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HT-YS系列红外测温系统皖东机电设备有限公司解决方案

发表时间:2020-01-05 15:45



  1. 红外测温技术原理

    红外测温技术是采用特殊的传感器对物体向外辐射的红外能量进行测量的技术。高于绝对零度的物体向外辐射的电磁波经过滤波聚焦后成像于传感器并转换为电信号,将该电信号进行一系列的处理获得温度信息。

    2
    自动清洁皮技术原理

    红外测温仪是将物体向外辐射红外能量转换成温度信号输出的专用设备。为防止红外测温仪探测红外能量的通道被物料堵塞而配套的自动清洁皮装置,可以定时清理该红外能量传输通道。由特制的空气炮组成的清洁皮装置由时间继电器控制的电磁阀实现定时清洁皮动作。

    3
    系统组成

     系统主要由专用的红外测温仪、自动清洁皮机构、电气控制、气源处理装置组成。












    系统组态图

    4
    系统主要技术参数

    HT-YS系列红外测温仪适用于各种工业窑炉的温度检测,特别适用于高温环境的检测。针对不同的检测对象和温度监测范围,系统可配置各种专用的红外测温仪。

    型号

    HT-YS0113型

    HT-YS0314型

    HT-YS0215型

    HT-YS0005型

    HT-YS0825型

    测温范围

    240℃~1400℃

    350℃~1400℃

    200℃~1500℃

    0℃~500℃

    800℃~2500℃

    距离系数

    300∶1

    100∶1

    50∶1

    300∶1

    光谱范围

    8~14μm

    5.1μm

    5.1μm

    7~13μm

    0.9μm/1.1μm

    测温精度

    ±0.5%×T+2℃

    ±0.3%×T+2℃

    ±0.75%×T+2℃

    适用场合

    回转窑烟室/二次风/三次风/分解炉

    熟料斜拉链

    烧成带/篦冷机

    重复精度

    ±1℃

    2℃

    响应时间

    10ms~1000s可调

    发射率

    0.100 ~1.100

    0.8~1.2

    清洁皮方式

    空气炮

    机械式气缸推动

    信号输出

    4~20mA

    耐 温 性

    ≤1600℃

    2000℃

    冷却介质

    压缩空气,温度≤40℃,流量≥30Nm³/h,压力≥0.2MPa

    5
    系统配置及说明

    1、系统配置

    HT-YS系列红外测温仪根据不同的使用环境采用了相应的结构设计,并选择适合的红外测温仪进行配套。针对不同的测温范围和不同的被测物,选择适合的测量波段以确保测量精度和可靠性。系统配置清单下:

    序号

    品名

    型号规格

    数量

    制造商

    附注

    1

    红外测温仪

    HT-YS0314

    1只

    长沙皖东机电设备有限公司

    德国OEM

    2

    红外测温仪系统软件

    HT-YS V2.1

    1套

    长沙皖东机电设备有限公司


    3

    防护罩

    HT-YS-FHZ1

    1只

    长沙皖东机电设备有限公司


    4

    自动清洁皮装置

    HT-YS-LM1

    1套

    长沙皖东机电设备有限公司

    自动清结皮

    5

    预埋件

    HT-YS-EP1

    1只

    长沙皖东机电设备有限公司

    含安装支架

    6

    就地控制箱

    HT-YS-OSC1

    1只

    长沙皖东机电设备有限公司

    集成控制

    7

    气源处理装置

    MY-QY1

    1套

    长沙皖东机电设备有限公司


    8

    不锈钢软管

    Φ6×1500

    4根

    长沙皖东机电设备有限公司


    9

    不锈钢软管

    Φ12×1500

    1根

    长沙皖东机电设备有限公司


    10

    安装附件

    HT-YS0113F

    1套

    长沙皖东机电设备有限公司


    2、配置说明

    系统采用红外非接触测温原理,避免了测温探头磨损和烧蚀,且红外测温的响应时间快,测量距离远。为了适应各种炉窑内部的温度检测,系统可以配置相应波段的红外测温仪。

    2.1、红外测温仪

    红外测温仪是系统的主要组成部分,该测温仪具有精度高,测量速度快的优点,可广泛用于水泥回转窑窑头或窑尾等恶劣场合的温度检测。根据不同的检测要求,可以选择不同的测量量程范围和不同波段的测温仪,以实现对不同物料或气体的检测。

