JP2011191205A - 放射温度計の健全性チェック方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オンラインで連続的かつ経済的に放射温度計の健全性をチェックすることが可能な放射温度計の健全性チェック方法および装置の提供。
【解決手段】ヒータ３により加熱した鋼板１の温度をモデル計算により推定する出側温度推定モデル２０と、放射温度計４により測定した温度と出側温度推定モデル２０により推定した温度との偏差をチェックする偏差チェック手段２１とを含む健全性チェック装置６である。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板の加熱処理等における温度フィードバック（以下、「ＦＢ」と称す。）制御等に使用される放射温度計の健全性チェック方法および装置に関する。

鋼板の加熱処理等における温度ＦＢ制御に使用されている放射温度計は、その測定精度が温度ＦＢ制御精度に直結する。使用環境によっては、測温経路に介在するものの汚れにより、透過率や反射率等が低下し、温度計信号レベルが低下、すなわち測温温度が低めに観測される。この状態で温度ＦＢ制御を継続した場合、実温が目標温度を超過して制御されてしまうことになり、当該プロセス所望の温度制御精度を保てなくなる恐れがある。

従来、このような問題を解決する技術として、例えば特許文献１，２に記載のものが知られている。特許文献１には、放射温度計の他に消耗型熱電対を溶綱に間欠的に浸漬し、熱電対の測温値に基づき放射温度計の測温値を補正することが記載されている。また、特許文献２には、放射温度計ユニット内に常用温度計と補償用温度計とを設け、補償温度計の計測出力値により常用温度計の出力値を校正することが記載されている。

特開２００２−１４６４２６号公報 特開２００８−１４５１３３号公報

ところが、特許文献１に記載のように接触式の温度計を併用する方法は、本来接触式の温度計を利用することが困難であるために放射温度計を使用するところであるため、オンラインで測定する場合は接触により鋼板に模様や疵等が発生するといった悪影響を及ぼすことになる。そのため、許容頻度で散発的にしか測定を行うことができない。また、特許文献２に記載のように温度計を２重に備えることは経済性の観点からハードルが高い。

このように、従来の方法では、経済的にオンラインで常時監視することはできず、連続稼働設備においては、許容される頻度での校正タイミングの前に、温度計の精度悪化に気付かずに当該プロセスの温度条件から逸脱し、プロセスの成果物に悪影響を与えてしまう危険性がある。

そこで、本発明においては、オンラインで連続的かつ経済的に放射温度計の健全性をチェックすることが可能な放射温度計の健全性チェック方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の放射温度計の健全性チェック方法は、加熱装置により加熱した加熱対象物の温度を放射温度計により測定すること、加熱装置により加熱した加熱対象物の温度をモデル計算により推定すること、放射温度計により測定した温度とモデル計算により推定した温度との偏差をチェックすることを含むことを特徴とする。

本発明によれば、放射温度計により加熱対象物の温度を実測定し、この実測定している加熱対象物の温度をモデル計算により推定し、この推定温度と実測定値との偏差をチェックすることで、放射温度計の健全性をオンラインで連続的にチェックすることが可能となる。

ここで、放射温度計は、加熱装置による加熱対象物の加熱後の温度を測定し、この測定結果と温度目標値との偏差から加熱装置の出力値を算出し、加熱装置へ出力指令するために用いられるものとすることができる。これにより、加熱処理における加熱温度を放射温度計により正確に測定した加熱対象物の温度に基づいて高精度にフィードバック制御することができる。

また、本発明の放射温度計の健全性チェック方法は、チェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報を発することが望ましい。これにより、放射温度計の測定値異常を警報により通知することができる。

本発明の放射温度計の健全性チェック装置は、加熱装置により加熱した加熱対象物の温度をモデル計算により推定する温度推定モデルと、放射温度計により測定した温度と温度推定モデルにより推定した温度との偏差をチェックする偏差チェック手段とを含むものである。

本発明によれば、放射温度計により加熱対象物の温度を実測定し、この実測定している加熱対象物の温度を温度推定モデルによってモデル計算により推定し、この推定温度と実測定値との偏差を偏差チェック手段によりチェックすることで、放射温度計の健全性をオンラインで連続的にチェックすることが可能となる。

