Промышленные процессы, такие как выплавка металла и производство стекла, создают реальные трудности для датчиков контактного типа. Сочетание экстремальной температуры (иногда превышающей 1200 градусов по Цельсию) с движущимися частями и агрессивной химической средой делает такие датчики ненадёжными, мягко говоря. Пирометры предлагают более эффективное решение, поскольку они не требуют прямого контакта, что позволяет рабочим постоянно контролировать параметры даже в труднодоступных местах, таких как внутренняя часть доменных печей или вблизи потока расплавленного стекла. Недавнее исследование специалистов Non Contact Sensor Technology также показало интересные данные: на сталелитейных заводах, применяющих бесконтактное измерение температуры, повреждения оборудования происходили примерно на 63% реже, чем на тех, которые использовали традиционные термопары. При работе в таких экстремальных условиях производителям требуются приборы, способные выдерживать нагрузку и при этом обеспечивать точные измерения. Именно поэтому многие предприятия переходят на пирометры не только из соображений безопасности, но и потому, что они способствуют бесперебойной работе производства без постоянных поломок.
Инфракрасные пирометры работают, улавливая тепловое излучение, исходящее от объектов в определенных диапазонах длины волны, обычно в пределах от 0,7 до 20 микрометров. Эти устройства оснащены оптическими системами, которые собирают излучение и направляют его либо на термопару, либо на фотодетектор внутри прибора. Что происходит дальше? Эти компоненты преобразуют уловленное излучение в электрические сигналы, которые напрямую соответствуют показаниям температуры. Рассмотрим в качестве примера алюминиевые прокатные станы. Когда операторы настраивают пирометры на фокусировку именно на длине волны 1,6 микрометра, результаты измерений значительно улучшаются, поскольку пар и пылевые частицы меньше влияют на точность измерений. Почему это важно? Потому что многие промышленные материалы по-разному отражают свет в зависимости от свойств своей поверхности и характера теплового излучения. Фокусируясь на определенных длинах волн, производители могут обеспечивать точный температурный контроль, несмотря на эти реальные производственные сложности.
Три критические переменные, определяющие работу пирометра:
| Фактор | Влияние на точность | Стратегия смягчения |
|---|---|---|
| Эмиссивность | Низкая излучательная способность (например, полированные металлы) приводит к занижению показаний | Используйте двухволновые модели |
| Длина волны | Неправильный выбор спектрального диапазона искажает показания | Соответствует свойствам материала |
| Окружающая среда | Пыль, газы или тепловой фон искажают данные | Системы продувки воздухом и фильтрации сигнала |
Например, производители стекла, использующие многоволновые пирометры, достигают точности ±0,5% при контроле температуры расплавленного стекла, учитывая его прозрачность и отражения от поверхности. Регулярная калибровка относительно источников излучения черного тела обеспечивает надежность в высокотемпературных применениях.
В приложениях металлообработки, где температура часто превышает 1500 градусов Цельсия, пирометры особенно эффективны в решении сложных измерительных задач. Возьмем, к примеру, операции кузнечной обработки стали или процессы экструзии алюминия — эти этапы производства требуют точного контроля температуры. Проблема заключается в том, что значения излучательной способности значительно меняются в процессе обработки: расплавленные металлы обычно находятся в диапазоне от 0,3 до 0,7, тогда как твердые материалы — между 0,2 и 0,4. Эти различия создают серьезные трудности для контактных систем, погрешность измерений в которых может достигать плюс-минус 5 %. Ситуация осложняется также такими факторами окружающей среды, как пар, образующийся при закалочных ваннах, или естественные оксидные слои, формирующиеся на горячих поверхностях, которые искажают показания традиционных датчиков и создают трудности для операторов завода, стремящихся поддерживать высокие стандарты качества.
Инфракрасные пирометры следят за температурой в ходе динамичных промышленных процессов, где невозможно использовать физический зонд. Возьмем, к примеру, отжиг стали. Когда производители могут вносить мгновенные корректировки, используя показания спектральных диапазонов вместо периодических ручных проверок, количество нежелательных проблем с зернистой структурой снижается примерно на 28%. А в алюминиевых прокатных цехах эти небольшие устройства, работающие на длине волны около 1,6 мкм, сохраняют высокую точность — плюс/минус 1%, даже если всё вокруг сотрясается от работающих механизмов и металлической пыли, разлетающейся повсюду.
Современные предприятия используют пирометры вместе с ПЛК (программируемыми логическими контроллерами) для автоматизации теплового контроля. Это позволяет:
| Параметры | Улучшение по сравнению с ручным управлением |
|---|---|
| Время отклика | регулировка в 50 раз быстрее |
| Энергоэффективность | снижение расхода топлива в печи на 18% |
| Уровень брака | снижение количества деформированных деталей на 31% |
Исследование 2023 года в области ковки автомобильных компонентов показало, что замкнутые пирометрические системы сокращают тепловой перегрев на 35% за счет обратной связи на уровне миллисекунд с индукционными нагревательными катушками.
При измерении температуры расплавленного стекла пирометры практически незаменимы, поскольку традиционные контактные датчики не выдерживают экстремальной жары, достигающей 1600 градусов Цельсия, а также не справляются со свойственной материалу липкостью. Наилучшие результаты эти устройства показывают, фокусируясь на определённых участках спектра в диапазоне от 3 до 5 микрон, что позволяет им игнорировать инфракрасные помехи от горящих газов. Такой подход обеспечивает производителям точность измерений около 1 процента на протяжённых линиях производства стекла. Недавние исследования также выявили интересный факт: корректировка спектральных настроек улучшает стабильность температурных показателей при точном формовании стекла. Результатом стало снижение оптических искажений на 40 процентов по сравнению с обычными методами широкого спектра, как было опубликовано в прошлом году в исследовании Шу и его коллег.