    2.1.1技术参数

    测温范围:240℃~1800℃(分段)

    测温精度:±0.3%±2℃

    重复精度:±0.1%±1℃

    光谱响应:0.9μm~14μm

    光学分辨率:75:1

    环境温度:-20℃~85℃

    信号输出:4~20mA,500Ω

    电    源:24VDC


    2.1.2使用方法

    参见红外测温仪使用说明书。

    2.2防护罩

    不锈钢防护罩是用来保护红外测温仪的双层气冷结构护套,防止现场灰尘和高温飞沙以及正压对红外测温仪的侵蚀。防护罩通过连接法兰与自动清洁皮装置密封连接,防护罩的表面有三个气管接口,两个1/4″的接口是用于接驳冷却压缩空气,后进前出。一个1/2″的接口是用于连接电缆接入的。技术参数如下:


    材料:304不锈钢

    密封方式:法兰+密封圈,4×M6内六角螺栓

    冷却介质:压缩空气,温度<40℃,压力>0.2MPa,流量>10Nm³/h,接口:1/4″,电缆接口:1/2″

    2.3、就地控制箱

    系统配置有三级气体油污过滤处理装置,分别是空气净化器、过滤减压阀和精密过滤器,保证了系统气源的高效净化性能,有效地解决了厂区仪表风油污过重导致设备损坏的问题。此外,系统配置的自动排污装置,会定时给空气净化装置进行自动排污,无需人工维护。技术参数如下:

    供电:220VAC/0.5A

    信号输入:4-20mA/500Ω

    信号输出:4-20mA/500Ω

    显示方式:四位7段数码管

    显示精度:1℃

    清洁皮周期设置:0S-99.9h

    2.4、智能温度控制器

    控制箱内的智能温度控制器,除了本地显示采集处理的温度数据外,还对采集到温度数据进行智能分析滤波然后上传至DCS系统,有效的避免了窑炉和烟室内恶劣工况对红外测温精度的影响,使得温度波动基本与热电偶一致。此外该控制器还配有2个报警信号量输出接口,可根据用户需求,进行温度报警控制。技术参数如下:


    输入规格:

    热电偶: K、 S、 R、 E、 J、 N

    热电阻: Pt100、 Cu50

    线性电压: 0~5V、 1~5V、 0~500mV、 0~100mV、 0~60mV、 0~20mV、 0~10V

    线性电流(需外接精密电阻分流或在 MIO 位置安装 I4 模块): 0~20mA、4~20mA 等

    线性电阻: 0~80 欧、 0~400 欧(可用于测量远传电阻压力表)

    测量范围:

    K(-50~+1300℃ )、S(-50~+1700℃ )、R(-50~+1700℃ )、E(0~+800℃ )、J(0~+1000℃ )、N(0~+1300℃ )、PT100(-200~+800℃ )

    线性输入:-9990~+30000 由用户定义

    测量精度:0.3 级(0.3%FS±1 个字)

    分辩率: 温度测量时对于 K、 E、 J、 N、 Pt100 为 0.1℃,对于 S、 R 为 1℃

    温度漂移:≤ ±0.015%FS /℃(典型值约 ±75ppm/℃)

    电磁兼容:IEC61000-4-4(电快速瞬变脉冲群),±4KV/5KHz;

