溫度測量儀器在煙草制絲生產(chǎn)線的應(yīng)用

作者: 2013年07月22日 來源: 瀏覽量:
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1、溫度測量儀器在煙草制絲生產(chǎn)線的應(yīng)用   當(dāng)前,國內(nèi)煙草行業(yè)的競爭日益激烈,穩(wěn)定的卷煙產(chǎn)品質(zhì)量是煙草企業(yè)贏得消費者信任的關(guān)鍵。許多企業(yè)正在利用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和自動控制技術(shù)來保證生產(chǎn)質(zhì)量;智能化、高精度

1、溫度測量儀器在煙草制絲生產(chǎn)線的應(yīng)用
  當(dāng)前,國內(nèi)煙草行業(yè)的競爭日益激烈,穩(wěn)定的卷煙產(chǎn)品質(zhì)量是煙草企業(yè)贏得消費者信任的關(guān)鍵。許多企業(yè)正在利用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和自動控制技術(shù)來保證生產(chǎn)質(zhì)量;智能化、高精度的計量儀表在煙草生產(chǎn)線中得到了廣泛應(yīng)用。
  在煙草制絲生產(chǎn)線中,煙葉的潤葉、加料及烘絲過程中,都需要對制品進(jìn)行溫度測量和控制,以保證產(chǎn)品工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性。溫度測量儀器在生產(chǎn)控制過程中就顯得十分重要。下面就溫度測量儀器在制絲線的應(yīng)用進(jìn)行探討通測儀器。

2、溫度測量的分類
  溫度測量按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。
  接觸式測溫儀表比較簡單、可靠,測量精度高;但因測溫傳感器與被測物質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交換,且需要一定的時間才能達(dá)到熱平衡,所以存在測溫的延遲現(xiàn)象;同時受耐高溫材料的限制,不能用于很高的溫度測量。
  非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的,測溫傳感器不需與被測物質(zhì)直接接觸,測溫范圍廣,不受測溫上限的限制,反應(yīng)速度比較快;設(shè)計、安裝、調(diào)試方便。接觸式測溫儀器一般是Pt100、熱電偶等,非接觸式測溫儀表一般指紅外測溫儀。

3、接觸式測溫儀器的選型與應(yīng)用
  PT100、熱電偶接觸式測溫元件在制絲生產(chǎn)線中主要用于蒸汽溫度、熱風(fēng)溫度或者料罐溫度的測量,通過在測量設(shè)備上打孔固定。所測量的溫度變化通測儀器不大,變化緩慢,控制要求不高。根據(jù)PLC的模擬量輸入模板決定電壓、電流輸入方式,最新的Pt100、熱電偶都帶有轉(zhuǎn)換模塊,可以直接提供4~20mA的電流,使抗干擾性、通用性得到提高。
  熱電偶用來直接測量各種生產(chǎn)過程中0~1800℃范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。它是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路,當(dāng)兩接合點溫度不同時,就會在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流。當(dāng)熱電偶的工作端與參照端存在溫差時,熱電偶的熱電勢將隨著測量端溫度升高而增長,其大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關(guān),與熱電極的長度、直徑無關(guān)。轉(zhuǎn)換器可將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流信號。
  熱電阻作為溫度測量傳感器可以直接測量各種生產(chǎn)過程中 -200℃~+500℃范圍內(nèi)的液、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時本身電阻也隨之變化的特性通測儀器來測量溫度,所測的溫度是感溫元件所在測量范圍內(nèi)一定時間的平均溫度。
  如果熱電阻、熱電偶輸出為標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA的電流信號,需將SIEMENS的模擬量輸入模板的量程卡設(shè)為電流,PLC編程中可以調(diào)用SIEMENS的標(biāo)準(zhǔn)功能FC105SCALE使模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號用于控制。
  如果熱電阻沒有轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA的輸出電流信號,熱電阻的接線可以直接與模擬量輸入模板連接。使用時必須把SIEMENS的模擬量輸入模板的量程卡設(shè)為PT100選項,PLC編程中溫度值是模擬通道整數(shù)輸入值的1/10。