また、本発明の放射温度計の健全性チェック装置は、チェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報を発する警報手段をさらに含むものであることが望ましい。これにより、放射温度計の測定値異常を警報により通知することができる。

（１）加熱装置により加熱した加熱対象物の温度を放射温度計により測定し、加熱装置により加熱した加熱対象物の温度をモデル計算により推定し、放射温度計により測定した温度とモデル計算により推定した温度との偏差をチェックすることにより、温度計を２重にする等の追加のハード機構を必要とせず、経済的にオンラインで連続的に放射温度計の健全性チェックを実施することが可能となり、放射温度計の測定値異常による温度フィードバック制御の精度の悪化に気付くことができる。または、加熱効率の悪化等によっても異常が検出されるので、放射温度計以外の要因であっても異常に気が付くことができ、対応することが可能となる。

（２）チェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報を発することにより、温度フィードバック制御の精度の悪化を早期に知ることが可能となり、早期に対応することが可能となる。

本発明の実施の形態における鋼板表面処理ラインの概略構成図である。

図１は本発明の実施の形態における鋼板表面処理ラインの概略構成図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態における鋼板表面処理ラインには、鋼板１を連続的に搬送する搬送ローラ２、加熱対象物としての鋼板１を加熱処理する加熱装置としての近赤外線（ＮＩＲ）ヒータ（以下、「ヒータ」と称す。）３と、鋼板１の温度をヒータ３の出側において非接触で測定する放射温度計４と、ヒータ３の加熱温度を制御する温度制御装置５と、放射温度計４の健全性をチェックする健全性チェック装置６とを有する。

ヒータ３は、有機樹脂等の塗付液が塗付された鋼板１を加熱し、表面処理後の乾燥や成膜化等を行うためのものである。なお、ヒータ３はＮＩＲの他、抵抗加熱や赤外線加熱等の方式のものを用いることが可能である。放射温度計４は、ヒータ３による加熱処理後の鋼板１の温度を非接触で測定するものである。

温度制御装置５は、放射温度計４による測定結果と温度目標値との偏差からヒータ３の出力値（以下、「温度ＦＢ制御出力値」と称す。）を算出する温度ＦＢ制御手段１０を有する。

健全性チェック装置６は、ヒータ３により加熱した鋼板１の温度をモデル計算により推定する温度推定モデルである出側温度推定モデル２０と、放射温度計４により測定した温度と出側温度推定モデル２０によるモデル計算により推定した温度との偏差をチェックする偏差チェック手段２１と、チェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報を発する警報手段２２とを有する。

出側温度推定モデル２０は、ヒータ３の出力実績、ヒータ３の入側温度（推定値）、鋼板１のサイズ（板幅、板厚）、通板速度（ライン速度）、比熱、比重および体積や、ヒータ３の加熱効率等から一般的な演算によりヒータ３の出側での鋼板１の温度を推定する。なお、出側温度推定モデル２０は、定周期（例えば、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）により２０ｍｓｅｃ．周期）に実行される。

偏差チェック手段２１は、放射温度計４により測定した温度と出側温度推定モデル２０によるモデル計算により推定した温度との偏差をチェックし、その偏差が所定期間、所定以上の乖離が生じた場合には、閾値判定により警報手段２２により自動的に警報を発するものである。なお、偏差チェック手段２１は、モデル精度および温度計測定精度によっては、それぞれの値を平均値処理する等の処置を行うものとすることが望ましい。

上記構成の鋼板表面処理ラインでは、鋼板１を連続的にヒータ３に通板して加熱処理を行うに際し、温度制御装置５は、ヒータ３の出側の放射温度計４により測定した鋼板１の温度と温度目標値との偏差から温度ＦＢ制御手段１０により温度フィードバック制御出力値を算出し、ヒータ３へ出力する。

そして、本実施形態における健全性チェック装置６は、出側温度推定モデル２０によるモデル計算により鋼板１の温度を推定し、放射温度計４により測定した温度とモデル計算により推定した温度との偏差を偏差チェック手段２１によりチェックし、このチェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報手段２２により警報を発する。

