Характеристика експериментального способу вимірювання температури за випроміненням обертових об’єктів в умовах виробництва за допомогою сканувального пірометра, створеного на основі промислової моделі пірометра та електромеханічного обертового пристрою.
Аннотация к работе
Методична похибка зумовлена відсутністю в реальних умовах вимірювань достовірної інформації про значення коефіцієнта випромінення обєкта та нехтуванням впливом фонового випромінення і пропусканням проміжного середовища на вихідний сигнал приймача випромінення, що впливає на точність вимірювання температури за випроміненням. Для зменшення методичної похибки необхідно вимірювати значення цих факторів та вводити поправки при опрацюванні вихідного сигналу пірометричного перетворювача (ПП), що дозволить підвищити точність вимірювання температури за випроміненням. Дослідження основних факторів, які зумовлюють методичну похибку безконтактного вимірювання температури поверхні за випроміненням, та аналіз їхньої дії на результат вимірювання температури ВОО в умовах виробництва. Вперше запропоновано спосіб вимірювання температури, коефіцієнта випромінення, параметрів фонового випромінення та проміжного середовища для обєктів в умовах їх експлуатації, який дозволяє отримати залежність вихідного сигналу пірометричного перетворювача пропорційного дійсній температурі та коефіцієнту випромінення поверхні обєкта в умовах дії випромінення фону з урахуванням впливу проміжного середовища. В публікаціях, написаних у співавторстві, здобувачу належить: [2] - вибір пірометрів для конкретного технологічного процесу за диференційованими показниками призначення; [3] - структурна схема сканувального пірометра та введення поняття “одноточковий” пірометр; [4] - функціональна схема сканувального пірометра із структурним введенням поправки; [5] - дослідження впливу фонового випромінення на вихідний сигнал пірометра; [6] - математична модель вихідних сигналів сканувального пірометра; [7] - спосіб визначення температури за випроміненням поверхні великогабаритних обертових обєктів та варіант розвязання системи нелінійних рівнянь, отриманих згідно із запропонованим способом; [8] - сформульована умова можливості нехтування багатократними відбиваннями випромінення; [9] - розроблений спосіб визначення температури за випроміненням та коефіцієнта випромінення поверхні обєктів в умовах виробництва; [10] - використання методу інтегруючого аналого-цифрового перетворення вихідного сигналу сінус-косинусного обертового трансформатора при фазовому включенні для обертового пристрою сканувального пірометра; [11]-створення сканувального пірометра на основі промислової моделі пірометра та електромеханічного обертового пристрою.На основі сформульованих умов нехтування багатократними відбиваннями фонового випромінення показано необхідність врахування багатократних відбивань при вимірюванні температури за випроміненням обертових печей в умовах виробництва. Розраховані залежності методичної похибки вимірювання температури за випроміненням показали, що при наближенні температури фону до температури обєкта дослідження значення методичної похибки зменшується і в окремих випадках може наближатися до нуля. Визначення параметрів випромінення досліджуваного обєкта, фону та пропускання проміжного середовища згідно із розробленим способом дозволяє вводити поправку на їхні значення при опрацюванні вихідного сигналу пірометричного перетворювача, що дає змогу зменшити методичну похибку вимірювання температури за випроміненням в умовах виробництва.
Вывод
1. Обґрунтовано доцільність вимірювання температури поверхні обертових печей безконтактним оптичним методом з використанням сканувального пірометра шляхом визначення максимальної та мінімальної температури по кільцях обичайки обертової печі, що є необхідною і достатньою інформацією для контролю технологічного процесу та діагностування працездатності ОП.
2. На основі дослідженння залежності випромінювальної здатності поверхні ОП від виду матеріалу та кута випромінення встановлено дифузновипромінюючий характер поверхні.
3. На основі сформульованих умов нехтування багатократними відбиваннями фонового випромінення показано необхідність врахування багатократних відбивань при вимірюванні температури за випроміненням обертових печей в умовах виробництва.
4. Вибрано робочий спектральний діапазон (від 8 мкм до 14 мкм) вимірювання температури за випроміненням поверхні ОП, в якому вплив проміжного середовища на потік випромінення мінімальний .
5. Розраховані залежності методичної похибки вимірювання температури за випроміненням показали, що при наближенні температури фону до температури обєкта дослідження значення методичної похибки зменшується і в окремих випадках може наближатися до нуля.
