機(jī)械工程自動(dòng)化儀表裝置的應(yīng)用研究

王帶領(lǐng)

摘要：隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展和現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的不斷完善，自動(dòng)化產(chǎn)品和技術(shù)在各行業(yè)中的地位和作用日益突出。自動(dòng)化儀表裝置作為自動(dòng)化產(chǎn)品的重要組成部分，在保證生產(chǎn)設(shè)備安全正常運(yùn)行、避免安全事故上有著至關(guān)重要的作用，這就要求自動(dòng)化儀表裝置具有極高的性能。本文在此重點(diǎn)探討了自動(dòng)化儀表裝置在壓力表校準(zhǔn)中的應(yīng)用，旨在給相關(guān)企業(yè)提供一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；自動(dòng)化儀表裝置；應(yīng)用；壓力表校準(zhǔn)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在石油、冶金、熱電廠等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，特別是自動(dòng)化儀表，它不僅能保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性，而且能提高生產(chǎn)效率，因此要加強(qiáng)自動(dòng)化儀表裝置運(yùn)行維護(hù)管理和校準(zhǔn)。

自動(dòng)化儀表裝置作為熱電廠等自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要由傳感器、變送器和顯示器三部分構(gòu)成。其中，傳感器主要是利用各種信號(hào)搜集模擬信息，變送器主要是將搜集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)（4至20mA），并發(fā)送至PLC（即可編程序控制器），顯示器主要是把最終結(jié)果顯示出來(lái)?？傊?，自動(dòng)化儀表是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。本文分為兩個(gè)部分，第一部分分析了機(jī)械工程自動(dòng)化儀表裝置設(shè)計(jì)及安裝改進(jìn)；第二部分主要探討了機(jī)械工程自動(dòng)化儀表裝置的應(yīng)用。

一、機(jī)械工程自動(dòng)化儀表裝置設(shè)計(jì)及安裝改進(jìn)

（一）機(jī)械工程自動(dòng)化儀表裝置設(shè)計(jì)原則

一方面，選取合適的自動(dòng)化儀表裝置。儀表裝置質(zhì)量不僅關(guān)系到自身的安全運(yùn)行和維修管理，而且還影響到監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，因此儀表技術(shù)人員要根據(jù)市場(chǎng)行情、工廠實(shí)際需要、經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)方面選取合適的儀表裝置型號(hào)，如數(shù)字顯示報(bào)警儀，它的優(yōu)點(diǎn)是顯示直觀、性能穩(wěn)定、校準(zhǔn)方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等，為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。另一方面，選擇最優(yōu)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝要遵循一定的原則：①簡(jiǎn)單實(shí)用。根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單、合適的系統(tǒng)方案，既能避免浪費(fèi)，也便于運(yùn)行維護(hù)管理；②自動(dòng)化程度高。對(duì)工廠所有設(shè)備的溫度、電壓等參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理；③經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。在選取最佳設(shè)計(jì)方案時(shí)，要從經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用性出發(fā)，選取物美價(jià)廉的儀表裝置。

（二）自動(dòng)化儀表裝置安裝

安裝作為保證自動(dòng)化儀表裝置質(zhì)量的重要內(nèi)容，要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保證安裝質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，在安裝自動(dòng)化儀表裝置時(shí)，要按照儀表裝置安裝使用說(shuō)明書(shū)結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)合理安裝，保證儀表裝置自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。此外，自動(dòng)化儀表裝置安裝要注意以下幾點(diǎn)：①盡可能減少接線端子，避免因振動(dòng)、腐蝕等造成故障，提高系統(tǒng)的安全性能；②測(cè)量溫度的保護(hù)管最好使用直性護(hù)管（未固定），便于拆裝，同時(shí)也便于更換；③通常情況下液位轉(zhuǎn)換電極選用絕緣軟線，如聚四氟乙烯。根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)行不同的安裝方案，保證自動(dòng)化儀表裝置安裝質(zhì)量，為其安全運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。

二、機(jī)械工程自動(dòng)化儀表裝置的應(yīng)用分析

（一）儀表裝置自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)應(yīng)用

儀表裝置自動(dòng)化校準(zhǔn)流程為：儀器預(yù)熱→儀器初始狀態(tài)設(shè)置，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量→數(shù)據(jù)信息分析→自動(dòng)保存歷史數(shù)據(jù)并形成校準(zhǔn)證書(shū)。具體來(lái)說(shuō)主要如下：

