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*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)需要進行充分的熱交換，且需要一定的時間才能達到熱平衡，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，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、加料滾筒及烘絲機出口物料的溫度測量及控制。紅外測溫儀的品牌較多，濟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。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：
（1）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、保護附件等；
（3）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，紅外測溫儀的設(shè)計和進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器，擴大了選擇余地。
實際工作中，主要考慮以下幾點：
4．1 確定測溫范圍
測溫范圍是測溫儀zui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。
4．2 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*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。
4．3 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。
4．4 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)。
4．5 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)。
4．6 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)境影響并保護測溫儀，實現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。
4．7 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。
4．8 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)定定期對測溫儀進行標(biāo)定。
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