現(xiàn)場儀表的智能校驗(yàn)裝置開發(fā)與應(yīng)用

施學(xué)龍

（寶鋼設(shè)備檢修有限公司，上海 201900）

一、校驗(yàn)裝置的構(gòu)成

該校驗(yàn)裝置是集現(xiàn)代計(jì)量測試技術(shù)、計(jì)算機(jī)測控技術(shù)、信息管理技術(shù)于一體的移動式現(xiàn)場校驗(yàn)裝置（如圖1）。由以下四個單元構(gòu)成：由一臺恒壓式空氣壓縮機(jī)和220VAC、110VAC/220VAC、32VDC可調(diào)等多路變壓、穩(wěn)壓組成的能源供給單元；由熱工溫度、壓力、頻率和模擬量信號等組合模塊的測量與輸出組成高精度校驗(yàn)單元；由一臺BEAMAX顯示儀形成多通道、多功能、高精度智能數(shù)字顯示單元；由主控計(jì)算機(jī)、采集控制卡、打印機(jī)及標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量檢定管理軟件組成智能校準(zhǔn)管理單元。四個單元集成在可移動的車載式裝置上，構(gòu)成一整套操作性強(qiáng)、精度高、管理水平高的儀表校驗(yàn)裝置。

圖1

1.能源供給單元

（1） 校驗(yàn)裝置的供電。按現(xiàn)場實(shí)際需要，采用220VAC、50Hz或110VAC、50Hz混合型供電方式（因?yàn)閰^(qū)域內(nèi)很多是日本設(shè)備，為是110V電源制式），都能轉(zhuǎn)換成220VAC、50Hz，并且經(jīng)整流提供輸出兩路可調(diào)0～32VDC，輸出電流最大2A，最小分辨率30mA的供電，帶有4～20mA DC等標(biāo)準(zhǔn)信號的發(fā)送功能。

（2）校驗(yàn)裝置的供氣。裝置內(nèi)有一臺PUMA(18L/min)恒壓式空氣壓縮機(jī)，通過儲氣罐、減壓閥可穩(wěn)定提供氣動儀表的供氣氣源：一路為0.7MPa，兩路為0.14MPa；通過空氣定值器的調(diào)節(jié)能夠提供三路標(biāo)準(zhǔn)信號的發(fā)信，兩路為20～100kPa，一路為0～5kPa(kg/cm2)；同時提供一個外接供氣氣源的切換開關(guān)，在現(xiàn)場有氣源時可即時切換。

2.校驗(yàn)單元

校驗(yàn)系統(tǒng)采用貝美克斯公司模塊化、可擴(kuò)展的MC5校驗(yàn)系統(tǒng)，具備高精度、多功能。

（1） 溫度檢驗(yàn)：

①熱電阻 標(biāo)準(zhǔn)配置的RTD有13種，即Pt50(385)、Pt400(385)、Pt100(3923)、Pt100(3926)、Cu10(427)、Pt100(385)、Pt500(385)、Pt100(391)、 Ni100(618) 、Pt200(385)、Pt1000(385)、 Pt100(375) 、Ni120(672)。

MC5溫度模塊（ET） 還可實(shí)現(xiàn)以下功能（見表1）。

②熱電偶 13種熱電偶測量及模擬見表2。

（2） 壓力校驗(yàn)：

壓力單位作為標(biāo)準(zhǔn)單位得到支持，如Pa、hPa、kPa、MPa、 mbar、 bar、 lbf/ft2、psi、 gf/cm2、 kgf/cm2、 kgf/m2、kp/cm2、 at、 mm H2O、 cm H2O、 mH2O、 iwc、 ftH2O、mmHg、 cmHg、 mHg、 inHg、 mmHg(0℃)、 inHg(0℃)、mmH2O(4℃)、inH2O(4℃)、ftH2O(4℃)、inH2O(60°F)、mm H2O(68°F)、 inH2O(68°F）、ftH2O(68°F）、 torr、atm等。

內(nèi)、外部壓力模塊可實(shí)現(xiàn)壓力變送器、壓力傳感器的校驗(yàn)。內(nèi)部壓力模塊可直接安裝在安裝架內(nèi)，外部壓力模塊是從外部連接到MC5P上，且可與MC5校驗(yàn)儀的外部壓模塊可以相互替換，通過合理組合，以實(shí)現(xiàn)-100kPa~40MPa常用量程范圍壓力檢校。

（3）氣動調(diào)節(jié)器校驗(yàn)：

①實(shí)驗(yàn)臺與外部設(shè)備的氣路連接方式選用φ6mm、φ8mm和φ10mm進(jìn)口SCHNEIDER品牌快速接頭。此種連接方式，可防止誤接氣路（過壓或滑絲）而損壞儀表。