6. Визначення параметрів випромінення досліджуваного обєкта, фону та пропускання проміжного середовища згідно із розробленим способом дозволяє вводити поправку на їхні значення при опрацюванні вихідного сигналу пірометричного перетворювача, що дає змогу зменшити методичну похибку вимірювання температури за випроміненням в умовах виробництва.
7. Шляхом імітаційного моделювання встановлено, що для забезпечення збіжності ітераційного процесу знаходження коренів системи рівнянь, отриманої запропонованим способом, початкове наближення необхідно вибирати з похибкою не більше ±20 % від фактичних значень. Похибка обчислення коренів системи рівнянь, отриманої в результаті реалізації запропонованого способу, не перевищує 0,5 %. При значенні інструментальної похибки 0,1 %, похибка визначення параметрів випромінення не перевищує 1 %.
6. Розроблено математичну модель вихідного сигналу сканувального пірометра, яка описує вихідний сигнал пірометричного перетворювача, пропорційний температурі ділянки досліджуваного обєкта, в залежності від кута візування та координат місцезнаходження на поверхні великогабаритного обертового обєкта.
8. Розроблений алгоритм вимірювання температури поверхні ОП дозволяє контролювати процес в технологічному обємі ОП та діагностувати стан футеровки.
Список литературы
1. Гоц Н.Є. Сканувальний пірометр на основі електромеханічного приводу // Вимірювальна техніка та метрологія. - Львів: видавництво Національного університету “Львівська політехніка”. - 2002. - № 61. - С. 67-71.
2. Гриневич Б.Ю., Засименко В.М., Гоц Н.Є. Концепція раціонального вибору пірометрів випромінювання для машинобудівної галузі // Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. - Львів: ВКП “ВМС”. - 2000. - Вип.3. - С. 48-52.
3. Засименко В.М., Гоц Н.Є. Перспективи та проблеми використання одно-точкових промислових пірометрів як скануючих // Вимірювальна техніка та метрологія. - Львів: видавництво Державного університету “Львівська політехніка”. - 2000.- № 57.- С. 56-58.
4. Гоц Н.Є. Засименко В.М. Сканувальна система температурного контролю стану обертових цементних печей // Вісник Вінницького політехнічного інституту. -2001. - № 6 (39). - С. 30-33.
5. Засименко В.М. Гоц Н.Є. Динамічна модель функції перетворення пірометричних перетворювачів для іонно-плазмових установок в умовах впливу промислових завад // Вісник Національного університету ”Львівська політехніка”, “Автоматика, вимірювання та керування”. - Львів: видавництво Національного університету “Львівська політехніка”. - 2001. - № 420. -С. 117-125.
6. Гоц Н.Є. Засименко В.М. Математична модель функціонування скануючої системи для вимірювання температури рухомих обєктів // Вимірювальна техніка та метрологія. - Львів: видавництво Національного університету “Львівська політехніка”. - 2001.- №58. - С. 75-78.
7. Гоц Н.Є., Засименко В.М., Гриневич Б.Ю. Метод визначення випромінювальної здатності реальних обєктів під час сканування їх температурного поля // Вісник Національного університету ”Львівська політехніка”, “Автоматика, вимірювання та керування”. - Львів: видавництво Національного університету “Львівська політехніка”. - 2002. - №.. 445.- С. 66 - 71.
8. Гоц Н.Є., Гриневич Б.Ю., Засименко В.М. Умова нехтування впливом багатократних відбивань за наявності фонового випромінювання // Вимірювальна техніка та метрологія. - Львів: видавництво Національного університету “Львівська політехніка”. - 2002. - №60. - С. 131-132.
9. Пат. 47169 А Україна, МКИ G01J5/00. Спосіб визначення випромінювальної здатності та радіаційної температури обєкта / Гоц Н.Є., Засименко В.М. - № 2001085760; Заявл. 14.08 2001; Опубл.17.06 2002, бюл. № 6.
10. Гоц Н.Є., Засименко В.М. Методы повышения помехоустойчивости преобразователей фаза-код //_IX Miedzynarodowe seminarium metrologow “Metody i technika przetwarzania sygnalow w pomiarach fizycznych”, Rzeszow, Polska, 2001.
11. Гоц Н.Є. Скануюча система вимірювання температури (ССВТ) // Матеріали конференції КМН. - Львів: ФМІ. - 2001.- .126-130.