    IEC61000-4-5(浪涌), 4KV

    变送输出:在OUTP位置安装X3电流模块后,可将测量值PV变送为标准电流输出,

    最大负载电阻500欧。

    报警功能:上限、下限、第二上限及第二下限报警功能,

    可选购安装继电器模块将报警信号输出。

    隔离耐压:电源端、继电器触点及信号端相互之间≥2300VDC;

    相互隔离的弱电信号端之间 ≥ 600VDC

    电源:100~240VAC,-15%,+10% / 50~60Hz;或 24VDC/AC,-15%,+10%

    电源消耗:≤ 5W

    使用环境:温度 -10~+60℃;湿度≤ 90%RH








    2.5、自动清洁皮装置

    炉壁结焦(结皮)会导致红外测温的能量通道堵塞,影响测温的连续性和测量的准确性。自动清洁皮装置可以保持红外能量通道的通畅。

    自动清洁皮装置采用特殊设计的空气炮实现清洁皮动作。技术参数如下:




























    6
    系统安装

    HT系列红外测温仪适用于各种高温炉窑内部温度测量。根据炉内被测物特性和温度范围可以选择适用的红外测温仪。系统的安装主要包括预埋件、测温探头和控制箱的安装。测温探头包括红外测温仪、自动清洁皮装置。

    1、开孔

    炉膛内部的温度检测需要在炉壁开设探测孔,探测孔内径80mm。

    探测孔一般位于炉壁或炉顶。炉壁开孔与水平方向的角度为45°±10°,炉顶开孔与水平方向的角度为60°±20°,开孔对准炉膛中心。

    2、预埋件焊接

    预埋件是用于炉壁和测温探头连接的耐高温部件,采用焊接法焊接于炉壁外部钢板。示意图如下:

















    注意:预埋件的插深以预埋件前端与炉壁内壁平齐为准。

    3、控制箱安装

    控制箱的安装位于测温探头3米左右,应选取通风、开阔,环境温度应不高于50℃的位置。控制箱背部有四个安装脚,安装脚的安装孔直径为12mm,可以采用螺栓连接于现场制作的支架上。

    4、线缆敷设

     HT系列红外测温仪系统采用220VAC/0.2A电源供电,输出4-20mA标准电流信号,对应输出的温度范围是240℃-1400℃(实际输出范围请对照第四章节表格)。根据供电和信号输出方式,系统需要敷设一根电源电缆(KVV-3×1.0)和一根信号电缆(KVVP-2×1.0)。





    5、气管敷设

    系统供气包括红外测温仪冷却和清洁皮机构供气。

     进气口为ZG1/2″,压力>0.2MPa,温度≤50℃,流量>20m³N/小时。











    6、系统内部管线连接

     系统内部气路和电缆的连接均采用设备配套的专用软管、接头及电缆。


















    7
    调试

    系统电缆和气路连接检查无误后,打开气源,打开控制箱电源开关。检查以下几点:

    气源压力:0.2-0.6MPa

    时间继电器设置:1回路:3-5min,2回路:1s

    温度仪表:1000℃-1300℃,测温仪设置请参见附件一《HT-YS0314型红外测温仪使用说明书》,建议设置值:T=0.95,P=10~20,A=60~100

    显示仪表:建议设置如下:

    输入和输出、显示量程设置

    按住SET键,显示OUT1时松手,短按SET到显示OA,按一下左键,上键右键配合改成1111,改好按一下SET

    在按住SET直到显示INCH松手,短按SETF-R左键进入改成1400,改好按SET确认,然后显示U-R左键进入改成240按SET确认,

    在按住SET到显示AOT1松手,短按SET显示AOH1左键进入改成1400,按SET确认,显示AOL1左键进入改成240,按SET确认,按住SET退出。

    2、滤波算法

    一般情况下,滤波参数按照出厂设置值即可。

    若输入信号出现无规律的波动,可以通过增大惯性滤波时间常数抑制干扰。

    若输入信号出现周期性的波动,则通过增加平滑滤波系数来抑制干扰。

    对于输入信号突变造成的波动,通过突变滤波阈值及惯性滤波时间配合使用来抑制干扰。

    Ar(Ar)——   平滑滤波系数
    连续取Ar个采样值作为一个队列。每次采样到一个新数据放入队尾,并替换掉原队列中队首的数据(先进先出原则),将队列中的全部数据的算术平均值作为滤波结果。平滑滤波的优点是对于周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高。可选范围1~10,出厂设置为1。

