熱風(fēng)爐拱頂紅外測(cè)溫系統(tǒng)
GHGP熱風(fēng)爐紅外測(cè)溫儀
唐山冠亞工控設(shè)備有限公司
一、概述
熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。現(xiàn)代高爐多采用蓄熱式熱風(fēng)爐，其工作原理是先燃燒煤氣，用產(chǎn)生的煙氣加熱蓄熱室的格子磚，再將鼓風(fēng)站送來(lái)的冷風(fēng)通過(guò)熾熱的格子磚進(jìn)行加熱.。將熱風(fēng)爐輪流交替地進(jìn)行燃燒和送風(fēng)，使高爐連續(xù)獲得高溫?zé)犸L(fēng)。熱風(fēng)爐拱頂的溫度，是**、準(zhǔn)確操作熱風(fēng)爐所必需的重要數(shù)據(jù)。
1、 傳統(tǒng)熱風(fēng)爐溫度的檢測(cè)是通過(guò)熱電偶來(lái)測(cè)量，采用裝配式鉑銠—鉑熱電偶或雙鉑銠熱電偶，通過(guò)測(cè)量拱頂保溫墻的溫度，間接地控制熱風(fēng)溫度。
2、 熱風(fēng)爐耐火材料內(nèi)襯在高溫、高壓環(huán)境下，工作條件十分惡劣。熱電偶對(duì)使用環(huán)境的要求和本身結(jié)構(gòu)的限制，在溫度變化頻繁壓力波動(dòng)大和振動(dòng)的場(chǎng)合，造成了熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)確、反應(yīng)滯后，不能準(zhǔn)確反應(yīng)爐內(nèi)溫度的變化。
3、 熱電偶長(zhǎng)期工作在高溫區(qū)1200℃～1300℃，熱電偶接線盒所處環(huán)境溫度亦高達(dá)100～120℃，致使電偶的使用壽命很短，從幾周到幾個(gè)月不等。增加了使用成本和維護(hù)工作量。
4、 為了克服上述缺點(diǎn)，本公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的熱風(fēng)爐紅外測(cè)溫系統(tǒng)能很好地解決了以上問(wèn)題，可確保紅外測(cè)溫系統(tǒng)在復(fù)雜的環(huán)境下可靠工作。
我公司針對(duì)冶金行業(yè)熱風(fēng)爐應(yīng)用場(chǎng)合，開(kāi)發(fā)出適用于此環(huán)境的雙色紅外測(cè) 溫儀。設(shè)計(jì)配置了帶有密封隔離視窗，專用保護(hù)裝置。主裝置采用法蘭連接（可根據(jù)用戶要求定制），能很方便地連接到拱頂上。
紅外測(cè)溫儀通過(guò)測(cè)量格子磚的溫度來(lái)確定熱風(fēng)的溫度，紅外測(cè)溫儀輸出與溫度對(duì)應(yīng)的4-20mA電流信號(hào)，給計(jì)算機(jī)或記錄儀進(jìn)行處理。雙色紅外測(cè)溫儀能減少發(fā)射率不同、 測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、水汽和霧氣、距離的變化和物體局部被遮擋等因素，對(duì)被測(cè)溫度的影響。能夠增加系統(tǒng)的可靠性和減少用戶的維護(hù)量。
二、產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
1、 雙色紅外測(cè)溫儀
（1）接線表
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棕
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紅
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橙
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黃
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綠
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藍(lán)
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紫
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灰
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白
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黑
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粉紅
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淺藍(lán)
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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+24V
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0V
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多種方式
模擬量
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(4～20)
mA
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輸出信
號(hào)地線
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PNP
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COMH
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NOH
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COML
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NOL
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A
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B
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電源輸入
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模擬量輸出
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對(duì)0V
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上限報(bào)警輸出
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下限報(bào)警輸出
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RS485通訊接口
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多種方式16Bit模擬量輸出為：（4～20）mA、（0～20）mA、（0～5）V、（0～10）V可選，默認(rèn)為（4～20）mA。
（2）技術(shù)參數(shù)