4、紅外測溫儀器的選型與應(yīng)用
  物體紅外輻射能量的大小及波長的分布與其表面溫度關(guān)系密切。因此,通過對物體自身紅外輻射的測量,能準(zhǔn)確地確定它的表面溫度,紅外測溫儀就是利用這一原理來測量溫度的。紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路,并按照儀器內(nèi)的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。
  紅外測溫儀在煙草制絲生產(chǎn)線中主要應(yīng)用于潤葉、加料滾筒及烘絲機(jī)出口物料的溫度測量及控制。紅外測溫儀的品牌較多,濟(jì)南卷煙廠制絲線主要選用美國 Raytek(雷泰)公司的產(chǎn)品,早期的生產(chǎn)線上主要選用GP系列紅外測溫儀;“十五”技改后,新的片煙生產(chǎn)線和制絲線均采用了小型化的MID系列低溫紅外測溫儀。它采用微型探頭、24VDC直流電源供電,具有多種輸出方式、溫度顯示和參數(shù)調(diào)節(jié),現(xiàn)場適用能力強(qiáng)。輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號連接到PLC的模擬輸入模板,轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號參與生產(chǎn)過程的PID控制。
  Raytek公司的紅外測溫儀產(chǎn)品包括便攜式、在線式和掃描式3大系列,每一系列中又有各種型號及規(guī)格。在不同規(guī)格的各種型號測溫儀中,正確地選擇紅外測溫儀型號對用戶來說是十分重要的。
  選擇紅外測溫儀可分為3個方面:
 ?。?)性能指標(biāo)方面,如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時間等;
  (2)環(huán)境和工作條件方面,如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等;
 ?。?)其他選擇方面,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價格等,也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。
  隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,紅外測溫儀的最新設(shè)計和進(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴(kuò)大了選擇余地。
  實際工作中,主要考慮以下幾點:
  1、確定測溫范圍
  測溫范圍是測溫儀最重要的一個性能指標(biāo),美國Raytek(雷泰)產(chǎn)品測溫范圍為-50~+3000℃,但這不是由一種型號的紅外測溫儀來完成。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬,測溫時應(yīng)盡量選用短波段測量精度較高。
  2、確定目標(biāo)尺寸
  紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。
  單色測溫儀,在進(jìn)行測溫時,被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會進(jìn)入測溫儀的視場,干擾測溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。
  對于Raytek(雷泰)雙色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,沒有充滿視場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時,都不會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。對于目標(biāo)細(xì)小,又處于運動或振動之中的目標(biāo);有時在視場內(nèi)運動,或可能部分移出視場的目標(biāo),在此條件下,使用雙色測溫儀是最佳選擇。煙草企業(yè)生產(chǎn)線一般采用單色測溫儀,雙色測溫儀價格較貴,一般用在高溫等特殊場合。
  3、確定光學(xué)分辨率
  光學(xué)分辨率由測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比來確定。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大D∶S比值,測溫儀的成本也越高。
  4、確定響應(yīng)時間
  響應(yīng)時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)。
  美國Raytek(雷泰)新型紅外測溫儀響應(yīng)時間可達(dá)1ms,比接觸式測溫方法快很多。如果目標(biāo)的運動速度很快或者測量快速加熱的目標(biāo)時,要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對于靜止的或目標(biāo)過程存在熱慣性時,測溫儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了。因此,紅外測溫儀響應(yīng)時間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
  5、信號處理功能
  測量離散過程和連續(xù)過程不同,要求紅外測溫儀有信號處理功能,如發(fā)射率可調(diào)、峰值保持、谷值保持、平均值測量。如測量傳送帶上的煙葉溫度時,就要用平均值(5s左右)測量功能,其溫度的輸出信號傳送至控制器內(nèi)。
  6、環(huán)境條件
  測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決,否則會影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過高,存在灰塵、煙霧和蒸汽時,可選用廠商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀,實現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。
  7、物體發(fā)射率對輻射測溫的影響
  影響發(fā)射率的主要因素有材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外,還與構(gòu)成物體的材料種類、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此,必須引入一個與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù),即發(fā)射率。該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度,其值在0和小于1的數(shù)值之間。煙草制品的發(fā)射率一般取缺省值0.95即可。
  8 紅外輻射測溫儀的標(biāo)定
  紅外測溫儀必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測目標(biāo)的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定??梢愿鶕?jù)規(guī)定定期對測溫儀進(jìn)行標(biāo)定。

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