温度传感器在造纸工业非接触式温度测量中的应用

温度传感器在造纸工业非接触式温度测量中的应用

简介

红外非接触式温度计是测量纺织品或纸张移动网温度的理想选择。在确定实际产品温度方面，准确度要比滚动热电偶或烘箱空气温度计好得多。图1显示了三种测量类型的比较。

概述

并不是所有的物体都是强大的红外能量发射器。发射率是在0到1.0的范围内测量的，完美的发射器的发射率为1.0。那些发射率不为1.0的物体往往会在一定程度上反射IR能量，或通过它（透射）。幸运的是，对于纸张生产商来说，这些材料的发射率往往非常接近1.0。此外，红外传感器不受产品颜色的影响，这是几乎所有纸张仅出现在可见光谱中的现象。

今天的IR仪器

在过去的三十年中，已经开发了用于IR传感器的各种配置。以下是纸制品应用中常见的三种。

1. 固定安装转换器。该设备是永久安装的，用于连续监测和/或控制过程温度。转换器类型的单元是独立的，如果从电源输入电压，或者输入到电流回路中，它将提供与过程温度成比例的输出信号。它的优点是可以单独使用，例如：Calex PyroCouple。固定安装两件式系统。该系统与换能器用途相同，由一个仅包含基本探测器元件的小型探测器头组成，另一个模块中的电子放大器和信号处理器通过电缆连接。设置更为复杂，但长期的回报是提高稳定性和/或可能消除对水冷系统的需求。

2. 固定安装两件式系统。该系统与换能器用途相同，由一个仅包含基本探测器元件的小型探测器头组成，另一个模块中的电子放大器和信号处理器通过电缆连接。设置更为复杂，但长期的回报是提高稳定性和/或可能消除对水冷系统的需求。此外，工艺损坏的传感器头可以低成本更换。示例：Calex PyroCouple M。

3. 便携式手持温度计。这是工艺抽查和维护工作以及热损失检测的理想选择。示例Calex Pyropen L。

烘箱空气温度由封闭烘箱中的热电偶测量；通过烘箱出口处的IR传感器检测IR温度。根据使用的加热类型、材料的速度和材料特性（如重量、颜色、水分含量和吸热系数），这两个温度之间总是有梯度的。即使试图保持所有变量不变，环境温度和周围机器本身的温度变化也会影响梯度，从而使实际产品温度传感对准确性是必要的。

感应产品温度的另一种方法是在烘箱出口处安装滚动热电偶。该装置可能会产生接触系数的变化；设备并不总是与产品接触。读数低且变化不一。

通过检查图1，很明显，如果需要10°C的控制带才能获得更好的产品质量，那么只有红外温度计才能保证这一质量。但让我们假设，在200°C到260°C的产品温度范围内，任何地方都可以获得好的产品。使用热电偶或空气温度控制，我们可能必须控制在不低于220°C的平均温度，以确保产品温度永远不会低于200°C。然而，使用红外温度计，我们可以控制平均205°C的温度。将加工温度降低15°C可显著节省能源。红外温度控制不仅可以提高产品质量，而且可以节约能源。

红外理论

如果任何两个物体之间存在温差，那么红外能量会被另一个物体发射，并被较冷的物体吸收。红外探测器可以测量自身和另一物体之间的红外能量差异。该测量值可以放大，转换为温度信息，并显示在数字仪表上。相同的信息可以发送到温度控制器、报警电路、记录器或计算机系统。

具体操作

1. 帐篷框架腹板温度控制。如图2所示，可以通过红外温度传感器监测和/或控制正在固化或染色的货物。出于两个原因，最好保持传感器的视线和腹板平面之间的角度尽可能小（同时仍保持传感器的视场充满腹板）。1） 传感器不会倾向于“浏览”透明织物，2）它不会查看卷材上的单个点，而是会查看整个卷材上的长椭圆形，从而为整个卷材宽度提供良好的平均温度指示（图3）。另一个重要的观点是，在产品从最后一个加热器组出来后立即查看，或者尽可能靠近关闭的烤箱出口。否则会引入“滞后时间”，这可能会导致闭环控制中的严重振荡。如果蒸汽或内部倾向于覆盖传感器透镜，则应使用空气净化。只需要轻层流；湍流实际上会将异物覆盖在镜片上。

2. 纸幅监测和控制（胶印机、固化和层压操作中的干燥温度控制）。基本上，这一操作与之前讨论的操作相同，只是传感器视线和网页之间的角度不应小于20°，因为一些光滑的坯料在较小的角度下会变得非常反射（低透射率）。30到45°的角度是适宜的。

3. 湿度控制。虽然红外传感器不是为了测量水分含量而设计的，但它可以在某些应用中用于控制水分。当织物在加热器组下运行时，一定量的水分被排出，来自下游加热器的更多热量被用来提高产品温度。通过控制到给定的出口温度，可以控制水分含量。红外传感器输出的增加可用于降低加热器电流或增加通过加热器组的馈送速率。

4. 工厂维护。便携式红外温度计可以在断路器面板和母线出现故障之前扫描它们是否存在过热连接，从而导致昂贵的停机，或者定位过热的轴承和电机。其他维护诊断包括疏水器、绝缘、日历辊、加热器线圈和空气压缩机的测试。

结论

红外非接触式温度计提供了监测或控制纸制品温度的手段。在某些情况下，可以控制产品的含水量。用户可以根据自己的需要在自给式换能器或两件式系统之间进行选择。便携式电池操作装置非常适合进行工艺抽查，同时也是一种宝贵的维护和节能工具。