機(jī)械工程自動(dòng)化儀表裝置的應(yīng)用分析

陳志瑞

（寧夏隆基寧光儀表股份有限公司，寧夏 銀川 750001）

機(jī)械工程自動(dòng)化，即借助學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)技術(shù)以及知識(shí)等，促使機(jī)械工程能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化與信息化目標(biāo)。在社會(huì)快速發(fā)展過程中，人們開始不斷關(guān)注機(jī)械自動(dòng)化，其已經(jīng)成為工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。為了保證機(jī)械自動(dòng)化趨勢(shì)以及要求得到充分滿足，應(yīng)該配套裝配自動(dòng)化儀表等設(shè)備，并不斷進(jìn)行推廣與應(yīng)用。確保自動(dòng)化儀表精準(zhǔn)性能夠充分滿足相關(guān)要求，這也是機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的客觀要求。

1 自動(dòng)化儀表概述

1.1 自動(dòng)化儀表的內(nèi)涵

自控控制儀表主要組成部分有執(zhí)行模塊、控制模塊與檢測(cè)模塊。自控儀器還可以分成執(zhí)行器與傳感器。一般液位、流速、壓力、溫度等參數(shù)，基于測(cè)量變送器作用能夠進(jìn)行電壓信號(hào)或是電流信號(hào)轉(zhuǎn)化，并通過控制模塊進(jìn)行顯示控制或記錄，借助接收控制對(duì)閥門情況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而對(duì)相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)間接控制。

輔助儀表需要具備顯示、計(jì)算、參考、轉(zhuǎn)換以及其他工作性能，在生產(chǎn)實(shí)踐中能夠?qū)Κ?dú)立回路展開單獨(dú)控制，同時(shí)能夠利用可編程邏輯控制器對(duì)復(fù)雜局部參數(shù)進(jìn)行有效控制，并利用集散控制體系監(jiān)控整體情況，進(jìn)而有效提高企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量。在傳統(tǒng)自控儀表方面，例如二次儀表等，開展分類工作時(shí)，可以根據(jù)自動(dòng)原則完成工作。在檢測(cè)傳輸設(shè)備方面，可以根據(jù)測(cè)量工作實(shí)際情況，把自控儀表分為液位、流量、溫度等類型檢測(cè)儀表。

1.2 自動(dòng)化儀表的作用

（1）及時(shí)進(jìn)行危險(xiǎn)性警報(bào)。在工藝裝置中，對(duì)自動(dòng)化儀表和自動(dòng)報(bào)警平臺(tái)進(jìn)行連接處理，開展生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，若是安全儀表發(fā)現(xiàn)數(shù)值與數(shù)據(jù)波動(dòng)程度較大時(shí)，則關(guān)聯(lián)安全報(bào)警器能夠及時(shí)進(jìn)行警報(bào)，提示工作人員相關(guān)環(huán)節(jié)或設(shè)備發(fā)生故障。技術(shù)人員結(jié)合數(shù)據(jù)波動(dòng)情況對(duì)相關(guān)變化進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)故障因素變化進(jìn)行充分掌握，及時(shí)確定故障部位，有效控制不良影響。（2）有效保證自動(dòng)化程度。機(jī)械工程的自動(dòng)化儀表在未來(lái)發(fā)展過程中將會(huì)不斷提高自動(dòng)化程度，在科技水平不斷提高的過程中，會(huì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷融合，借助計(jì)算機(jī)對(duì)平臺(tái)監(jiān)督工作以及自動(dòng)化儀表進(jìn)行操控，同時(shí)借助相關(guān)操作實(shí)現(xiàn)應(yīng)急操作目的，充分提高自動(dòng)化儀表的自動(dòng)化程度，促使精細(xì)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

2 機(jī)械自動(dòng)化儀表設(shè)計(jì)與安裝優(yōu)化

2.1 機(jī)械自動(dòng)化儀表設(shè)計(jì)原則

首先，科學(xué)選擇自動(dòng)化儀表。自動(dòng)化儀表質(zhì)量對(duì)其維修管理以及安全運(yùn)行等方面具有直接影響，同時(shí)還會(huì)對(duì)檢測(cè)自動(dòng)化平臺(tái)工作質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。所以，技術(shù)人員應(yīng)該積極結(jié)合工廠需求、市場(chǎng)行情、經(jīng)濟(jì)效益以及其他因素對(duì)儀表型號(hào)進(jìn)行科學(xué)確定。例如數(shù)字顯示報(bào)警儀，其主要特點(diǎn)就是校準(zhǔn)便捷、顯示直觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠以及性能穩(wěn)定等，為自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)夯實(shí)基礎(chǔ)。