そして、このように、警報レベルに達した場合は、放射温度計４の汚れ、その他の問題有無や、モデル誤差の要因（例えば、加熱装置内部の汚れによる加熱効率低下）等を取り除く処理を行う。

したがって、本実施形態における健全性チェック装置６では、温度計を２重にする等の追加のハード機構を必要とせず、経済的にオンラインで連続的に放射温度計の健全性チェックを実施することが可能であり、放射温度計４の測定値異常による温度フィードバック制御の精度の悪化に気付くことができる。

特に、この健全性チェック装置６では、チェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報手段２２により警報を発するので、温度フィードバック制御の精度の悪化を早期に知ることが可能であり、早期に対応することが可能である。

また、この健全性チェック装置６では、加熱効率の悪化等によっても異常が検出されるので、放射温度計４以外の要因であっても異常に気が付くことができる。

なお、ヒータ３の入側温度は実測値を使用することも可能であるが、本実施形態のような鋼板表面処理ラインでは入側温度の変動要素が多いため、出側温度と同様に所望精度で測定できないケースが多い。そこで、本実施形態においては入側温度を推定する検量線を作成して推定値を用いている。

当該鋼板表面処理ラインにおいてはヒータ３の前に水槽を通過するセクションがあり、そこの水温によって板温が左右されるため、水槽温度、板厚および雰囲気温度をパラメータとして、入側温度を接触式温度計で測定した結果から検量線を作成し、操業中のこれらのパラメータの実績値から入側温度推定値を読み取ってヒータ３の入側温度として採用している。

なお、本実施形態においてはヒータ３としてＮＩＲヒータを用いているが、このＮＩＲヒータはランプ数百本が加熱源であることから少々断線しても運転継続することが可能である。このとき、ヒータ３への出力指令は断線の有無に関係なく行われ、電源（サイリスタ）の出力電圧が変わるのみである。したがって、ＮＩＲヒータの断線本数を検出し、断線状態に応じて偏差チェック手段２１の判定閾値を変化させることで対応可能である。

本発明は、鋼板の加熱処理等における温度フィードバック制御等に使用される放射温度計の健全性チェック方法および装置として有用である。

１ 鋼板
２ 搬送ローラ
３ ヒータ
４ 放射温度計
５ 温度制御装置
６ 健全性チェック装置
１０ 温度ＦＢ制御手段
２０ 出側温度推定モデル
２１ 偏差チェック手段
２２ 警報手段

Claims (6)

1. 加熱装置により加熱した加熱対象物の温度を放射温度計により測定すること、
   前記加熱装置により加熱した前記加熱対象物の温度をモデル計算により推定すること、
   前記放射温度計により測定した温度と前記モデル計算により推定した温度との偏差をチェックすること
   を含む放射温度計の健全性チェック方法。
2. 前記放射温度計は、前記加熱装置による前記加熱対象物の加熱後の温度を測定し、この測定結果と温度目標値との偏差から前記加熱装置の出力値を算出し、前記加熱装置へ出力指令するために用いられるものである請求項１記載の放射温度計の健全性チェック方法。
3. 前記チェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報を発することを特徴とする請求項１または２に記載の放射温度計の健全性チェック方法。
4. 加熱装置により加熱した加熱対象物の温度をモデル計算により推定する温度推定モデルと、
   放射温度計により測定した温度と前記温度推定モデルにより推定した温度との偏差をチェックする偏差チェック手段と
   を含む放射温度計の健全性チェック装置。
5. 前記放射温度計は、前記加熱装置による前記加熱対象物の加熱後の温度を測定し、この測定結果と温度目標値との偏差から前記加熱装置の出力値を算出し、前記加熱装置へ出力指令するために用いられるものである請求項４記載の放射温度計の健全性チェック装置。
6. 前記チェックの結果、所定期間、所定以上の乖離が生じた場合に警報を発する警報手段をさらに含む請求項４または５に記載の放射温度計の健全性チェック装置。

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