熱工計(jì)量的自動(dòng)檢定技術(shù)發(fā)展分析

黃思航

摘 要：熱工計(jì)量的自動(dòng)檢定結(jié)果是決定企業(yè)機(jī)電組能否正常運(yùn)行的重要依據(jù)，大型機(jī)組在核算經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)來源均為熱工計(jì)量儀的檢測(cè)結(jié)果。儀表的技術(shù)經(jīng)過了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的演變發(fā)展，從最開始只能簡(jiǎn)單測(cè)量工藝參數(shù)、只顯示數(shù)據(jù)到如今儀表可以反映數(shù)據(jù)變化趨向并聯(lián)網(wǎng)分析，儀器的功能和作用已經(jīng)發(fā)生了巨大變革。熱工計(jì)量儀在企業(yè)的各生產(chǎn)部門中被廣泛應(yīng)用，它能準(zhǔn)確地測(cè)量儀器的溫度狀況，為部門實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度變化提供可靠數(shù)據(jù)。從目前來看，熱工計(jì)量儀具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Γ饕w現(xiàn)在軟檢定技術(shù)中，用熱工計(jì)量儀檢測(cè)出可以確定的數(shù)據(jù)，從而推斷出無法檢測(cè)的數(shù)據(jù)將成為未來儀器溫控的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：熱工計(jì)量；自動(dòng)檢定技術(shù)；概述；原理；應(yīng)用；發(fā)展

中圖分類號(hào)：U415.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）20-0025-02

隨著我國科技水平和民眾生活質(zhì)量的顯著提高，熱工自動(dòng)化技術(shù)也因此得到了快速的發(fā)展，取得了很高的成就，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)起到了非常重要的作用。以目前的形勢(shì)來看，我國的能源供應(yīng)愈趨緊張，國民生活也因此遭受了不小的負(fù)面影響?，F(xiàn)在，如何節(jié)省能源消耗、提高能源利用率成為了亟待解決的問題。我國的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了向大容量、高參數(shù)單元機(jī)組邁進(jìn)的目標(biāo)，但為了適應(yīng)更新、更高的要求，就需要實(shí)現(xiàn)電氣運(yùn)行自動(dòng)化，因此對(duì)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)也提出了更高的要求。目前，熱工計(jì)量自動(dòng)檢定技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電廠運(yùn)行當(dāng)中，它的發(fā)展前景也已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。

1 儀器儀表技術(shù)的發(fā)展概述

儀表一直是人類生產(chǎn)生活中常常會(huì)運(yùn)用到的工具，早期的儀表僅僅只能測(cè)量出比較粗略的參數(shù)（如物理課常見的電阻表、電壓表等），而且數(shù)據(jù)不具有時(shí)效性，稍不留神就無法記錄下準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。不僅如此，由于過去通訊技術(shù)不夠發(fā)達(dá)，儀表記錄下來的數(shù)據(jù)不能及時(shí)傳遞到較遠(yuǎn)的地方，如此一來就不利于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也就無法及時(shí)處理問題。隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代儀表不僅能夠準(zhǔn)確、詳細(xì)地顯示任何時(shí)間的數(shù)據(jù)，而且可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)迅速傳遞到控制中心或任何需要的機(jī)構(gòu)[1]。目前，儀表儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的主要載體是內(nèi)存卡或U盤，在科技飛速進(jìn)步的今天，一枚容量在64G的內(nèi)存卡或U盤的售價(jià)僅百元左右，而其可存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)總量卻達(dá)到了將近6.4×字節(jié)（1個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字只占用1字節(jié)。因算法不同，標(biāo)注64G空間的儲(chǔ)存介質(zhì)實(shí)際空間僅有58G左右），也就是說，從開始使用以來的所有記錄數(shù)據(jù)都可以保存下來，并且內(nèi)存卡或U盤小巧輕便，易于攜帶。以往的儀器儀表不能有效對(duì)抗電流干擾，穩(wěn)定性較差，而現(xiàn)在的電子儀表采用了脈寬調(diào)制技術(shù)后，已經(jīng)具備了極強(qiáng)的抗干擾能力。

