Detecção e controle da temperatura do forno de tratamento térmico

Thread Content

Este tópico foi editado pela última vez por lyyifeng em 7/4/2016, às 15:22. O sistema de detecção da temperatura do forno de aquecimento é composto principalmente por um PLC (controlador programável) e sensores. O processo de funcionamento do sistema de detecção de temperatura consiste, basicamente, no fato de os sensores converterem a temperatura em sinais elétricos. Esses sinais elétricos são enviados ao PLC por meio dos módulos de entrada do PLC. O processador central (CPU) do PLC converte esses sinais elétricos em valores que podem ser reconhecidos pelo PLC, por meio da conversão A/D. Em seguida, o PLC realiza um controle automático, comparando a temperatura definida pelo sistema (SP) com a temperatura real (PV), por meio de cálculos PID. Os dados de detecção de temperatura podem ser registrados em gráficos históricos, servindo como base para determinar se o produto produzido pelo forno de aquecimento está dentro dos padrões exigidos. Escolha dos equipamentos de medição: Para o aquecimento dos tubos de aço, utilizamos fornos de tratamento térmico nos quais são usados termopares para medir a temperatura dentro do forno. Dessa forma, é possível monitorar em tempo real o efeito do aquecimento, de acordo com a curva de aquecimento necessária para o metal. Do lado externo do forno, são utilizados termômetros a infravermelho para medir a temperatura do material a ser aquecido, permitindo assim saber o grau de aquecimento do metal dentro do forno e detectar rapidamente qualquer anomalia durante o processo de aquecimento. Os sinais de diferença de potencial gerados pelos termopares, bem como os sinais analógicos produzidos pelos termômetros infravermelhos, podem ser coletados pelo PLC. Esses sinais, após serem processados pelo PLC, são utilizados como sinais de controle para regular a temperatura do forno de aquecimento, além de registrar e armazenar esses dados. (1) Para as medições dentro do forno, são utilizados principalmente equipamentos de medição de temperatura. Atualmente, os sensores usados para medição de temperatura em fornos, tanto no país quanto no exterior, geralmente empregam o método de termopares. Princípio de medição de temperatura por eletropar. Dois condutores com composições diferentes são conectados entre si, formando um circuito. Quando a temperatura nos pontos de conexão é diferente, gera-se uma força eletromotriz no circuito. Esse fenômeno é chamado de efeito termoeletrico, e essa força eletromotriz é denominada potencial termoeletrico. Nos processos de tratamento térmico, os termopares utilizados nos fornos de aquecimento são principalmente termopares da classe K e da classe S. Par K: material níquel-cromo – níquel-silício; faixa de medição de temperatura a longo prazo de 0 a 9.00°C. Os materiais metálicos comuns têm preço baixo. Par S: material platina-rhódio 10 – platina; faixa de medição de temperatura a longo prazo de 0 a 1.300°C. Os materiais preciosos têm preço elevado. Levando em consideração o intervalo de medição, o grau de precisão e a relação custo-benefício dos termopares, recomenda-se que, no processo de tratamento térmico, sejam utilizados termopares do tipo S de grau II para o forno de revenimento, com um erro de medição de 2,25 a 2,75°C. Já para o forno de têmpera, recomenda-se o uso de termopares do tipo K de grau I, com um erro de medição de 2,4 a 3,2°C. (2) Para medições fora do forno, são utilizados principalmente dispositivos de medição de temperatura. O princípio da medição por infravermelho é o seguinte: todos os objetos com temperatura acima do zero absoluto emitem radiação infravermelha. Por meio de detectores infravermelhos, o sinal de potência emitido pelo objeto é convertido em sinal elétrico, que por sua vez é transformado em sinal de temperatura, permitindo assim a medição da temperatura de um objeto à distância. Como mostrado na Figura 1, dentro da mesma faixa de comprimento de onda, quanto maior a temperatura, maior será a energia irradiada pelo objeto. Os dispositivos de medição de temperatura por infravermelho utilizam exatamente esse princípio para detectar a quantidade de energia irradiada e, em seguida, calcular a temperatura real do objeto. Há vários fatores que afetam a precisão da medição, sendo os principais o grau de precisão do equipamento de medição, a distância de medição e o comprimento de onda. Entre eles, os objetos com temperaturas diferentes apresentam distribuições diferentes de energia de radiação em diferentes faixas de comprimento de onda. Quanto maior a temperatura, maior é a energia de radiação, e essa energia tende a estar nas faixas de comprimento de onda mais curtos. Portanto, para medir objetos com temperaturas mais baixas, deve-se usar equipamentos de medição com comprimentos de onda maiores, enquanto para medir objetos com altas temperaturas, devem-se usar equipamentos com comprimentos de onda menores.