Đo nhiệt độ hồng ngoại trong công nghiệp: nguyên lý, cách chọn hỏa kế
Đo nhiệt độ hồng ngoại (đo nhiệt độ không tiếp xúc) là phương pháp xác định nhiệt độ bề mặt vật thể bằng cách thu bức xạ hồng ngoại mà vật thể phát ra. Thiết bị dùng trong công nghiệp thường gọi là hỏa kế (pyrometer). Phương pháp này đặc biệt phù hợp với vật thể rất nóng, đang chuyển động hoặc khó tiếp cận: phôi thép, thép nóng chảy, thủy tinh, lò nung xi măng, lò đốt.
Vì sao dùng hỏa kế thay cho cặp nhiệt?
| Cặp nhiệt / RTD (tiếp xúc) | Hỏa kế hồng ngoại (không tiếp xúc) | |
|---|---|---|
| Vật thể chuyển động | Không phù hợp | Đo được, kể cả băng thép chạy nhanh |
| Nhiệt độ rất cao | Đầu đo nhanh hỏng | Đo được đến vài nghìn °C tùy dòng |
| Thời gian đáp ứng | Chậm hơn | Rất nhanh (mili giây) |
| Ảnh hưởng đến vật đo | Có thể làm xước, nhiễm bẩn | Không chạm vào vật thể |
| Lưu ý | Đo nhiệt độ bên trong môi chất | Đo nhiệt độ bề mặt, cần chọn đúng bước sóng và hệ số phát xạ |
Nguyên lý đo nhiệt độ hồng ngoại
Mọi vật có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối đều phát bức xạ; vật càng nóng bức xạ càng mạnh. Hỏa kế dùng hệ quang học hội tụ bức xạ từ một vùng đo lên đầu thu, sau đó tính ra nhiệt độ. Kết quả phụ thuộc vào hệ số phát xạ (emissivity) của bề mặt – kim loại sáng bóng phát xạ kém hơn bề mặt đã oxy hóa – nên việc chọn thiết bị và cài đặt đúng là rất quan trọng.
Các loại hỏa kế thường dùng
- Hỏa kế một màu (một bước sóng): phổ biến, phù hợp khi hệ số phát xạ ổn định.
- Hỏa kế hai màu (tỷ số): so sánh hai bước sóng nên ít bị ảnh hưởng bởi bụi, hơi nước, khói và hệ số phát xạ thay đổi – thích hợp cho thép nóng chảy, lò nung.
- Hỏa kế cáp quang: đầu quang đặt gần vùng nóng, bộ điện tử đặt xa – dùng khi môi trường quá nóng hoặc nhiễu điện từ.
- Camera nhiệt / quét dòng: cho bản đồ nhiệt của cả bề mặt, ví dụ vỏ lò quay xi măng.
Ứng dụng tiêu biểu
| Ngành | Điểm đo |
|---|---|
| Thép | Phôi trước cán, băng thép cán nóng, thép nóng chảy, lò nung phôi, tôn mạ |
| Xi măng | Lò quay, vùng nung clinker, lò nung vôi |
| Thủy tinh | Thủy tinh nóng chảy, khuôn, quá trình ủ |
| Nhiệt điện, lò đốt | Buồng đốt, ngọn lửa, lò đốt nhiên liệu |
| Nhôm, kim loại màu | Đúc, cán, ép đùn |
Trên dây chuyền thép, nhiệt độ từ hỏa kế thường được thu thập cùng dữ liệu cán để phân tích chất lượng – xem giám sát dây chuyền cán thép và hệ thống thu thập dữ liệu Iba.
Cách chọn hỏa kế phù hợp
- Dải nhiệt độ cần đo (tối thiểu – tối đa).
- Vật liệu và bề mặt (kim loại sáng, oxy hóa, thủy tinh…) để chọn bước sóng.
- Kích thước vùng đo và khoảng cách – chọn tỷ lệ quang học phù hợp để vùng đo nằm gọn trong vật thể.
- Môi trường: bụi, hơi nước, khói, nhiệt độ xung quanh – cân nhắc hỏa kế hai màu, vỏ làm mát, thổi khí bảo vệ.
- Tín hiệu đầu ra: 4–20 mA, truyền thông công nghiệp để kết nối PLC/DCS.
Thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc TMP cung cấp
TMP cung cấp hỏa kế và giải pháp đo nhiệt độ hồng ngoại của Keller (CellaTemp, CellaPort, PA, PK…) và AMETEK Land, kèm phụ kiện lắp đặt, vỏ làm mát, thổi khí. Xem: thiết bị đo lường công nghiệp.
Câu hỏi thường gặp
Hỏa kế đo được nhiệt độ bên trong vật không?
Không. Hỏa kế đo nhiệt độ bề mặt. Với thủy tinh, một số bước sóng đặc biệt cho phép đo ở lớp gần bề mặt.
Vì sao kết quả đo kim loại sáng bóng hay bị sai?
Kim loại sáng có hệ số phát xạ thấp và thay đổi, dễ phản xạ bức xạ từ nguồn khác. Nên dùng hỏa kế bước sóng ngắn hoặc hỏa kế hai màu và cài đặt hệ số phát xạ phù hợp.
Liên hệ kỹ sư TMP:
- Điện thoại / Zalo: 0917 943 068
- Email: project@tmpvietnam.com
