قياس وتحكم درجة حرارة فرن المعالجة الحرارية

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة lyyifeng في تاريخ 7-4-2016 الساعة 15:22. يتكون نظام قياس درجة حرارة فرن التسخين بشكل أساسي من وحدة التحكم القابلة للبرمجة (PLC) والمستشعرات. يتمثل إجراء نظام قياس درجة الحرارة بشكل أساسي في تحويل المستشعر لدرجة الحرارة إلى إشارات كهربائية، حيث تدخل هذه الإشارات الكهربائية عبر وحدة الإدخال في الـ PLC. ثم يقوم المعالج المركزي للـ PLC (CPU) بتحويل الإشارات الكهربائية المستلمة إلى قيم يمكن للـ PLC التعرف عليها، من خلال عملية التحويل من النوع A/D. بعد ذلك، يقوم الـ PLC بالتحكم التلقائي من خلال حساب الفرق بين درجة الحرارة المحددة مسبقًا (SP) ودرجة الحرارة الفعلية (PV)، باستخدام خوارزمية PID. يمكن تسجيل بيانات قياس درجة الحرارة في شكل رسوم بيانية تاريخية، وذلك كأساس لتحديد مدى جودة منتجات الفرن الحراري. اختيار معدات القياس: نستخدم في أفران المعالجة الحرارية المخصصة لتسخين الأنابيب الفولاذية عادةً مقاييس حرارية من نوع الثيرموكبل لقياس درجة حرارة فرن التسخين، وذلك لمراقبة فعالية عملية التسخين في الوقت الفعلي عبر موقع www.rclkz.com، كما يتم التحكم في فرن التسخين وفقًا لمنحنى الحرارة المطلوب لتسخين المعدن؛ أما خارج الفرن، فيتم استخدام جهاز قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لقياس درجة حرارة الجسم المراد تسخينه، وذلك لمعرفة مدى تسخين المعدن داخل الفرن وكشف أي حالات غير طبيعية أثناء عملية التسخين في الوقت المناسب. يمكن للـ PLC أن يستقبل إشارات فرق الجهد الناتجة عن المقاومات الحرارية، بالإضافة إلى الإشارات التناظرية الناتجة عن أجهزة قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء. وبعد معالجة هذه الإشارات بواسطة الـ PLC، يتم استخدامها كإشارات تحكم لضبط درجة حرارة الفرن، وتسجيلها وحفظها. (1) يتم استخدام أجهزة قياس درجة الحرارة بشكل أساسي في عمليات القياس داخل الفرن. حاليًا، تُستخدم مستشعرات القياس الحراري من نوع الثيرموكبل على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة داخل الأفران، سواء في الدول المحلية أو الخارجية. مبدأ قياس درجة الحرارة بالزوج الكهربائي: يتم ربط طرفي موصلين ذوي تركيبات مختلفة لتشكيل دائرة كهربائية، وعندما تختلف درجة حرارة نقاط الربط، ينشأ جهد كهربائي في الدائرة. يُطلق على هذه الظاهرة تأثير الثيرموكهرباء، أما هذا الجهد الكهربائي فيُسمى الجهد الثيرموكهربائي. في عملية المعالجة الحرارية، تُستخدم في أفران التسخين مقاييس حرارية من نوع K وS بشكل أساسي. زوج K، المادة: نيكل كروم – نيكل سيليكون، نطاق قياس درجات الحرارة على المدى الطويل من 0 إلى 900 درجة مئوية، وأسعار المواد المعدنية العادية منخفضة؛ زوج S، المادة: بلاتين روديوم 10 – بلاتين، نطاق قياس درجات الحرارة على المدى الطويل من 0 إلى 1300 درجة مئوية، وأسعار المواد الثمينة مرتفعة. استنادًا إلى نطاق قياس درجة الحرارة بواسطة المقاومات الحرارية، ومستوى الدقة، والعلاقة بين الأداء والتكلفة، يُنصح باستخدام مقاومات من النوع S من الدرجة الثانية في أفران التقسية أثناء عملية المعالجة الحرارية، حيث يكون خطأ القياس بين 2.25 و2.75 درجة مئوية؛ أما في أفران التلدين، فيُنصح باستخدام مقاومات من النوع K من الدرجة الأولى، حيث يكون خطأ القياس بين 2.4 و3.2 درجة مئوية. (2) يتم استخدام أجهزة قياس درجة الحرارة للقياس خارج الفرن. مبدأ قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء: كل جسم يكون درجة حرارته أعلى من الصفر المطلق يصدر أشعة تحت حمراء، ويتم تحويل إشارات الطاقة الصادرة عن الجسم إلى إشارات كهربائية باستخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء، ثم يتم تحويل هذه الإشارات الكهربائية إلى إشارات تدل على درجة الحرارة، وبذلك يمكن قياس درجة حرارة الجسم عن بُعد. كما هو موضح في الشكل 1، فإنه في نفس نطاق الطول الموجي، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت الطاقة التي يصدرها الجسم. وتعتمد أجهزة قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء على قياس حجم الطاقة المشعة، ثم حساب درجة الحرارة الفعلية للجسم من خلال هذه القياسات. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على دقة القياس، وأهمها مستوى دقة جهاز القياس، ومسافة القياس، والطول الموجي، وغيرها. ومن بين ذلك، فإن الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة لها توزيع مختلف لطاقة الإشعاع في نطاقات الأطوال الموجية المختلفة؛ فكلما ارتفعت درجة الحرارة، كانت منطقة الطاقة الإشعاعية العالية أقرب إلى الأطوال الموجية الأقصر. لذلك، يجب استخدام أجهزة قياس درجة الحرارة ذات الأطوال الموجية الأطول لقياس درجة حرارة الأجسام ذات الدرجات الحرارة المنخفضة، بينما يجب استخدام أجهزة ذات أطوال موجية أقصر لقياس درجة حرارة الأجسام ذات الدرجات الحرارة العالية.