ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 142
Скачиваний: 0
температуры и 1)50—2000° С по шкале |
цветбвой темпе |
ратуры (цена наименьшего деления 10 |
град, эффектив |
ная длина волны определения яркостной температуры 0,65 мкм) ;
5) спектрально-дифференциальный пирометр (СДП). При исследованиях был применен эксперименталь ный образец пирометра СДП, который состоял из опти ческой головки (монохроматора) и вычислительного ус тройства. Принцип его действия основан на использова
нии в качестве пирометрического свойства |
следующего |
|
параметра излучения объекта: |
|
|
Ф = |
1 dh |
(IV-1) |
------------, |
||
где |
ßx— монохроматическая яркость объекта изме |
|
|
рения; |
|
|
— длина волны. |
|
|
Величина ср характеризует относительное |
изменение |
монохроматической яркости объекта при изменении дли ны волны.
При измерении температуры с использованием СДП излучение объекта измерения разлагается оптической го ловкой в спектр, и в вычислительное устройство поступает информация об интенсивности монохроматической вол ны. Оценка осуществляется в широком диапазоне види мого спектра.
В вычислительном устройстве, содержащем электри ческую модель черного тела, вычисляется температура по формуле Планка, т. е. автоматически сравниваются сигналы, пропорциональные величине ср объекта и ср0 чер ного тела для каждого значения длин волн на рабочем участке спектра, и при каждом значении длины волны определяется температура черного тела, при которой ср = Фо. Далее анализируется спектр излучения, и из мно жеств решений выбирается достоверное (т. е. определяет ся наличие в спектре излучения участков, соответствую щих одной и той же цветовой температуре, и измерение базируется только на этих участках). Критерием отбора служит постоянство температуры с изменением длины волны в некотором спектральном интервале. Результат измерения выдается на вторичный прибор,проградуиро ванный в градусах Цельсия; одновременно возможна запись и на электронном потенциометре. К СДП можно
подключать осциллограф для наблюдения за спектраль
ными характеристиками объекта.
Испытываемый образец СДП предназначен для изме рения температуры в диапазоне 1300—2500° С; для пере хода на диапазон измерения 800—1400° С существенных
переделок не |
требовалось, |
но |
коэффициент |
усиления |
||||||||||
регулирующего усилителя |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
уменьшился. |
Измерения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
проводили |
через одно из |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
окон |
печи, |
|
причем |
все |
|
|
|
|
|
|
|
|||
приборы визировали |
на |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
один |
и тот |
же участок |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
блюма. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Помехоустойчивость |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
приборов оценивали сопо |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ставлением |
их показаний |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
с ожидаемыми |
(измерен |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ными) |
значениями темпе |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ратуры |
поверхности |
ме |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
талла |
при внесении |
воз |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
мущений в испытываемую |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
зону |
методической |
печи. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для |
оценки |
ожидае |
|
|
|
Томильнаязона |
|
|||||||
мых изменений определя |
|
|
|
|
||||||||||
ли |
скорости |
изменения |
|
|
|
Рис. |
26 |
|
|
|||||
температуры |
поверхности |
Результаты измерения температуры по |
||||||||||||
металла термопарами, за |
верхности |
торца блюма |
в томильной |
|||||||||||
зоне при |
измерении расхода газа (Qr ) |
|||||||||||||
ложенными |
|
в отверстия, |
и |
постоянном расходе |
воздуха |
(<ЭВ = |
||||||||
высверленные |
в |
торце |
=2800 м 31ч) |
различными |
пирометрами |
|||||||||
блюма. |
В стационарных |
(момент |
изменения |
расхода показан |
||||||||||
|
|
|
условно) : |
|
|
|||||||||
условиях гидравлического |
1 — ПРК |
в |
пепвой |
сварочной |
зоне; |
|||||||||
и температурного |
режи |
2 — TEPA-50; |
'3 — ОППИР; |
4 а и |
||||||||||
4 6 — «Триколор» яркостный и цветовой; |
||||||||||||||
мов фиксировались |
пока |
|
|
|
5 —СДП |
|
|
|||||||
зания |
всех вышеперечис |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ленных приборов и сопоставлялись с показаниями тер мопары, вводимой в отверстие, расположенное близ точки визирования. Это позволило определить система тические погрешности («амплитуды помех») для всех приборов в статических условиях. По найденным ампли тудам можно переградуировать все перечисленные при боры, обеспечив идентичность их показаний при одном конкретном режиме. При изменении режимов,необходи ма новая переградуировка. Уровень шумов потребовал для обеспечения надежности результатов эксперимента
внесения больших возмущений по расходу газа и воз духа.
