|
|||||
1 стр. из 1 Если проанализировать требования к приборам и задачи, поставленные нашими заказчиками и потребителями в последние годы, можно заметить возросшую потребность к точному измерению температуры в условиях сильных электромагнитных полей и тяжелых тепловых режимов в месте контроля. Наиболее востребованным представляется проведение измерений температуры металлов во время нагрева в индукционных печах. Мощные электромагнитные поля и конвекционные потоки нагретого воздуха нарушают работоспособность датчиков и измерительных приборов. Одним из способов решения этой проблемы в пирометрии является разнесение в пространстве приемной оптической системы (оптической головки) и ИК-датчика с блоком электроники посредством оптоволоконного кабеля. На российском рынке представлены модели оптоволоконных пирометров зарубежных фирм, но существенным ограничением их применения в отечественной промышленности является их высокая стоимость и большие затраты при замене специализированного оптоволоконного кабеля (обычный оптоволоконный кабель, применяемый в линиях связи, не подходит для измерения температуры). В ходе исследований были определены основные требования к оптоволокну как к линии передачи аналогового сигнала: От наиболее распространенных из стандартных оптических волокон, применяемых для связи, — с пластиковыми оболочками — пришлось отказаться. Во-первых, рабочий температурный диапазон для них ограничен +70…+80° С, а во-вторых потери при изгибе были слишком большими (из-за тонкой сердцевины). Оптическое волокно с сердцевиной и оболочкой из кварцевого стекла может выдерживать эксплуатацию при температурах до 600° С и намного более стойко к механическим деформациям. После оценки площади приемных площадок датчиков и технологических возможностей оборудования нами были разработаны и изготовлены оптоволоконный кабель и оптическая приемная головка с оптоволокном из кварцевого стекла, диаметр кварцевой сердцевины 500 мкм. С волокном такого диаметра легко работать, и чувствительность по уровню шумов позволяла измерять температуры с 250°С. Но при испытаниях на изгиб уровень сигнала изменялся на 3–5% из-за ослабления мод высоких порядков. Следовало не допускать моды высоких порядков на входе в оптоволокно. В конструкцию оптической приемной головки была установлена апертурная диафрагма, которая ограничивала моды высоких порядков. В результате зависимость от изгиба кабеля снизилась до 0,1%. В качестве внешней защитной оболочки используется металлорукав из нержавеющей стали с внешним диаметром 6 мм, но наличие фторопластовых деталей в конструкции ограничивает температуру эксплуатации до 150° С. Со стороны, подключаемой к пирометру, кабель электрически изолирован от прибора. Длина кабеля ограничивается только технологией сборки, и в настоящий момент на предприятии освоено изготовление кабеля длиной до 10 м. Параллельно с разработкой оптоволоконного кабеля велась разработка блока обработки сигнала. Блок обработки не только должен измерять поток излучения и рассчитывать температуру, но и обеспечивать возможность подсветки области измерения для точного наведения в нужное место на объекте. Таким образом, появился первый на предприятии оптоволоконный пирометр ПД-7. Для осуществления подсветки области измерений был выбран самый простой вариант — ручное переключение оптического разъема кабеля при наведении/измерении между соответствующими разъемами пирометра. После наведения оптической головки в нужное место ее кронштейн фиксируется затяжкой винтов, и кабель подключается к измерительному каналу. Дополнительно пирометр ПД-7 может быть укомплектован специальным металлическим чехлом, на дно которого фокусируется приемник ИК-излучения. Такая схема позволяет измерять температуру среды, в которой находится защитный чехол — аналог термопары. Технические характеристики пирометра ПД-7 Следующим этапом стало объединение возможности измерения и подсветки. Это особенно актуально в случае, если объекты измерений перемещаются, либо в зоне измерений высокий уровень вибраций, сбивающих наведение. На базе имеющегося оборудования и опыта была разработана технология изготовления многожильного оптоволоконного кабеля. Центральная жила используется для передачи излучения объекта, боковые — для лазерной подсветки. При работе прибора светящиеся точки окружают область измерений. Появляется возможность не только оперативно наводиться в нужное место, но и контролировать размер области измерений и фокусировку. Такая оптическая схема была использована при разработке пирометра ПД-6, который по функциям (кроме подсветки) и метрологическим характеристикам является аналогом ПД-7. Первые образцы пирометра ПД-6 были переданы на опытную эксплуатацию для измерения температуры при сварке рельсового стыка ТВЧ. Выяснилось, что металлорукав из нержавеющей стали обладает небольшой магнитностью и разогревается ТВЧ, так как находится вблизи места сварки. Приобрести металлорукав из немагнитного материала не удалось, было принято решение разработать и изготовить защитную оболочку своими силами. Конструкция оболочки представляет собой навитую из немагнитной проволоки пружину с усаженной поверх нее фторопластовой трубкой. Фторопластовая трубка при усадке продавливается вглубь витков пружины и в дальнейшем не дает ей растягиваться, сжиматься, сгибаться с малым радиусом. Стальную проволоку использовать было нельзя, бронзовая также нагревалась, очевидно, из-за посторонних примесей, медная и алюминиевая не обладают нужной жесткостью. Хорошие результаты были получены с копелевой проволокой, применяемой для изготовления термопар. В отличие от металлорукава новая оболочка обладает герметичностью, что важно при измерениях температуры внутри вакуумных установок и т. п., в этом случае место ввода кабеля намного легче загерметизировать. Кабель обладает достаточной гибкостью, его можно проложить внутри установки до места, где обеспечивается прямая видимость объекта контроля. Корпус пирометра изготовлен из алюминия, в конструкции кабеля и оптической головки нет магнитных деталей. Пирометр также имеет электронный ключ, с помощью которого можно управлять нагревом или сигнализировать о достижении заданной температуры. Технические характеристики пирометра ПД-6 Если доступ к объекту ограничен, вблизи объекта слишком высокая температура, высокое напряжение и т. п., то в этом случае целесообразно использовать пирометры с мощной оптикой (высоким показателем визирования) и подсветкой области измерения температуры. Высокий показатель визирования позволит установить пирометр на достаточном расстоянии от объекта. Если площадь объекта мала, либо он частично перекрывается другими деталями, например витками индуктора и т. п., есть возможность проводить измерения за счет высокого показателя визирования и точной фокусировки на объекте. Такими возможностями обладает пирометр ПД-9. Он оснащен объективом с широким диапазоном регулировки и круговым лазерным целеуказателем. Пирометр подключается к COM-порту компьютера посредством входящего в комплект поставки кабеля с оптопарной развязкой на входе в компьютер, при этом порт компьютера электрически изолирован от цепей прибора. Необходимое метрологическое оборудование для градуировки, калибровки и поверки пирометров состоит из набора моделей АЧТ на разные диапазоны температур, калиброванных диафрагм, вспомогательного оборудования. На ОАО НПП «Эталон» были разработаны и сертифицированы модели абсолютно черного тела АЧТ-30/900/2500, АЧТ-45/100/1100, АЧТ-100/-40/40, воспроизводящие диапазон температур от –40 до 2500˚ С. Для поверки тепловизоров разработано и сертифицировано протяженное черное тело с набором мир ПЧТ-540/40/100. Дата: 16.06.2008 Александр Юрьевич Неделько "НефтьГазПромышленность" 4 (40)
«« назад Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации! |
|||||