    FLtr(FLtr)——   惯性滤波时间常数
       FLtr 设置范围1~920,低两位1~20用于惯性滤波时间常数,最高位0~9用于突变滤波延迟时间(单位为s)。惯性滤波用于克服信号不稳定造成的显示波动。设定的数值越大,滤波作用越强,但对输入信号的变化反映越慢。出厂设置为2。

    tH(tH)——   突变滤波阈值。
    与惯性滤波时间常数配合使用,用于克服信号突变造成的显示波动。
    tH设置为0时,则关闭突变滤波功能;tH设置为非0数值时,前面叙述的FLtr参数的最高位设置为突变滤波延迟时间(单位为s)。出厂设置为0。

    惯性滤波搭配突变滤波

    本次测量值与上一次测量值的绝对差值小于tH的设置值,采用FLtr设置的低两位数值作为惯性滤波常数进行惯性滤波。

    本次测量值与上一次测量值的绝对差值大于等于tH的设置值后,如果在FLtr最高位设置的突变延迟时间内发生了反向的突变(且幅度超过tH的设置值),则认为此突变是无效的。在突变延时时间后,当前测量值与突变前的测量值的绝对差值仍大于tH的设置值,则认为当前测量值是有效的,刷新测量值。

    例: tH设置为100,FLtr设置为210

    则表示:若本次测量值与上一次测量值的差值小于100时,采用10作为惯性滤波常数进行惯性滤波。当前测量值与上一次测量值的差值大于等于100时,如果在2秒内发生了反向的突变且幅度超过100,则认为此突变是无效的。如果在2秒后,测量值与突变前的测量值的差值仍大于等于100,则将测量值刷新为当前测量值。
























    8
    附件:

    红外测温仪技术说明

    1
    产品介绍

    HT-YS0314红外测温仪的工作原理是根据物体的红外辐射强度计算出物体的表面温度。HT-YS0314红外测温仪的最大特点是无需接触即可测量物体的温度。因此,它可以方便地测量难以接近或移动的目标温度。

    HT-YS0314红外测温仪采用2级激光进行瞄准,可以方便地指示测量点的中心位置,并特别标志出最佳的测量距离,适合于需要精确定点测量的小目标的温度。

    HT-YS0314红外测温仪提供4-20mA电流输出,可以方便地安装在多种应用场合,特别适合于需要长距离、较强干扰的工业环境的安装。

    HT-YS0314红外测温仪为激光电路和测量电路提供不同的接线方式,方便用户的使用。

    全系列的HT-YS0314红外测温仪提供多种温度范围,不同的测量波长,不同的光学系数供用户选择,满足用户不同的测量要求。

    HT-YS0314红外测温仪具备现场发射率调节功能,方便用户针对不同的被测目标进行现场修正,提高测量结果的有效性,真实性。

    提示:使用之前仔细阅读此手册。生产商保留在技术进步时改变产品参数的权利。

    2
    技术数据

    基本性能

    环境等级:IP65 (NEMA-4)

    环境温度:0 – 60°C

    存储温度:-20 – 85°C

    相对湿度:10 – 95%(不结露)

    材料:不锈钢

    尺寸:φ45 mm x 130 mm

    重量:510 g

    振动:IEC 68-2-6:   任意轴11-200 Hz.3G

    冲击:IEC 68-2-27: 任意轴11ms.