На рис. 26 представлены результаты измерений, про веденных через окно № 10 в томильной зоне. При изме нении расхода газа в томильной зоне близкими к ожида емому характеру изменения температуры поверхности металла оказались показания СДП. Другие приборы по казали ту же тенденцию изменения температуры, но да-
Рис. 27
Результаты измерения температуры поверхности торца блюма во второй сварочной зоне различными пиро метрами при изменения р а с х о д о в воздуха QB и газа Qr (обозначения
те же, что и на рис. 26)
т о
L
т.
то'
g т о
В1 § т
1 т о Ä т о]-
т о - |
|
5 |
|
т о |
1520 |
|
|
% ш |
N |
||
/ |
|||
5: |
/ |
' |
"то/ Qr=M/iW\
то _J._X._L----------
IsJrf^-4— 1__I1 1- У- ■1
Q 1 2 3 4 S ttMUH
Рис. 28
Результаты измерения температуры по верхности блюма в первой сварочной зоне при изменении расхода воздуха
Q B и постоянном расходе |
газа |
Qr= |
—И20 м ъ}ч (обозначения те |
же, |
что и |
на рис. 26) |
|
|
ли большой разброс по точкам вследствие влияния пе ременного по яркости, плотности и положению факела.
При измерениях в аналогичных условиях через окно № 5 во второй сварочной зоне получили такие же резуль таты (рис. 27). При измерениях, которые осуществляли через окно № 7 в первой сварочной зоне, приборы СДП ТЕРА-50, ОППИР и «Триколор» визировали через от крытое окно на торец металла, а ПРК в водоохлаждае мой фурме с обдувом — со свода печи на середину того же блюма при расстоянии 300 мм от среза фурмы до плоскости металла (рис. 28). Показания СДП и пиро-
метра «Триколор» (цветового) пе следовали за периоди ческими изменениями факела, а приборы ТЕРА-50 и ПРК явно выражали периодический характер изменения показаний с частотой, равной частоте наносимых возму щений. Исследованиями доказано, что яркостные пиро метры в условиях проведенных опытов показали недос таточную помехоустойчивость; радиационный пирометр без фильтра подвержен помехам в той же степени, что и яркостный.
Применение фильтра при измерениях температуры с использованием радиационного пирометра в усло виях печи стана 900/750 существенных преимуществ не дало.
Цветовой пирометр «Триколор» оказался более поме хоустойчивым, однако измерения им проводили выбороч но, что -частично исключало влияние факела и окалины; кроме того, субъективная оценка при снятии отсчета при водила к некоторому сглаживанию кривой измеренной температуры.
Наибольшую помехоустойчивость показал спект рально-дифференциальный пирометр. Однако этот пиро метр в настоящее время имеет низкую приборную на дежность и часто не реагирует на изменение температу ры металла и поэтому не может быть еще рекомендован для использования в промышленности.
Как уже отмечалось, применение средств измерения поверхностной температуры металла в методических пе чах существенно упрощает алгоритм оптимального уп равления нагревом процесса и делает возможной техни ческую реализацию алгоритма без использования слож ных средств вычислительной техники.
Если алгоритм управления базируется на результатах измерения температуры поверхности металла, то совпа дение желаемого распределения температуры по сечению с фактическим во многом зависит от точности замеров. Однако степень влияния погрешности измерения на ко нечный результат нагрева не во всех точках по длине печи равнозначна.