2 熱工計(jì)量的自動(dòng)檢定技術(shù)原理

熱工計(jì)量自動(dòng)檢測(cè)的原理是將測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)物理量（壓力、溫度、水位等）轉(zhuǎn)換為測(cè)量儀器能夠接收并顯示的電子信號(hào)，為接下來的自動(dòng)控制系統(tǒng)提供相關(guān)參數(shù)[2]。自動(dòng)檢定的熱工計(jì)量參數(shù)可以作為監(jiān)測(cè)電機(jī)組工作是否正常的重要依據(jù)，也是電機(jī)組工作人員分析事故、核算成本的數(shù)據(jù)來源。熱工計(jì)量的自動(dòng)檢定系統(tǒng)有兩個(gè)組成部分：可調(diào)節(jié)電源；數(shù)字電壓表，這兩部分各設(shè)有專用插座已提供單獨(dú)的電力輸出。經(jīng)測(cè)量產(chǎn)生的訊號(hào)通過各開關(guān)進(jìn)入到采樣數(shù)表，數(shù)表將收集到的數(shù)據(jù)排列、分析、整合好之后，通過專用纜線或無線的方式傳送到計(jì)算機(jī)終端，計(jì)算機(jī)按照既定程序，結(jié)合收集到的數(shù)據(jù)，控制調(diào)功器的輸出功率，最終保證監(jiān)控目標(biāo)在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行升溫變化，以確保檢定工作能夠順利開展，并將檢定過程的所有參數(shù)都顯示出來，可以打印或者保存在電腦中以便后期查閱。

具體工作原理，如圖1所示。

可以看出，被測(cè)信號(hào)是從多路開關(guān)進(jìn)入到采樣數(shù)表這一步驟的，數(shù)表通常將采樣值用通信電纜傳遞到遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在程序要求的基礎(chǔ)上，用主機(jī)箱限制調(diào)功器的輸出功率，從而保證檢定爐或油槽等被控制的對(duì)象能夠在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行升溫變化[3]，最終保證檢定工作能夠順利開展下去。

以ZRJ-03型熱工自動(dòng)檢定系統(tǒng)為例，這是一款來自山東省的熱工計(jì)量儀，如圖2所示。

它可以有效測(cè)量熱電偶和熱電阻的溫度，這一系統(tǒng)在進(jìn)行自動(dòng)檢定熱電偶的過程中，會(huì)將標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶和需要檢測(cè)溫度的熱電偶按照相關(guān)規(guī)定放入到檢定爐中。只要將電路連接好并接通電源，就可以對(duì)熱電偶進(jìn)行檢定。檢定熱電偶時(shí)，若當(dāng)前溫度為0 ℃，就應(yīng)將熱電阻放到水槽中，水槽內(nèi)放置冰和水的混合物；如果當(dāng)前溫度為100 ℃，就應(yīng)將熱電阻放置到標(biāo)準(zhǔn)水槽或者油槽中。通電前要對(duì)相關(guān)部件和結(jié)構(gòu)再次檢查一遍，按照相關(guān)要求排查問題，然后就可以將線路連接起來并通電，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)。等到檢定完成，該系統(tǒng)會(huì)將檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)打印出來或呈現(xiàn)在顯示屏上。無論檢定結(jié)果中熱電偶是否合格，都會(huì)非常直觀的被反映在打印結(jié)果或計(jì)算機(jī)屏幕上，以通知的方式呈現(xiàn)在檢測(cè)人員眼前，檢測(cè)人員也就可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果作出相關(guān)處理。

3 熱工計(jì)量的自動(dòng)檢定技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

在熱工計(jì)量自動(dòng)檢定技術(shù)中，系統(tǒng)的熱電偶和熱電阻是作為接觸式測(cè)溫儀進(jìn)行使用的，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多數(shù)電力企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中。企業(yè)在使用熱工計(jì)量儀時(shí)必須嚴(yán)格控制其精確性，決不能因?yàn)閮x器性能的缺陷而造成數(shù)據(jù)結(jié)果的偏差，否則會(huì)影響企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量或運(yùn)行效率。在使用儀表之前，一定要嚴(yán)格檢測(cè)儀表的可靠性，及時(shí)排除故障，保證企業(yè)運(yùn)行安全。