    2电气参数

    电源:24 VDC

    拉电流:最大100mA

    模拟输出:4 - 20 mA

    输出阻抗:最大回路阻抗500Ω (24VDC)

    3测量参数

    光谱范围1µm-1.6µm

    温度范围240℃– 1400°C

    光学分辨率75∶1

    响应时间10 ms (95%)

    系统精度±0.5 %±2°C

    重复性±0.3 %±2°C

    温度分辨率 1 °C

    温度系数 ±0.05%/K或 ±0.05 K/K

    发射率0.100-1.099通过按键设置

    4光路图

    标准透镜SF:测量距离480mm以上。

    光学调焦:

    打开瞄准激光,松开测温仪前端的不锈钢锁紧环,用户可以转动黑色的调焦组,使得测量目标处的激光光斑最小,最清晰。此时的测温仪在测量目标处的测量尺寸最小。

    假定此时测量距离为L,测温仪在此距离上的测量直径为M=L/距离系数。

    如果测量距离L为4.0米,测温仪距离系数为75∶1,测温仪测量直径则为55毫米。

    注意:调焦完成后,应重新锁紧不锈钢锁紧环,以确保测量的可靠性。

                      

    下面的光路图表明了测温仪在其他测量点的测量直径。

    3
    工作原理

    任何物体都有红外辐射,辐射强度随着温度的变化而变化,红外测温使用的热辐射中的波长范围为1μm-20μm。物体的辐射强度取决于物体的材料,我们用一个已知的常数来描述各种材料发射红外辐射的特性,这就是发射率(参考发射率表)。

    红外测温仪是一种光电子传感器,它接收红外辐射并将其转化成可测量的电信号,主要包括以下组件:透镜;探测器,电子线路(放大器/线性化/信号处理)

    透镜的规格决定了红外测温仪的光路,用距离与光斑大小的比来表示这一特性。

    光谱滤波器选择与测温相关的波谱范围,探测器与电子线路一起将红外辐射的能量转变成电信号。

    4
    安装

    电气连接:标准电缆长度2.5米(标准用户电缆为4芯,不包含激光外触发)

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    透明

    输出-

    输出+

    激光外触发

    电源+

    电源-

    屏蔽

    机械安装

    HT-YS0314探头带M45×1.5螺纹,可以借助螺母安装到安装支架上。在调整被测目标与传感头时必须确保光路无遮挡。

    设置面板


        

    LCD显示

    16段字符码1位,7段数码4位,小数点2个。

    激光及发射率按键

    按键执行激光开关功能及发射率设置功能。

    温度测量状态

    正常温度显示:

    XXX.X℃或者XXXX℃

    特殊状态的显示

    状态

    显示

    测量温度低于下限

    ---L

    测量温度高于上限

    ---H

    能量过低

    ---L

    特殊状态的模拟输出与报警输出

    显示

    0-20 mA 输出

    4-20 mA 输出

    ---L

    0

    < 3.8 mA

    ---H

    21 to 23 mA

    21 to 23 mA

    激光按键与参数设置

    激光的使用

     使用按键:每按按键一次,探头执行激光开、关操作,位于开关旁的指示灯会同时工作。激光打开后,在5分钟左右会自动关闭。

    使用外触发电缆:电缆连接电源地线一次,探头执行激光开、关操作,位于探头开关旁的指示灯会同时工作。激光打开后,在5分钟左右会自动关闭。

    注意:外触发电缆不得连接电源等高压物体。不使用外触发模式的用户,请将其做绝缘处理。

    警告:激光二级标准,请不要将激光直径对准眼睛或指向高反射物体表面,避免造成伤害。

    参数设置

    长按按键5秒,进入参数选择状态,LCD屏左上角代表当前参数功能的字符闪烁,LCD数据区显示此项参数的数值。

    在参数选择状态下:短按按键,按照2.1-2.6的顺序,显示可设置的参数。

    在参数选择状态下,长按按键,进入数值修改状态,LCD屏左上角显示当前参数,LCD数据区显示此项参数的数值的末尾闪烁。

    在数值修改状态下:短按按键,按照0-9-0的顺序(个位含“-”),变更设置的参数数值。

    在数值修改状态下,长按按键,确认当前数字位的数值,闪烁的数字位向左侧移动;数字的最高位确认后,返回参数选择状态。

    注:超出数值范围的数值将在返回参数选择状态时,会被调整回有效范围。

    比发射率:显示“E” X.XXX,范围0.100—1.099

    峰值时间:显示“P1” XXX.X:0.1-999.9(单位为秒),设置为“0”表示实时测量

    平均时间:显示“A” XXX.X:0.1-999.9(单位为秒),设置为“0”表示实时测量

    电流输出下限温度:显示“u” XXX.X or XXXX   “℃”或“°F”标志显示

    电流输出上限温度:显示“n”XXX.X or XXXX   “℃”或“°F”标志显示

    恢复出厂预设值:显示“R” FACt表示仪表为工厂设置状态显示“R”USEt表示用户进行了其他设置

    厂预设值

    发射率                  0.950

    平均时间                0

    峰值时间                0

    谷值时间                0

    电流输出下限温度 测温范围下限

    电流输出上限温度 测温范围上限

    5
    发射率

    确定物体的发射率

    物体向外发射的红外辐射强度取决于这个物体的温度和这个物体表面材料的辐射特性,我们用发射率(ε-Epsilon)这个参数描述物体向外辐射能量的能力。发射率的取值范围可以从0到100%。我们通常说的“黑体”是指发射率为1.0的理想辐射源,而镜子的发射率一般为0.1。如果用红外测温仪测量温度时选择的发射率过高,测温仪显示的温度将低于被测目标的真实温度——假设被测目标的温度高于环境温度。

    低发射率(反光表面)物体由于其他外辐射的干扰或背景目标(火焰、加热系统、耐火材料)而造成的测量误差,在这种情况下减小测量误差,要非常仔细的安装并且保护探头避开反射的辐射源。

    确定物体的未知发射率可遵从以下步骤:

    用其他接触式仪表确定被测物体的真实温度,然后用红外测温仪测量该物体,通过调节发射率设置,使红外测温仪显示值与物体的真实温度一致。

    对低温型测温仪,可以将被测物体的一部分表面用发射率为0.98的黑颜料涂平,将红外测温仪的发射率调为0.98,测出该部分的温度,然后测量相邻边缘的温度并调节发射率直到显示值与刚才测量的温度一致。

    典型发射率

    当上面提到的方法都不能帮助你确定某物体的发射率时,你可以使用附表给出的发射率表。这只是平均值,实际材料的发射率取决于下列因素:

    -材料温度

    -测量角度

    -表面的几何形状

    -材料厚度

    -材料的表面结构(抛光,氧化,粗糙,喷沙)。

    -测量的光谱范围

    -透射率(比如薄膜)

    6
    维护

    当您使用红外测温仪遇到任何问题时,请联系我们的服务部门。我们的客户服务人员将就如何设置及维修红外测温仪给予你技术支持。

    经验证明,上述的这些问题大都可以通过电话解决,请您在决定将仪器寄给我们之前先与我们的服务部门取得联系。

    联系电话:13007438578

    7
    保修

    每台仪器都经过质量检验程序,如果发生任何问题,请立即联系服务商。

    仪器从出厂起保质期为12个月。过保质期后,生产商对所维修或更换元件部分的保质期为6个月。因使用不当或疏忽造成仪器的损伤不在保修范围。私自拆卸也不在保修之列。生产商不对任何间接的损害负责。

    在保修期内若仪器出现问题,可以免费更换,标定或修理,期间发生的运费由发货人承担。生产商有权选择更换产品部件而不是修理。如果仪器故障是由于用户的使用不当或疏忽造成,用户必须负担维修费用,在这种情况下用户可以事先询问维修费用。


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