Ниже приводятся результаты моделирования влияния погрешности измерения температуры поверхности метал ла на обеспечиваемую точность соблюдения заданных кондиций нагрева при управлении температурами зои методической печи по разработанным алгоритмам, кото рые в упрощенном виде [69] в исследуемых нами ста--
1SS
ционарных режимах совпадают с полными алгорит мами:
(т) = |
[См (г)- /'„‘.«.л (т)] Ь°(т) S 1' (т) с!,1(т) k-JNT(т) + к,- |
||
|
|
|
(ІѴ-2) |
и~(т) = |
[С м (С — С.м.д (т)] 6° (т) S '2(т) с'; (т) Æ3/WT (т) + |
||
|
|
|
(ІѴ-3) |
и3(х)= [С.м(т) |
kxy b° (т)/NT(г) ] / S1'» (т)] [См(т) — /пмд(т)]; |
||
|
|
|
(IV.4) |
и4 (t) = и2 (т) + |
&2, |
|
|
где и1, и2, и3, и* — соответственно |
задания регуляторам |
||
|
|
температуры Іи |
II сварочной, томиль |
ной и нижней зон;
Ь‘, с‘т и S' — соответственно ширина, коэффициент,
зависящий от марки стали, и толщина t-того сляба от конца печи; для выда ваемого сляба г = 0;
і*пм и t'nua — соответственно заданная температура верхней поверхности сляба при выда че из печи и действительная темпера тура верхней поверхности t-того сляба;
ki— коэффициенты; выбираются при на кладке системы (t=l, 2, 3, 4, 5, 6 ).
На рис. 29 изображена структурная схема системы управления нагревом металла в четырехзонной методи ческой печи. Для измерения температуры поверхности нагреваемого металла установлены три пирометра Я 1, Я2 и Я3, соответственно на расстояниях 1\, /2 и /3 от торца выдачи. Пирометр Я Д /= 1, 2, 3) измеряет темпе ратуру верхней поверхности і;-того ( / = 1 , 2 , 3) сляба t-пыл’ где Ь' определяется из неравенств
(ІѴ-6)
Для исследования влияния погрешности пирометров Я ь Я2 и Я3 на точность нагрева слябов использовали ма тематическую модель методической • печи № 1 стана
900/750 Руставского металлургического завода, которая была реализована на ЭЦВМ типа М-220.
Моделирование по алгоритмам |
(ІѴ-2) — (ІѴ-5) осу |
ществлялось для стационарных |
режимов при условии, |
Рис. 29
Структурная схема системы управления нагревом металла в четырехзонной методической печи
что погрешность измерения температуры каждым из трех пирометров может приобретать различные значения от
0 до ±2,5% . |
|
|
|
|
|||
На |
рис. 30 приведены |
|
|||||
результаты |
|
моделирова |
|
||||
ния одного режима нагре |
|
||||||
ва (5 = 0,3 м; |
b = 0,33. мм; |
|
|||||
темп выдачи металла х — |
|
||||||
=0,048 ч; |
сталь 40). По |
|
|||||
казаны температуры верх |
|
||||||
ней и нижней поверхности |
|
||||||
выдаваемого |
сляба |
в за |
|
||||
висимости от погрешности |
|
||||||
Еі пирометра |
TJj |
( / = 1 , 2 , |
|
||||
3). Кривые на рис. 30 от |
|
||||||
мечены номерами тех пи |
|
||||||
рометров, |
которые |
при |
|
||||
моделировании имели со |
|
||||||
ответствующую |
погреш |
|
|||||
ность. Было промоделиро |
|
||||||
вано |
управление |
печью |
Рис. 30 |
||||
при погрешностях ±0,5%, |
|||||||
Зависимость результатов нагрева от по |
|||||||
±1,5% |
и 2,5%. |
|
|
грешностей измерения Q = f(8 ) |
|||