第一，儀表裝置預(yù)熱。根據(jù)儀表安裝校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)機(jī)預(yù)熱工作，接著和488電纜等硬件設(shè)備連接起來(lái)，然后開(kāi)啟系統(tǒng)，對(duì)電熱廠所要監(jiān)測(cè)設(shè)備的地址進(jìn)行掃描，并根據(jù)地址確定相應(yīng)的配置方案。

第二，儀表校準(zhǔn)自動(dòng)化系統(tǒng)初始設(shè)置。先進(jìn)入系統(tǒng)測(cè)試主界面（其特點(diǎn)為簡(jiǎn)單明了、實(shí)用），然后在初始化模塊界面上對(duì)被檢測(cè)的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置（主要是被測(cè)設(shè)備的GPIB地址，并確定其是否是第一次測(cè)試，避免因異常情況造成數(shù)據(jù)丟失），只需選擇校準(zhǔn)、被檢測(cè)設(shè)備名稱即可。

第三，數(shù)據(jù)信息采集模塊。這一模塊的主要內(nèi)容有儀器設(shè)備狀態(tài)設(shè)置、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集以及分析、測(cè)試數(shù)據(jù)保存等。系統(tǒng)管理人員根據(jù)實(shí)際工作需要結(jié)合人工測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)下載采樣時(shí)間、測(cè)量數(shù)值、功能選取、儀器設(shè)備初始值設(shè)置等功能模塊，同時(shí)也可根據(jù)相關(guān)說(shuō)明書(shū)利用SCPI語(yǔ)言編程各功能模塊，自動(dòng)完成儀器設(shè)備檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、分析以及保存等工作，且對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)用不同顏色標(biāo)識(shí)出來(lái)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。

第四，自動(dòng)保存歷史數(shù)據(jù)并生成校準(zhǔn)證書(shū)。工作人員在校準(zhǔn)證書(shū)生成模塊上輸入被測(cè)量設(shè)備名稱及校準(zhǔn)信息等，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)保存歷史數(shù)據(jù)并生成校準(zhǔn)證書(shū)，為校準(zhǔn)人員提供參考依據(jù)，并減輕工作負(fù)擔(dān)。

（二）熱電廠主要自動(dòng)化儀表應(yīng)用

第一，測(cè)溫儀表。目前熱電廠使用的測(cè)溫儀表主要有熱電偶溫度計(jì)和熱電阻溫度計(jì)兩種。其中，熱電偶溫度計(jì)通常情況下是對(duì)鍋爐煙氣溫度、鍋爐汽包溫度和汽機(jī)主氣溫度等進(jìn)行溫度測(cè)試，在這個(gè)過(guò)程中要對(duì)熱電偶溫度計(jì)進(jìn)行全面的監(jiān)控，避免寄生電動(dòng)勢(shì)現(xiàn)象發(fā)生，保證溫度測(cè)量的正確性。熱電阻溫度計(jì)主要用于500攝氏度以下溫度測(cè)量中，最低可達(dá)到零下200攝氏度以下。它主要由熱電阻、顯示儀表和連接導(dǎo)線構(gòu)成，利用鉑熱電阻等溫度變化而得知被測(cè)設(shè)備的溫度。它通常情況下主要用于循環(huán)水溫、電機(jī)軸承溫度等低溫環(huán)境中。在這個(gè)過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：①最好采取三線制連接方式，避免受到環(huán)境的影響；②保證線路電阻符合標(biāo)準(zhǔn)值，且熱電阻工作電流要在規(guī)定值以下，減小誤差。

第二，測(cè)壓儀表。目前熱電廠中使用比較多的測(cè)壓儀表有膜盒微壓計(jì)、波紋管壓力計(jì)以及擴(kuò)散硅式壓力變送器等。其中，膜盒微壓計(jì)主要用于送風(fēng)系統(tǒng)、尾部煙道等壓力測(cè)量，波紋管壓力計(jì)主要用于鍋爐蒸汽壓力測(cè)量；而擴(kuò)散硅式壓力變送器利用集成電路技術(shù)，測(cè)量壓力轉(zhuǎn)換精確度較高，主要是對(duì)高壓蒸汽進(jìn)行壓力測(cè)量。

