Цветовой пирометр типа «Спектропир 4-01»

Температура в зоне спекания вращающихся печей не может быть измерена с помощью термопар. Этому мешают высокая температура материала в рассматриваемой зоне (около 1450 °С) и газа (свыше 1800 °С), химическое и механическое воздействия материала на чехол термопары, переменная во времени толщина обмазки и другие факторы. Поэтому для измерения температуры в зоне спекания применяют бесконтактные методы пирометрии, к которым относятся радиационный, яркостный и цветовой. Их основные преимущества: отсутствие контакта с контролируемой средой, значительно меньшая инерционность измерения и др.

Бесконтактные методы основаны на измерении лучистой энергии, испускаемой нагретым телом. Лучеиспускательная способность физических тел отличается от лучеиспускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре и характеризуется коэффициентом черноты излучения.

Пирометры, определяющие температуру по суммарной энергии излучения, называются пирометрами полного излучения или радиационными.

Радиационная температура всегда меньше истинной. Эта разница увеличивается с уменьшением коэффициента черноты излучателя. На показания радиационного пирометра в значительной мере влияет промежуточная среда (между излучателем и пирометром). Например, запыленность в зоне спекания может занижать показания пирометра на сотни градусов. Основными преимуществами такого пирометра являются, однако, исключительная надежность в работе и простота конструкции.

Яркостные пирометры являются пирометрами частичного излучения, так как измеряют температуру излучателя по интенсивности излучения на одной длине волны. Яркостные пирометры делятся на визуальные и автоматические. Наиболее совершенным визуальным яркостным пирометром является пирометр с исчезающей нитью (типа ОППИР). Фотоэлектрические пирометры автоматически измеряют температуру, используя в качестве чувствительных элементов фотоэлементы и фотосопротивления. В настоящее время в стране внедряется агрегатированная система пирометров АПИР - С, которая включает ряд модификаций радиационных и яркостных пирометров.

Необходимо отметить, что недостатки радиационных пирометров, хотя и в меньшей степени, присущи яркостным пирометрам. Все это вызвало необходимость использования для контроля температуры в наиболее важной зоне цементообжигательной печи — зоне спекания — метода цветовой пирометрии. В основе работы цветовых пирометров лежит зависимость спектрального распределения энергии излучения черного тела от температуры. Известно, что с повышением температуры тела его лучистая энергия перераспределяется по длинам волн: максимум излучения смещается в сторону более коротких волн. Вследствие этого при изменении температуры тела изменяется его цвет. Например, при температуре 700 °С тело имеет темно-красный цвет, а при температуре 1200 °С — желтый.

Цветовой метод основан на определении температуры тела по соотношению яркостей излучения при двух длинах волн.

Основное преимущество цветового метода состоит в том, что запыленность промежуточной среды примерно одинаково ослабляет спектральную энергию излучения обеих длин волн и, следовательно, не вносит значительной погрешности в измерение температуры в зоне спекания цементообжигательных печей. Цветовой пирометр позволяет также в большей степени отстроиться от прямого и отраженного излучения факела.

Для контроля температуры в зоне спекания разработан цветовой пирометр типа «Спектропир 4 - 01».

Технические характеристики пирометра

Диапазон измеряемых температур, °С.........................................................................1200 — 1700

Основная инструментальная погрешность......................... ±1% от верхнего предела измерений

Показатель визирования (отношение диаметра

излучателя к расстоянию от излучателя до датчика).........…......…........................................1/100

Пирометр состоит из датчика, блока термостатирования и сигнализации, логометра самопишущего типа К.СЛ2, блока интегрирования, измерительного преобразователя.

В основу принципиальной электрической схемы пирометра «Спектропир 4-01» положена двухканальная измерительная система, в которой поток излучения от наблюдаемого объекта направляется на два приемника излучения, работающих в различных областях спектра. Работа пирометра основана на логометрическом измерении отношения интенсивностей излучения объекта, которое однозначно определяет цветовую температуру. Функциональная схема пирометра приведена на рис. 2.15.

Излучение от объекта собирается оптической схемой датчика и разделяется интерференционным фильтром на два потока. Эти потоки, попадая на приемники излучения, преобразуются в электрические сигналы, поступающие на измерительную схему следящей системы логометра типа КСЛ2. В логометре нулевым методом с помощью реохорда автоматически измеряется отношение сигналов. Шкала логометра отградуирована в градусах Цельсия.

Блок термостатирования и сигнализации обеспечивает поддержание постоянной температуры в термостатированном преобразователе датчика. Кроме того, этот блок сигнализирует о перегреве датчика и малом уровне сигналов приемников излучения.

Блок интегрирования предназначен для фильтрации записи показаний измеряемой температуры в зоне спекания. Такая фильтрация необходима, когда в поле зрения датчика пирометра попадают края кольца на границе зон спекания и охлаждения, факел и другие посторонние излучатели.

В случае подключения пирометра «Спектропир 4 - 01» к управляющей вычислительной машине унифицированный выходной сигнал постоянного тока (0 — 5 мА на нагрузке 1 — 3 кОм) может быть получен с помощью измерительного преобразователя.