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红外测温技术在玻璃工业中的应用
辛俊玲
秦皇岛玻璃研究院
珹璃生产技术很大程度上是提供适当热
ex一光谔比辐射率
量,保证玻璃在各个阶段,达到要求粘度的
Cー第一掲射常数3。7415×103
技术。实际生产过程中,温度是重要的工艺
参数。冬郭位温度是否符合工艺要求,
2一第二辐射常数1,43879×104
直接形响璈璃质量、熔窑寿命和能源消耗。
umk
过去大都是用热电偶作测温传感器。近年来
2上限波长um
红外测温技术有了很大发展,广泛应用于工
A1一一下限波长umn
业测温。红外温技术在玻璃工业中的应用
式(2)就是红外辐射测温的基本方程
已经起步。本文筒要介绍红外测温的基本原
红外测温的基本原理是:用红外探器
理及在玻璃工业中的实际应用。
接收被测物体某一波长范围内的辐射功率,
1本原理
根据辐射功率与温度的关系确定被测物体的
各种物体的温度大于绝対温度零度时,温度。因此红外辐射测温具有不接触、快
都会发射红外辐射,其輻射功率大小服从黑速、灵敏度高的优点。非常适合在线温度检
体辐射定律,一的差別是物体的比辐射测使用。
率
式(2)表明物体的辐射功率与物体的比
W=εAT
辐射率有关。物体的辐射率不仅与材料有关,
式中:W一单位面积发射的辐射功率而且与物体的温度、波长、表面情况有关。
(W/cmi)
为了保证测量的准确,实际应用时必须重视
e一比辐射率
物体辐射率对测量的影响。反映到实际应用
一斯特藩一波尔站曼常数
中就是根据汕温对象,选择适当工作波段和
(5。673×10-2W/em2K4
测温范睏的红外辐射测温仪。工作波段的选
T一—绝对温度(K)。
择还有一个重要作用就是减少或避免背景辐
式是根据普朗克能量分布定律对所有射进入测温仪,同时减少被测对象红外辐射
波长釈分的结果。在某一波长范围内物体的在传输过程中介质的吸收。
辐射功率温度的关系可由普朗克能量分布
在玻璃生产过程中,窑内气氛主要是
定律推导
气、氢气、二氧化磯和水蒸汽。对红外辐射
有影响的主要是水蒸汽和二氧化碳。图1
E=」Ja2eAC〔exp(ca/T-1)-dA
是不同厚度钠钙玻璃的比辐射率曲线。图中
(2)
阴影部分是水蒸汽和二氧化碳的吸收光谱。
,奇21、入2波长范围内物体的辐射璃熔液温度时工作波段宣逃在1~4m范图
总的来说:测厚璈璃(厚度≥5mum)和玻
功率(W/em2
内,测距玻璃表面2mm内的温度时宜选工作
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波段3~4um的。測玻璃表而温度工作波段宜选在4,8~5,2um内。
图1玻璃比辐射线
2际应用
1)熔窑耐火材料的温度训量
熔窑是玻璃厂的主要资本投人和不断的
开支。玻璃厂在安排嫆窑维修时都是很谨塙
的,维修次数和面秋都比实际情祝要大。而
羽格?损坏的主要原因是耐火材料过熱。
熔容各部位的准确的温度数据,可以指导维
修计湖的制定,减少资本投人,降低产品成
本
用热电偶准确测熔窑温度是很困难
的。首先热电側安装在这些位置,很容易由
于过热而损坏其次热电偶周围高温气体使
圍圃
测量结果不准。红外测温仪能不接触、快
速、准确测量熔窑各处温度。根据温度变
化,操作人员可及时发现问题。测量熔窑耐
火材料温度可选波长在05~1,2um的OQ0
系列红外测温仪,具体布置如图2。
①睿热室温度测督。替热室内格子体砖
是特别容易损坏的。用红外辐射温度计监测
格子体温度,可防止格子体过热,延长蓄热
室寿命。
②の胸墙温度量。通过胸锫温度测量,不
图2熔窑时火村温度测量
仅可以检测耐火材料是否过热,而且可以指
出燃烧不平衡情况。这对节能和控制烩烧情
③容顶温度训量。窑顶温腔测对产品
况是必不可少的。
质量和维修都是有用的。它可以指出熔化的
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情况和熔窑温度分布。同样也可以指出
从锡槽出来的玻璃经过过渡辊台进入退
爾火材料是否过热。
火容。过渡辊台处常常发生断板,一旦发生断
(2)料滴温度测量
板就影响全线的正常生产。为了监测玻璃板
在玻璃容器生产过程中,料滴温度是重的情况,我们研制了热成象测温断板报警装
要的工艺参数。首先温度波动会使玻璃粘度
产生显著变化,而粘度直接影响玻璃的加工
性能。其次,近年来随着高速成形机的使用
和薄壁制品的生产,对料滴重量波动的要求
越来越严格。实验表明,玻璃液混度波动
图4锡樻温度测
0,5℃,料滴重量因粘度变化就会波动1%。
使用红外温度仪能实现料滴温度测量,而且置。该装置的基本原理是通过红外摄象机接
可与计算机联接,实现自动控制。浏量料滴收玻璃板的辐射能,热象仪将辐射能转换成
温度可选猝工作波长是4,8~52um,小视电倍号,在彩色图象显示器上显示相应的彩
场角,响应时间短的红外辐射温度仪。测量色图象。这种彩色图象反映了玻璃板的温度
方法如图3。
分布。我们将这种图象称为热象。通过热象
不仅能了解玻璃板的温度分布,而且能直观
地观察玻璃板的板宽变化、摆动,是否断
板。操作人员根据热象可在控制室随时了解
璃板的情况。图5是测量示意图。
电
豪视
红外.温.
图3滴温度测量
仅
3)锡槽玻璃温度测量
锡槽是浮法工艺的心脏。玻璃带在锡槽
中的形状和尺寸的控制与温度有关。为了保
证玻璃质量,要求锡槽内玻璃纵横向温度符
图5过辊台玻竊叛监测
合工艺要求。用常规测温方法(热电偶)不可
能不损害跛璃浏得其温度,用红外温度计可
在玻璃工业中,用红外温度仪代替热电
以很方便测玻璃板温度。图4是锡槽肉浏偶温,提高了测混的精度和准确性,节省
温点分布,使用红外辐射圆温仪测温要求波了大量重金属。红外测温技术是一门先进
长在4,8~5,2m或3~4いm,大视场角。同
的技术,在玻璃工业中的应用具有广阔前
一横截面上的测温仪一致性要好。
景
4)过渡辊台斷板检测