения, из которых пожалуй самым распространенным являлся “Тера-50”, использующийся на предприятиях металлургии и металлообработки, на цементном и керамическом производстве, а также во многих других областях промышленности где требуется измерение высоких температур.

  И в настоящее время на промышленных предприятиях в эксплуатации находится большое количество стационарных пирометров еще советского производства. В основном это те же приборы “Тера-50”, срок службы которых закончился или подходит к концу.

  Стационарный пирометр ПИТ-201, предлагаемый фирмой “Энергоаудит-2000” специально создан для того, чтобы заменить приборы “Тера-50”.

  Пирометр инфракрасный ПИТ-201 предназначен для использования в качестве инфракрасного датчика с аналоговым выходом 4…20мА, 0…5мА , 0…20мА и цифровым RS-232 или RS-485 при измерении температуры поверхностей твердых (в том числе сыпучих тел) и расплавов различных материалов по их собственному тепловому излучению бесконтактным способом.

  К аналоговому выходу прибора может подключаться любое индикаторное (амперметр, цифровой индикатор) или исполнительное устройство (регулятор) с нагрузкой до 800 Ом.

  Пирометры применяются для контроля состояния объектов и технологических процессов в различных отраслях промышленности, а также при проведении научных исследований.

Пирометр ПИТ-201 имеет следующие технические характеристики :

№ п/п Технические характеристики Значение
1.

Диапазон измерения температуры, ºС

+700 … +2200 (по заказу до 3000)
2. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности, ° ±(1+ 0,01×t*)
3. Разрешающая способность, °С 1
4. Показатель визирования 1:100
5. Время установления показаний, с 1
6. Диапазон температур эксплуатации , ºС -20 … +80
7.

Рабочие длины волн, мкм

0.85 … 0.97
8. Потребляемая мощность не более, Вт 0.04
9. Напряжение питания , В 24 (9 … 36)
10. Выходные параметры, мА 4…20, 0…5, 0…20
11. Интерфейс для связи с компьютером RS-232, RS-485
12. Габаритные размеры (диаметр х длина), не более, мм 32х170
13. Масса, не более, кг 0.25
14. Прицеливание на объект Съемный лазерный модуль или оптический визир

  Из технических характеристик видно, что пирометр ПИТ-201 имеет очень небольшие размеры (что позволяет занимать места меньше, чем “Тера-50”, а освободившееся пространство по необходимости можно использовать для монтажа кожуха охлаждения), некритичен к рабочим температурам (без охлаждения прибор работает до +80 ºС, а с охлаждением до +120 ºС), а диапазон измеряемых температур позволяет использовать прибор в металлургии, машиностроении (в том числе для измерения температуры расплавов солей в закалочных ваннах), цементной, керамической и химической промышленности, а также при производстве пластмасс и коксохимическом производстве.

  Пирометр “ ПИТ-201 имеет узконаправленную оптику (показатель визирования 1:100) и возможность фокусировки оптики на разные расстояния (минимальное рабочее расстояние 10 см , минимальный размер измеряемого объекта 1 мм), что выгодно отличает его от других стационарных пирометров отечественного производства .Спектральный диапазон работы прибора выбран таким образом чтобы можно было проводить измерения в вакуумных и других печах через защитное стекло (обычное или кварцевое).

  Используемый в пирометре линейный выход 4 … 20мА (по необходимости 0…5мА или 0…20мА) позволяет использовать в качестве индикатора температуры любой прибор, измеряющий ток (специализированные цифровые индикаторные устройства, цифровые и бумажные самописцы, амперметры) или подключать пирометр к регулирующим приборам и устройствам. Цифровой выход RS-485 (по необходимости RS-232) позволяет объединять эти приборы в измерительную сеть и выводить данные на компьютер с расстояния до 500 м.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Киренков И. И. Метрологические основы оптической пирометрии М., Издательство стандартов, 1976.

2. Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. М., Металлургия, 1980.