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全面分析关于玻璃行业中提高温度准确性测量的价值

来源:发表时间:2019-02-20

   自过程控制开始以来,玻璃行业一直在努力从熔化和精炼过程中获得足够和准确的信息。这并不奇怪,因为这样的温度和环境接近可用传感器可预期的边缘。下面金莎娱乐官方网站的小编全面为您分析关于玻璃行业中提高温度准确性测量的价值。

    尽管多年来已经出现了许多不同的测量方法,但很少有比“老”热电偶更好或更稳定的结果,这些热电偶仍主要用于测量耐火温度并保护熔化槽,精炼机和供料道免于过热。相同的热电偶用于测量玻璃温度,作为其粘度的表示。由于需要测量的高温和热电偶必须运行的恶劣环境,咱们金莎娱乐官方网站的热电偶成本有时会超过过程控制系统的成本也就不足为奇了。因此,有必要仔细研究整个温度控制回路,以了解可以预期的性能以及可以采取哪些措施来改善它,而不需要花太多钱。

温度传感器

    主要是R,S和B型热电偶适用于玻璃工业应用,因为需要测量高温。它们由纯铂和/或铂/铑合金组成,使它们相对昂贵。在某些情况下,陶瓷进一步受到铂 - 铑合金套管的保护,以达到可接受的寿命。

表1:热电偶精度和公差规范(t表示热结的温度)。

    从表1可以看出,B型似乎是最合适的铂热电偶,因为它可以测量高达1700°C / 3100°F的温度,与R和S型相比,温度随时间变化较小。但是,B型产生的毫伏数较少,不适用于1级,不应用于测量低于600°C / 1112°F的温度。 

    这在实践中意味着什么?将R和S与B进行比较,表2显示B型不太准确,因为它仅在2级中可用。精度可由控制App测量和管理,但原位漂移(见表3)要难得多处理。答案是选择一个指定低漂移的热电偶。

表2:玻璃应用中的热电偶精度。


    热电偶组件的制造质量也不容低估。热电偶接头准确定位非常重要,以确保每个热电偶放置在相同位置时测量相同的热电偶。换句话说,当在热电偶上花费很多钱时,请确保它是为了缩小规格而制造的!

表3:热电偶漂移示例,随时间变化,单位为°C *(1)。


    整个专业领域是玻璃客户可以利用咱们金莎娱乐官方网站在金属热处理应用方面的经验。金莎娱乐官方网站多年来一直致力于开发和完善校准和管理温度传感器的方法,以满足汽车和航空航天工业在精度和漂移方面的高监管标准。这种专业常识也可以应用于玻璃工业,以提高温度控制的精确度,从而提高再现性。

    热电偶漂移主要是由铑的污染和迁移引起的。铑倾向于从铑含量最高的腿部迁移到腿部,铑少,导致误读。根据咱们金莎娱乐官方网站的一项研究,随着时间的推移,晶粒尺寸也会发生变化,影响贵金属热电偶的漂移。迁移发生在高温下,主要是在温度变化期间。所有铂/铑合金都显示出非常小的污染,导致误读。一些污染物在高温下蒸发,使热电偶更加准确。然而,一些化学成分从陶瓷材料中蒸发并扩散到热电偶腿中,导致漂移。应优选高纯度陶瓷材料。

 

从传感器到电缆

    假设使用了最先进的热电偶,下一步就是将信号从过程传递到系统。为了保持测量的可行性,将铂/铑线从热电偶一直运行到测量端是不可行的。因此,从热电偶组件的连接头到测量系统使用补偿电缆。

    需要考虑几个规范和设计方面,以防止在信号中引入误读。例如,重要的是要建立良好的连接,并检查热电偶头和延长电缆之间接头的温度是否在电缆规定的温度范围内。还应特别注意在传感器和测量设备之间选择合适的电缆线路。请记住,通过电缆传输的信号非常“弱”,并且可能受到来自高功率系统的噪声影响,如炉子和供料道增压,IGBT可变电机驱动和软起动器。

    另外,将补偿电缆远离可能与水接触的区域,如鼓泡和电极冷却,水冷批量充电器和相机系统。请注意,在可能需要在通常不需要的区域使用水的紧急情况下,可能会出现严重的温度读数偏差。

    在热电偶旁边,补偿电缆布线对环路的总体性能有很大影响,所有上述点都可能导致误读。同样,金莎娱乐官方网站的校准工程师在布线方面拥有丰富的经验,可以帮助提高整体测量性能。


补偿电缆

    补偿电缆由铜合金制成,与贵金属热电偶接线具有相似的电气特性,但它们当然便宜得多。请注意,补偿电缆只能从电气行为的角度应用到窗帘最高温度,通常为200°C / 400°F。还需要考虑绝缘材料可承受的温度。注意,一些绝缘材料可以承受非常高的温度,但对水或湿气敏感。

 

从电缆到接口

    一旦精心制造的热电偶已经选择并使用正确的补偿电缆和电缆线路以正确的方式安装,则需要考虑另一个因素:“冷端补偿”。如果环路中的所有连接具有相同的电气特性并且导线以适当的方式彼此连接,则冷端不会成为问题。但是,一旦连接了不同的材料,就会出现毫伏值的差异,这需要加以考虑。

    大多数情况下,测量设备将是仪器或过程控制I / O接口,并且显然不可能所有内部组件都由与热电偶的电气特性相匹配的材料制成。

    因此,为了补偿冷端,仪器或接口通常测量结的温度并通过数字算法在App中实行补偿。

    当然,对冷端温度测量的准确性也存在顾虑,因为它会影响整体温度测量。昂贵的热电偶组件和精心挑选的补偿电缆应该使用经过适当放置的高精度冷端补偿(CJC)传感器和补偿算法专门设计的设备。否则,在考虑环路的总精度时,测量设备成为最薄弱的环节。

    冷接点补偿大多数现代仪器或系统通过尽可能靠近冷端的传感器测量温度来补偿冷端。为了计算电路的典型精度,将热电偶和CJC的平方精度和平方根的平方结果进行平方。

例:

    在最坏的情况下,将它们加在一起。示例:TC精度+ CJC精度


从接口到系统

    从现在开始,如果选择了正确的测量或过程控制系统,热电偶信号只会通过一些模拟元件和滤波器,准备将其转换为数字表示。

    转换速度和准确度在某些方面存在冲突,并且潜在地,转换速度不需要超过温度控制速度。温度控制回路的运行速度不应超过工艺能够反应的速度,并且在大多数情况下,玻璃工艺实际上不需要快速控制。由于设计和规格的限制,控制工程师不希翼他们对突然变化作出反应。总的来说,温度接口和控制是一门科学,不应低估。准确性和可重复性是关键,整个硬件环路,包括模拟/数字转换电路,都是其中的一部分。


结论

    显然需要区分准确性和可重复性或再现性,并了解对该过程重要的是什么。金莎娱乐官方网站已经开发出通过其产品系列的勤奋设计质量来克服精度问题的方法,但需要在客户的工厂处理可重复性。其团队发现,可以在没有过多资本支出的情况下进行改进,学会了如何提高温度测量的准确性,并应对热处理应用经验的偏差。人们还意识到,通过在玻璃工业中应用这些常识和经验,有机会进行改进。

    金莎娱乐官方网站的温度专家团队能够向客户展示他们的系统如何运行,并通过应用一些简单的方法和选择正确的系统来帮助他们了解可以实现的目标。


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