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型號(hào)
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GHGP-4BID
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測(cè)溫范圍
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700℃～1500℃
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探測(cè)器
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Si/Si（疊層硅）
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工作波長(zhǎng)
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波長(zhǎng)1：（0.7～1.08）μm，波長(zhǎng) 2：1.08μm
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主要應(yīng)用
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熱風(fēng)爐、熱軋、線棒材、金屬鍛造、鑄造、感應(yīng)加熱、溶化的玻璃、水泥窯、半導(dǎo)體
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距離系數(shù)
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100：1
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測(cè)量距離
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0.45m至無(wú)窮遠(yuǎn)可調(diào)
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測(cè)量精度
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±0.5%tm℃（tm為測(cè)溫范圍上限值）
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分辨率
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0.1℃
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重復(fù)精度
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±2℃
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單色系數(shù)
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0.100～1.000，步距0.001可調(diào)。
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雙色系數(shù)
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0.850～1.150，步距0.001可調(diào)。
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響應(yīng)時(shí)間
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*快10ms，可以調(diào)節(jié)
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信號(hào)處理
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峰值、谷值、平均值，環(huán)境溫度過(guò)高過(guò)低報(bào)警，單色、雙色可切換，掉電保護(hù)等功能
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輸出
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模擬量16bit輸出（4mA～20mA、0mA～20mA、0V～5V、0V～10V可選）
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模擬量12bit輸出4mA～20mA
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報(bào)警輸出：上限、下限報(bào)警輸出
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PNP電平輸出
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RS485輸出，可實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改，數(shù)據(jù)記錄和查詢等功能
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顯示方式
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采用工業(yè)級(jí)自發(fā)光OLED顯示屏
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供電電源
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DC（20～30）V，帶過(guò)壓、過(guò)流、短路保護(hù)，功耗：5W（24V@200mA）
內(nèi)置EMI濾波器，可抗2500VDC脈沖群的干擾。
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預(yù)熱時(shí)間
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內(nèi)置恒溫加熱器，通電10min后測(cè)溫
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瞄準(zhǔn)方式
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采用目鏡瞄準(zhǔn)
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接口
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采用binder密封插頭和12芯高溫屏蔽電纜（長(zhǎng)度2.5m）
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使用環(huán)境
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不帶水冷：-30℃～+55℃，吹掃壓力為0.1MPa，流量為6L/ min
帶水冷：-30℃～+120℃， 冷卻水壓力為0.2MPa，流量為2L/min