新的計(jì)量自動(dòng)檢定系統(tǒng)是在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)后投入使用的，增加了專用的軟件操作系統(tǒng)，采用六位半數(shù)表，用低電勢(shì)掃描開關(guān)替代原有的繼電器。調(diào)節(jié)爐溫（或槽溫）時(shí)，使用功率調(diào)節(jié)器限制電流，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。在增添了徑向短爐和寬徑爐后，檢定工作就會(huì)遇到更大的困難，對(duì)穩(wěn)定性和溫度的要求也就更高，并且要同時(shí)保證即使被測(cè)目標(biāo)接觸爐壁也不會(huì)在數(shù)據(jù)上產(chǎn)生很大出入[4]。在增添了工作用鉑電阻溫度計(jì)后，就可以跟蹤測(cè)量冷端的溫度數(shù)據(jù)。如果采集到毫伏信號(hào)，就要對(duì)其進(jìn)行修正處理，從而達(dá)到冷端補(bǔ)償?shù)男Ч?。這是一種非常簡(jiǎn)單且快速的方法，不需要認(rèn)為進(jìn)行控制和干預(yù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化。除此之外，還可以使用環(huán)境溫度輸入法或者冰點(diǎn)法。利用完善后的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，還可以對(duì)系統(tǒng)認(rèn)證進(jìn)行檢定，并管理、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)結(jié)果。并且改進(jìn)后的系統(tǒng)還拓展了檢定的范圍和種類，有效提高設(shè)備利用率和檢測(cè)合格率，節(jié)能降耗，最終有效提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。

4 熱工計(jì)量的自動(dòng)檢定技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和方向

軟檢定技術(shù)是一種運(yùn)用軟件對(duì)檢定的結(jié)果進(jìn)行分析從而判斷出無法檢定數(shù)據(jù)的一種技術(shù)，以往的熱工計(jì)量檢定技術(shù)只能通過檢測(cè)的手段將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，但對(duì)于那些難以檢定或者還沒有很好的方法進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的數(shù)據(jù)卻無能為力，軟檢定技術(shù)正是為了解決這一問題而產(chǎn)生的。軟測(cè)量需要面對(duì)多個(gè)對(duì)象，以編程或組態(tài)的方式將測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行建模，通過理論公式準(zhǔn)確推算未知數(shù)據(jù)，即使數(shù)學(xué)模型中的多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，那么只要修改好模型的參數(shù)，也能通過固定的計(jì)算公式將未知數(shù)據(jù)推算出來，而儀表的功能也隨參數(shù)的變化而轉(zhuǎn)化，因此軟測(cè)量表可以適應(yīng)多種條件的通用儀表。過去的熱工計(jì)量儀表只能單輸入、單輸出，而軟檢定技術(shù)卻能夠有效改變這一不利現(xiàn)狀，它具有多輸入、多輸出的性質(zhì)，是一種新型的智能儀表。軟檢定儀表既可以專門應(yīng)用于某一項(xiàng)目，也具有廣泛的通用性，它可以由用戶自行編程，根據(jù)實(shí)際需要輸入不同的指令[5]，如此一來，用戶就不必為了某一測(cè)量項(xiàng)目而單獨(dú)采購儀表，既節(jié)省了資金，也提高了效率，可謂一舉兩得。

軟檢定技術(shù)時(shí)目前儀表技術(shù)發(fā)展的最高階段，它的測(cè)量本質(zhì)面向目標(biāo)對(duì)象。進(jìn)入21世紀(jì)，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的要求越來越高，促使越來越智能的工作儀表被創(chuàng)造出來。熱工自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)在新的科技形勢(shì)下顯示出自身的重要地位，說明對(duì)計(jì)量檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的更新?lián)Q代是非常有必要的。新的熱工計(jì)量系統(tǒng)不僅提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，還降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)活動(dòng)的安全性和可靠性。

5 結(jié) 語

隨著時(shí)代的進(jìn)步，自動(dòng)化器械和技術(shù)受到了越來越多的重視和青睞，特別是對(duì)于電力行業(yè)來說，自動(dòng)化不僅保證了生產(chǎn)效率，還保證了生產(chǎn)安全。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為熱工計(jì)量的自動(dòng)檢定技術(shù)的有效應(yīng)用提供了切實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)將電子技術(shù)和自動(dòng)化數(shù)字成果完美融合在一起，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和及時(shí)性，因此，熱工計(jì)量技術(shù)的未來發(fā)展也應(yīng)以計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步為基礎(chǔ)，力求做到更快、更精確、更方便。

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