[01384299]高频电阻焊的焊接温度测量系统

一、任务来源 高频焊管在生产过程中,其焊接点的温度是一个重要的工艺参数,也是API标准中规定的参数之一。目前焊管公司在制定工艺卡片时,规定了各种规格焊管的焊接温度。但是在实际操作中,由于缺乏有效的测量手段,无法得到准确的焊接温度,只是凭操作工的经验,靠肉眼观察并确定温度。主要原因是在焊接点处,由于用水冷却轧辊的原因,产生了大量水汽和烟气,造成光线被干扰,原有仪表测出的温度比实际温度要相差几百摄氏度。所以必须解决焊接点温度的自动测量问题,目前,国内的焊管企业都没用很好的解决这个问题。为此,由天津理工大学与天津天管太钢焊管有限公司组成项目组进行研究。 二、应用领域和技术原理 根据现场条件采用光纤与红外测温相结合的非接触式测温方案 ,通过自修正发射率、多波长测量、分析补偿水蒸气对被测辐射能的吸收等方法克服各种干扰,实现准确测量。 主要要解决发射率不确定影响红外测温的准确性问题和水蒸气吸收辐射能造成的干扰问题。 （1）解决发射率不确定的问题可以采用比色的方法消除发射率不确定的影响。 各种辐射测温的理论基础, 都与黑体辐射定律有关, 其中最基本的是普朗克定律。课题组根据现场实际,认真分析了亮度、全辐射、单色和比色等四种测温方式,认为如采用前两种方式会有一定的测试误差,而单色测温必须要知道物体的发射率,而发射率是一个比较难测定的量。比色测温法是利用同一被测物体在两个或多个波长下辐射能量的比值（R）随温度变化这一规律来确定被测物体温度的。因为对于同一物体在其表面一点以同一角度进行测量, 发射率只是温度和波长的函数。λ1+△λ和λ2+△λ两个波段非常接近时, 可近似认为发射率基本相等, 两个波段接受到的能量比值只是温度的单一函数了。可根据这个比值来确定被测目标的温度, 而基本与被测目标的发射率无关。这就解决了前面三种测温方式中必须用目标发射率来对温度进行修正这一弊病。 （2）水蒸气吸收辐射能的问题采用避开水蒸气吸收辐射能波长的手段加以解决,选定的两波长对水汽、二氧化碳等吸收应较小, 且应一致。现场实际焊接过程中, 由于不断向焊缝喷水冷却, 因此形成一层水膜, 从水膜透过率曲线图可看出, 在1μm以上波长的辐射吸收较大, 两波长的选择应尽量避开水汽的吸收线,由此得到的工作波长应该不大于1μm。 在仪器硬件方面考虑了现场特殊性以后,还要在软件方面进行补偿。课题组采用美国威廉姆逊公司的红外测温变送器,应用ESP 算法和领先的信号稀释因子技术能有效补偿水蒸汽等干扰,实现准确的焊缝温度测量。 三、性能指标 开发出适合的焊缝温度红外测量系统实现焊管焊缝温度的准确测量,其标定检测误差为1℃,在线测温：有水蒸气及烟雾干扰与无水蒸气及烟雾干扰差别小于5℃。达到测量值相对误差小于0.5％。智能化显示控制仪表具有实时温度显示和记录以及自动化调节功能,所显示的温度曲线时间刻度在0.3 s～5 s任意可调,记录数据可以表格或曲线显示,可以根据生产需要同时输出、显示多条温度曲线（实时温度、控制温度、记录温度等）,具备方便可调的上下线报警装置,具有两路4～20 mA输出接口和计算机接口,可与控制系统、记录仪连接以及与计算机的连接。