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防護(hù)等級(jí)
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IP65
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2、 結(jié)構(gòu)圖
（1）法蘭盤安裝尺寸
適用于DN40或DN50的不銹鋼法蘭盤，優(yōu)先選用DN40法蘭盤。
（2）主機(jī)結(jié)構(gòu)圖
紅外測(cè)溫儀安裝調(diào)試與維護(hù)
1、安裝
目前，熱風(fēng)爐用紅外測(cè)溫儀有兩種安裝方式，一種從拱頂安裝對(duì)準(zhǔn)格子磚，另一種安裝在旁側(cè)對(duì)準(zhǔn)格子磚。
（1）用戶應(yīng)根據(jù)工藝要求，確定安裝方式，以及大致的安裝角度。確定測(cè)溫儀連接口與熱風(fēng)爐連接口法蘭的尺寸。
（2）根據(jù)要求配置：A冷卻氣源：壓力為0.1MPa，φ8(外徑)軟管與測(cè)溫儀連接。B吹掃氣源：壓力為0.5MPa，清潔儀表氣源，φ12mm(外徑)金屬光管連接，壓力大于熱風(fēng)爐內(nèi)壓力。C氣源系統(tǒng)件包含減壓閥、過(guò)濾器、壓力表，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求配置，不用吹掃氣源時(shí)，氣源系統(tǒng)件不需安裝。
（3）機(jī)械安裝
根據(jù)熱風(fēng)爐的工藝要求，選取爐內(nèi)壓力較小的時(shí)候進(jìn)行安裝，也就是在燃燒還沒(méi)有結(jié)束時(shí)，為防止安裝過(guò)程中的意外，不應(yīng)選取在送風(fēng)的過(guò)程中進(jìn)行安裝，因?yàn)榇藭r(shí)的爐內(nèi)壓力較大，安裝不密封時(shí)，高溫氣體會(huì)跑出來(lái)。
A 確認(rèn)測(cè)溫儀與熱風(fēng)爐法蘭的連接口尺寸是否吻合。檢查測(cè)溫儀的石英玻璃有無(wú)破損，安裝時(shí)，需將測(cè)溫儀的閥門關(guān)閉，也就是與腔體成90°的位置。
B 準(zhǔn)備好測(cè)溫儀與熱風(fēng)爐法蘭連接口之間的耐高溫石棉，為防止泄漏，*好在兩者之前涂上耐高溫漆。用4－φ16的螺釘將兩者連接好，螺釘長(zhǎng)度根據(jù)需要配置。
C 確認(rèn)吹掃氣源是否安裝，壓力為0.5MPa，不用時(shí)外置一個(gè)小閥門和一個(gè)塞子將吹掃氣源關(guān)死。
D 裝上冷卻氣源的管子，壓力為0.1MPa。有條件的，可以將冷卻氣源改為水冷卻。
E 其它測(cè)溫儀的機(jī)械組件，在出廠時(shí)已安裝好。
2．調(diào)試
（1）機(jī)械調(diào)試
A 檢查機(jī)械安裝是否正確，如果是正確的，可以打開(kāi)大閥門，重新安裝。
B 根據(jù)工藝要求，確定被測(cè)目標(biāo)的大概位置。顯示面板上有信號(hào)強(qiáng)度指示功能。通過(guò)角度調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置進(jìn)行角度調(diào)節(jié)，確定測(cè)量目標(biāo)的*佳位置。
C 以下參數(shù)對(duì)旁側(cè)測(cè)溫儀的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
在熱風(fēng)爐應(yīng)用上應(yīng)選擇雙色測(cè)溫模式，這樣可避免長(zhǎng)期使用后，鏡片灰塵等對(duì)紅外測(cè)溫儀的影響。
以下參數(shù)設(shè)定好后，就不需要更改。如測(cè)溫儀損壞后，重新更換的測(cè)溫儀只需設(shè)定到以上的值就可以了。參數(shù)修改后，自動(dòng)存儲(chǔ)下來(lái)，掉電后，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。
D 參數(shù)的設(shè)置，參見(jiàn)參數(shù)設(shè)置說(shuō)明書。
E 尋找測(cè)量點(diǎn)的位置，確定斜率系數(shù)。
應(yīng)根據(jù)工藝的要求，選擇測(cè)量點(diǎn)的位置，通常測(cè)量的是熱風(fēng)爐的*高溫度，也就是熱風(fēng)爐拱頂?shù)?高溫度,測(cè)量位置的調(diào)整可通過(guò)角度補(bǔ)償來(lái)完成。
先將測(cè)溫儀調(diào)到單色測(cè)溫模式，調(diào)節(jié)角度補(bǔ)償裝置，使單色測(cè)溫模式測(cè)量到的溫度為*高。然后切換到雙色測(cè)溫模式。
對(duì)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)后，確定一個(gè)很重要的參數(shù)斜率系數(shù)，這個(gè)參數(shù)在用于熱風(fēng)爐時(shí)，雙色斜率系數(shù)已經(jīng)確定為1.000，一般情況下不需要更改。系數(shù)的確定也可以通過(guò)與熱電偶測(cè)量到的溫度值來(lái)作對(duì)比。熱電偶測(cè)量的溫度值與紅外測(cè)溫儀測(cè)量的溫度值不一致有以下幾方面的原因。測(cè)量介質(zhì)不同（熱電偶測(cè)量的是拱頂熱空氣的溫度；而紅外測(cè)溫儀測(cè)量的是拱頂耐火磚的溫度），測(cè)量點(diǎn)不同（熱電偶測(cè)量的是拱頂熱空氣小范圍的平均溫度；而紅外測(cè)溫儀測(cè)量的是拱頂耐火磚某一范圍的平均溫度，比熱電偶測(cè)量到的目標(biāo)大）；響應(yīng)時(shí)間不一致（測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間比熱電偶快得多）；測(cè)量點(diǎn)不可能正好是同一位置等。所以熱電偶測(cè)量到的溫度與紅外測(cè)溫測(cè)量到的溫度不可能完全一致。
3．維護(hù)
（1）定期擦試石英鏡片
使用一段時(shí)間后，由于熱風(fēng)爐中有灰塵，在鏡片上留下灰塵，有水蒸氣時(shí)，鏡片上會(huì)結(jié)露。使用吹掃氣源時(shí)，吹掃氣源不干凈會(huì)冷源中有雜質(zhì)和油污，會(huì)留下灰塵。
由于雙色測(cè)溫與單色測(cè)溫的原理不同。雙色測(cè)溫是通過(guò)測(cè)量相鄰波段紅外輻射能量的比值來(lái)決定溫度。有一些灰塵，并不影響測(cè)溫的準(zhǔn)確性。單色測(cè)溫是通過(guò)測(cè)量目標(biāo)在某一波段輻射的紅外輻射能量大小，有灰塵時(shí)會(huì)造成信號(hào)衰減，所以應(yīng)保持鏡片干凈。
更換鏡片時(shí)，關(guān)閉大閥門，取下測(cè)溫儀（電器部分）。用內(nèi)六角扳手將鏡片的固定螺釘取下來(lái)，擦試干凈。擦試干凈后，重新安裝好，裝上測(cè)溫儀，打開(kāi)大閥門。
一般維護(hù)周期在二個(gè)月左右。
（2）檢查冷卻氣源，吹掃氣源是否開(kāi)啟，流量是否足夠。
（3）檢查測(cè)溫儀的表面溫度，當(dāng)溫度＞50℃，應(yīng)想辦法進(jìn)行冷卻，改用冷卻水或渦流制冷進(jìn)行冷卻。
（4）檢查連接口及機(jī)械裝置有無(wú)漏氣。
（5）測(cè)溫儀有異常波動(dòng)，或與熱電偶相差較多。應(yīng)檢查鏡片是否干凈，各項(xiàng)參數(shù)是否正確，必要時(shí)可與廠家聯(lián)系，修改部分參數(shù)。
