恶劣环境下的光电传感器
发布时间：2022-11-1 16:48
发布者：工程新闻
|
激光和红光的光电传感器广泛应用于工业自动化的各个领域。清洁、无尘、干燥的环境通常是光电LED正常工作的必要条件。然而，在许多肮脏和恶劣的应用中，光学传感器是最佳的选择吗？例如，在钢厂的许多应用中，从原钢生产到进一步的冶金过程，再到铸造和热轧。除了已经提到的因素外，在许多情况下，钢铁和金属生产中存在着极端的热量。 光学全能仪光电传感器与其他工作原理相比，有一个突出的特点，就是其感应距离长。另外特别的是，它还能检测到与材料无关的物体。电感式传感器一般工作距离较短，最适合检测金属物体。电容式传感器可以在较大的距离内识别不同的材料，但它们很容易受到液体或水分等残留介质的干扰。标准的电容式传感器甚至可以通过手指触摸来激活。 除了光电可以解决的各种不同的应用外，光学传感器也被用于安全相关的功能。 传感器在高环境温度下运行 在钢铁生产过程中，很多环节都伴随着较高的环境温度。液态钢和铁的温度在1400°C(2552°F)到1536°C(2797°F)之间。 连铸和热轧时的材料温度仍在650°C（1202°F）和1250°C（2282°F）之间。这是可见的，可以通过钢色图来确定。  铸坯切割通常，光电传感器的工作环境温度最高可达55-60°C（131-140°F）。这个最高温度主要受限于传感器的光学元件规格，如激光二极管。 现在你可以认为，不建议在这种恶劣的环境下操作光电传感器。我将介绍一些方法，以确保你的光学传感器在恶劣的条件下也能可靠地工作。 检测发光金属 首先应该提供你要检测的目标的材料温度在600-700℃以下。如果你想检测温度超过700°C (1292°F)的可靠的红热或白色发光钢件，这与标准的激光或红光传感器是不一样的。红热钢发出的光比光电传感器使用的光波长相同。这可能会干扰传感器的功能。 如何在恶劣的环境中可靠地操作光电传感器？ 在极端恶劣的条件下，有不同的方法来保证光电传感器的可靠性和寿命：
光电传感器的一大优势就是射程远，这使得我们可以在距离目标物体一定距离的情况下进行安装。通过这种方式可以大大降低被检测物体的热辐射影响。很多时候，远程安装会使传感器在室温下工作。然而，在炎热地区，钢铁生产中的这一环境温度甚至可以达到50°C（122°F）。 如果您打算以高精度检测相当小的物体，安装的最大距离可能会受到限制。为此，耐化学性玻璃纤维是合适的，可以处理高达250°C（482°F）的温度。这些预制的光纤组件可以很容易地连接到传感器上。传感器本身可以安装在阴凉和保护的地方。  Glass-fiber up to 250°C光电传感器的冷却 在钢铁生产中，传感器处使用水冷是至关重要的。除了仪器空气或清洁冷却水的成本外，还有安全方面的问题。水冷式传感器保护外壳与含式传感器相比，价格昂贵，体积庞大。由于水管爆裂而导致的漏水或洒水，都是很危险的。 因此建议大家仔细看看，光电传感器的使用和安装地点：
 多级滚轧机架 Multi-stage rolling-mill stand 扁钢的热轧 在钢铁生产过程中的很多地方，我们面对的只是暂时的大面积高温。在热轧机中，板坯经过多次粗轧机，然后继续进入多级精轧机架，轧制成最终厚度。之后，金属带进入卷取机进行卷取。 这个过程依次进行，发光材料在每个生产阶段都是有限的时间存在。直到新的板坯从再热炉中跑出来，温度又恢复了正常。  钢卷的卷绕 这里经常使用标准传感器，而且运行良好。但当出现因故停产的情况时，流程就会中断。在这种情况下，热材料有可能只是停在传感器前。由于暂时的温度过冲，传感器可能会像这张图一样损坏。  热冲击后的光电传感器照片 保护壳配件 为了防止光电传感器暂时过热，我们开发了这种通用保护外壳。  传感器外壳和保护电缆套管 如果在电缆周围使用耐热套管，可以实现额外的保护。这种套管可以直接连接到电缆压盖上。 这种由压铸铝制成的外壳为传感器提供机械保护，在许多情况下，传感器的外壳是塑料的。传感器的窗口由玻璃或PMMA组成。 另一方面，这种外壳起到了防热的作用。  带鼓风机和冷却装置的保护性外壳 我们已经将带有传感器的外壳暴露在高达160°C/320°F的温度下。试验是在烘箱中进行的，温度的影响来自四面八方。在很多实际应用中，温度对传感器位置的影响只是来自一个方向。 在没有额外冷却的情况下，在大约4-5分钟后，外壳内部被加热到60°C/140°F。所以在相当短的时间内就达到了规定的最高工作温度。如果你必须考虑较长的热冲击时间，建议使用额外的冷却。 可选择用空气或水冷却 第一次用空气进行测试，在外壳内部用高达35l/min.的速度进行冲洗，可以使温度降到5K左右（室温23℃）。 根据这个经验，我们不建议用空气制冷，因为它的效率不高。您仍然可以将压缩空气应用于外壳外侧的预设点，但它不会提供有效的降温。此时的静态气压可以提高IP防护能力。由于外壳内部的压力，不会有湿气或液体进入内部。 我们可以利用外壳底部的剩余区域，来容纳冷却通道，冷却通道上有盖子和密封圈（可选）。这里可以接水。 另一项试验表明，在水流量为2l/min，水温为8℃(普通水龙头)的情况下，可以降低100K的外壳内温度。 通过使用这少量的水，标准传感器可以在高达160°C的环境温度下连续工作。在临时过热的情况下，例如在机器故障期间，可以通过提供冷却剂来稳定传感器的温度，甚至可以降低温度。 在160°C的外壳温度下，传感器可在15分钟内冷却到最高额定温度60°C。8℃水温，2l/min流量）。 基本上，如果在紧急情况下启动水冷系统以保护传感器，这将是足够的。 保护壳的主要特点：
 |
网友评论