Традиционные пирометры испытывают трудности с вариациями излучательной способности в боросиликатном и плавленом кварцевом стекле. Модели с несколькими длинами волн сравнивают тепловое излучение на длинах волн 0,8 мкм, 1,6 мкм и 2,2 мкм одновременно, автоматически компенсируя изменения прозрачности во время фазовых переходов. Такой подход снижает погрешность измерений на 68% при производстве фармацевтических стеклянных ампул, где стабильность ±2 °C обязательна для химической стабильности.
Современные пирометрические решетки отслеживают температурные градиенты по промышленным печам длиной 20 метров, выявляя холодные зоны, вызывающие коробление керамики. При производстве плитки непрерывный контроль каждые 5 секунд предотвращает дефекты окаменения, поддерживая пиковую температуру 1250 °C с допустимым отклонением ±5 °C.
Ежеквартальная калибровка с использованием источников излучения черного тела обеспечивает точность пирометров даже при загрязнении линз. Инженеры комбинируют лазеры с углом наклона 30° и системы продувки воздухом для поддержания оптической чистоты, достигая времени безотказной работы 99,3% на линиях производства стекла. Регулируемые настройки излучательной способности (диапазон от 0,20 до 0,95) позволяют работать с различными материалами — от непрозрачной керамики до полупрозрачных силикагелей.
Пирометры действительно хороши для ситуаций, где температура должна быстро изменяться, подумайте о таких процессах, как непрерывное покрытие материалов или когда пластик экструдируется на высокой скорости. При работе с полимерами эти инфракрасные датчики могут точно отслеживать температуру расплава непосредственно в критических точках головки с довольно впечатляющей точностью около плюс-минус 1%. Это позволяет операторам регулировать скорость охлаждения материалов, чтобы предотвратить их деформацию или появление нежелательных кристаллических структур. А говоря о скорости, в процессах металлического покрытия эти устройства контролируют температуру основы, пока материал движется со скоростью более 300 метров в минуту. Это намного быстрее, чем могут справиться традиционные термопары, поскольку они обычно реагировали за период от одной до двух секунд.
Бесконтактные пирометры преодолевают три ключевые промышленные проблемы:
Полевое исследование 2023 года показало на 93% меньше вмешательств в калибровку в тяжелых условиях по сравнению с контактными датчиками
Производители все чаще обращаются к батарейным пирометрам с поддержкой LoRaWAN, чтобы создать комплексные системы контроля температуры на больших промышленных объектах. Данные, собранные с таких сетей, поступают в предиктивные модели, которые могут прогнозировать момент начала износа огнеупорных материалов в процессе плавки, иногда за целых три недели до этого. Например, на одном автомобильном заводе в Германии внедрение беспроводных температурных датчиков позволило сократить простои, связанные с перегревом, почти на две трети. Затраты на обслуживание также значительно снизились, что позволило ежегодно экономить около семисот сорока тысяч долларов согласно их отчетам.
Контактные датчики, такие как термопары, сталкиваются с серьезными трудностями в промышленных условиях. В высокоскоростных прокатных станах или коррозионных химических процессах физический контакт с поверхностями ускоряет износ датчиков, увеличивая смещение калибровки на 15–20% в год. Термопары также испытывают трудности со:
Современные инфракрасные пирометры устраняют эти проблемы благодаря бесконтактной работе. Измеряя излучаемое тепловое излучение, они обеспечивают точность ±0,5% на протяжении 5 и более лет в сталеплавильных и стекольных печах. Ключевые преимущества включают:
Хотя пирометры имеют более высокую начальную стоимость по сравнению с контактными датчиками ($2 000–$8 000 против $300–$1 500), их рентабельность становится очевидной в течение 12–18 месяцев:
| Фактор стоимости | Термопары | Пирометры |
|---|---|---|
| Ежегодное обслуживание | $12 000–$20 000 | $1 000–$3 000 |
| Частота калибровки | Ежемесячно | Полугодовые |
| Улучшение выхода продукции | 0–2% | 5–9% |
Предприятия, использующие пирометры, сообщают о на 23% меньшем количестве бракованных изделий при экструзии алюминия и на 17% более низком потреблении энергии в керамических печах благодаря точному контролю температуры.
Пирометр — это прибор, используемый для измерения высоких температур без непосредственного физического контакта с измеряемым объектом.
Пирометры позволяют осуществлять непрерывное бесконтактное измерение температуры, что делает их более надежными и менее подверженными износу по сравнению с контактными датчиками в экстремальных условиях.
Пирометры измеряют температуру за счет обнаружения инфракрасного излучения, испускаемого объектом, и преобразования его в электрический сигнал, который коррелирует с температурой.
Точность пирометров может быть affected излучательной способностью, выбором длины волны и помехами окружающей среды, такими как пыль и газы.
Пирометры обычно требуют калибровки раз в полгода, тогда как для контактных датчиков, таких как термопары, требуется ежемесячная калибровка.
Мы предоставляем полный набор решений для проектирования продукции. Измерительный инструмент бренда заводской поставки с 2011 года. Нужна помощь? Поговорите сегодня с нашей дружелюбной командой.
2-й этаж, здание Каньтянь, Фонтанный Научный Парк, улица Пинан, город Пинху, район Лонгган, Шэньчжэнь, Китай, 518111
Авторское право © 2025 года, Shenzhen FLUS Technology Co., Ltd. Политика конфиденциальности
EN