第三，流量?jī)x表。目前電熱廠中常見(jiàn)的流量?jī)x表有容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)和微機(jī)型數(shù)字流量計(jì)。其中，容積式流量計(jì)（如旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)等）主要用于鍋爐燃油流量測(cè)量中，利用儀表殼中的轉(zhuǎn)子來(lái)確定流量大小，如果流量大，那么轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速快。差壓式流量計(jì)主要用來(lái)測(cè)量鍋爐蒸汽的流量，其工作原理是通過(guò)流體流動(dòng)產(chǎn)生差壓，而差壓與其流速有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，然后計(jì)算出流量。微機(jī)型數(shù)字流量計(jì)具有在線監(jiān)控、保存及預(yù)警、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，已成為熱電廠自動(dòng)化儀表應(yīng)用的必然趨勢(shì)。

第四，物位儀表。目前電熱廠中物位儀表主要有電容式物位傳感器和超聲波物位傳感器等。其中，電容式物位傳感器具有操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)靈活等特點(diǎn)，主要用于清水池、水箱等液位測(cè)量。超聲波物位傳感器的工作原理是通過(guò)在粉體表面發(fā)射超聲波，然后經(jīng)過(guò)反射由傳感器接收，接著根據(jù)超聲波往返時(shí)間計(jì)算出粉體表面與傳感器之間的距離。

（三）自動(dòng)化儀表裝置應(yīng)用于壓力表校準(zhǔn)

壓力表作為電熱廠等大型工業(yè)中的重要設(shè)備，在保證安全生產(chǎn)上有著不可或缺的作用，因此加強(qiáng)壓力表校準(zhǔn)是十分必要的。

第一，在線自動(dòng)校準(zhǔn)預(yù)期。在線自動(dòng)校準(zhǔn)預(yù)期是儀表自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，在保證儀表裝置與實(shí)際生產(chǎn)流程計(jì)量相一致、減少儀表裝置運(yùn)行維護(hù)成本上有著十分重要的意義。在進(jìn)行在線標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所有壓力儀表裝置選取合適的預(yù)期參數(shù)，如某熱電廠的校準(zhǔn)壓力在0至10000帕之間，對(duì)比精確度在1.6%至1.7%之間。則在線自動(dòng)校準(zhǔn)預(yù)期目標(biāo)就是保證壓力儀表安全有效運(yùn)行，且有兩種方案，比較常用的一種是實(shí)用型，另一種是比較理想化的校準(zhǔn)對(duì)比，在實(shí)際工作中使用較少。

第二，做好校準(zhǔn)準(zhǔn)備工作。在利用自動(dòng)化儀表裝置系統(tǒng)對(duì)電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)前，要準(zhǔn)備好相關(guān)材料：一是打孔器。選取適合具體儀器設(shè)備的專用打孔器；二是標(biāo)準(zhǔn)表。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表裝置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定標(biāo)準(zhǔn)表的精確度和量程；三是校準(zhǔn)對(duì)比記錄。利用儀表自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)每一次測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行對(duì)比分析，不僅可以掌握儀表裝置的工作狀態(tài)，而且可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)管理。

第三，注意事項(xiàng)。主要是校準(zhǔn)路線選取問(wèn)題，以儀表裝置地址為依據(jù)，選取適合的巡檢線路，一天要巡檢兩次以上，且在檢查時(shí)特別要注意關(guān)閉氣源，且要把過(guò)濾器減壓閥接頭給擰開(kāi)，不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而且可以避免不必要的損失。此外，在拆卸孔板、儀表裝置等設(shè)備時(shí)，要特別注意放置方向，同時(shí)在安裝時(shí)要嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)等要求執(zhí)行，保證儀表裝置的正常運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化儀表主要是對(duì)工廠中電壓、電流、溫度等進(jìn)行精細(xì)的測(cè)量，保證工廠生產(chǎn)過(guò)程的安全性和質(zhì)量，在工業(yè)生產(chǎn)中有著至關(guān)重要的作用，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化儀表在工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。廠家要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出質(zhì)量高、相對(duì)簡(jiǎn)單且技術(shù)含量高的儀表設(shè)備，同時(shí)加強(qiáng)自動(dòng)化儀表測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)開(kāi)發(fā)，不僅可以降低自動(dòng)化儀表校準(zhǔn)時(shí)間和成本，而且可以為企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備提供數(shù)據(jù)參考，保證生產(chǎn)的安全性和效率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

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