②氣動定值器選用日本Masoneilan(梅森)品牌，信號穩(wěn)定。

③氣動調(diào)節(jié)器還可安裝在校驗(yàn)臺的豎柱上進(jìn)行P、I、D等參數(shù)整定。

（4） 繼電器校驗(yàn)：

①能同時對多個交直流中間繼電器進(jìn)行校驗(yàn)，并且對接點(diǎn)電阻進(jìn)行測量。

②能對交、直流時間繼電器進(jìn)行校驗(yàn)。

（5） 模擬信號測量及發(fā)送（見表3）。

校驗(yàn)臺配置的MC5P可對各種參數(shù)（毫安、電壓、電阻、毫伏、頻率、脈沖、熱電偶，熱電阻）進(jìn)行檢測。同時可以發(fā)送多種信號（毫安、電壓、電阻、毫伏、頻率、脈沖、熱電偶，熱電阻）。

3.顯示單元

操作臺配置一臺BEAMAX多通道多功能高精度智能數(shù)字顯示儀，具有同時顯示多個畫面的功能。全部測量信號的顯示方式為高精度數(shù)字顯示，指示精度為0.05%FS。

4.校準(zhǔn)管理單元

系統(tǒng)采用的校準(zhǔn)管理軟件CMX是一種幫助管理文檔、計(jì)劃、分析以及最后優(yōu)化校準(zhǔn)工作的校準(zhǔn)管理軟件。CMX的可升級技術(shù)和開放式配置，允許將它和其他系統(tǒng)輕易整合在一起，形成完全適合特殊需要的一種校驗(yàn)系統(tǒng)。通過使用CMX，可以使校驗(yàn)結(jié)果具備可溯源性，不管是打印在紙上還是存在電子數(shù)據(jù)庫中。

表3 MC5常用測量及發(fā)送

二、其他功能

（1）該校驗(yàn)裝置自帶照明，并且?guī)в凶咻喌目梢苿?、有可水平調(diào)整的工作臺。該校驗(yàn)臺還保留了手動獨(dú)立校驗(yàn)的功能，可脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立使用校驗(yàn)臺的各智能功能，手動完成校驗(yàn)工作，自定義全功能的儀表校驗(yàn)要求。

（2） 根據(jù)DCS朝FCS發(fā)展的趨勢，該校驗(yàn)儀可以通過FoundationFieldbus基金會現(xiàn)場總線H1或者Profibus總線技術(shù)PA通信命令來進(jìn)行校驗(yàn)。MC5的Fieldbus現(xiàn)場總線功能包括讀取Fieldbus現(xiàn)場總線變送器的數(shù)字輸出，改變變送器的配置和進(jìn)行變送器的調(diào)整。利用MC5校準(zhǔn)Fieldbus現(xiàn)場總線變送器只需要一個人并且能將校正的結(jié)果自動歸檔。

（3）MC5可用于潮濕、充滿灰塵和溫度急劇變化的惡劣環(huán)境中，效果良好。

三、應(yīng)用及效果

2009年，寶鋼電廠為確保世博會期間安全供電，相繼安排1#350MW、0#150MW、2#350MW發(fā)電機(jī)組設(shè)備系列大修。其中，利用本裝置，檢修人員在發(fā)電機(jī)組儀表校檢現(xiàn)場取得如下效果。

（1） 校驗(yàn)軸冷水氣動式調(diào)節(jié)器（日本橫河Y43AP） 時，恰遇系統(tǒng)控制氣泵同時檢修，造成斷氣。校檢人員及時利用本裝置自帶的恒壓式空氣壓縮機(jī)提供氣源（圖1），一路經(jīng)定值器變?yōu)?60kPa，作為調(diào)節(jié)器的給定值；另一路經(jīng)定值器為0~500kPa可調(diào)，作為調(diào)節(jié)器的測量值，改變測量值，使其與定值的差分別為Δ=0%、25%、50%、75%和100%的全量程，由調(diào)節(jié)器輸出0.02~0.1MPa到裝置的BEAMAX多通道顯示儀記錄。通過CMX軟件智能分析設(shè)定，計(jì)算出調(diào)節(jié)器的P（輸出/輸入）、I(積分時間)參數(shù)值?？朔斯獾挠绊?，確保了檢修工期。

（2）汽輪機(jī)DEH（數(shù)字式電液控制系統(tǒng)） 靜態(tài)調(diào)試中，為防止調(diào)試時高壓調(diào)門大幅度開關(guān)沖擊閥座，需較穩(wěn)定的(0~15VDC可調(diào)、250mA)信號，利用本裝置的直流穩(wěn)壓源和斜坡函數(shù)發(fā)送信號功能（圖1），可方便地實(shí)現(xiàn)調(diào)試目標(biāo)。提高了信號穩(wěn)定性和勞動效率，同時提高了設(shè)備的安全可靠性。

（3） 電廠在2009年10月26日至30日接受BSI（英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會） 第三方對質(zhì)量管理體系ISO9001（2003版） 外審中，確認(rèn)了公司提供的儀表計(jì)量校檢記錄規(guī)范有效。

四、結(jié)束語

本系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)場的適用性、操作性和攜帶方面更具特點(diǎn)，已獲國家專利。