其次，科學(xué)選擇自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。需要遵循以下原則：（1）經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。開展最佳方案選擇過程中，應(yīng)該以實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性作為切入點(diǎn)，保證儀表設(shè)備物美價(jià)廉。（2）實(shí)用簡(jiǎn)單。結(jié)合具體需求科學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案，防止發(fā)生浪費(fèi)現(xiàn)象，并便于維護(hù)管理。（3）具有較高的自動(dòng)化程度。在線監(jiān)測(cè)工廠中各個(gè)設(shè)備電壓與溫度，保證相關(guān)問題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理。

2.2 安裝自動(dòng)化儀表

在自動(dòng)化儀表中，安裝對(duì)于質(zhì)量有著直接影響，應(yīng)該積極遵循相關(guān)安裝標(biāo)準(zhǔn)，以有效提高安裝質(zhì)量?？傮w而言，開展自動(dòng)化儀表安裝過程中，應(yīng)該參看儀表安裝說明書，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)安裝，以充分提高自動(dòng)化監(jiān)測(cè)平臺(tái)穩(wěn)定性與安全性，降低系統(tǒng)運(yùn)維費(fèi)用，有效保證經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)自動(dòng)化儀表安裝過程中，應(yīng)該對(duì)以下情況加以注意：一般選擇絕緣軟線（聚四氟乙烯等）作為下液位的轉(zhuǎn)換電極。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況科學(xué)確定安裝方案，以充分提高自動(dòng)化儀表安裝效果，保證其能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

3 機(jī)械自動(dòng)化儀表應(yīng)用分析

3.1 自動(dòng)化校準(zhǔn)平臺(tái)的應(yīng)用

自動(dòng)校準(zhǔn)流程如下：（1）儀器預(yù)熱；（2）設(shè)置初始狀態(tài)，同時(shí)測(cè)量相關(guān)參數(shù)；（3）分析數(shù)據(jù)信息；（4）對(duì)歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，同時(shí)編制校準(zhǔn)證書。

首先，儀表預(yù)熱。結(jié)合儀表校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)開展開機(jī)預(yù)熱活動(dòng)，之后連接電纜以及其他硬件設(shè)備，之后將系統(tǒng)啟動(dòng)，全面掃描各個(gè)檢測(cè)設(shè)備地址，同時(shí)結(jié)合地址對(duì)相關(guān)配置方案進(jìn)行確定。

其次，對(duì)儀表校準(zhǔn)的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行初始設(shè)置。進(jìn)入平臺(tái)測(cè)試的主界面，主要特點(diǎn)就是實(shí)用、簡(jiǎn)單明了，之后基于初始化單元界面，設(shè)置被測(cè)儀表參數(shù)，主要涵蓋被測(cè)儀表GPIB 地址，同時(shí)對(duì)其是否為首次測(cè)試進(jìn)行科學(xué)確定，防止由于異常問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，選擇被測(cè)儀表名稱以及校準(zhǔn)即可。

再次，數(shù)據(jù)采集單元。該單元主要是保存測(cè)試數(shù)據(jù)、設(shè)置儀表狀態(tài)以及采集動(dòng)態(tài)信息等。管理人員應(yīng)該積極結(jié)合工作需求，并根據(jù)人工測(cè)量規(guī)范、要求、標(biāo)準(zhǔn)等，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下載，并設(shè)置儀表初始值、選取功能、數(shù)值測(cè)量等。另外，可以結(jié)合相關(guān)說明書并借助SCPI 語(yǔ)言對(duì)相關(guān)功能模塊進(jìn)行標(biāo)稱，進(jìn)而自動(dòng)開展儀器檢測(cè)、分析等工作，同時(shí)若是相關(guān)數(shù)據(jù)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，則借助相關(guān)顏色進(jìn)行標(biāo)識(shí)，進(jìn)而第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題以及處理問題。

最后，對(duì)歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，同時(shí)編制校準(zhǔn)證書。相關(guān)人員將校準(zhǔn)信息與被測(cè)儀器名稱輸入校正證書模塊中，系統(tǒng)能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)保存，并編制校準(zhǔn)證書，為相關(guān)人員提供良好依據(jù)保證，同時(shí)減少工作量。

3.2 工廠關(guān)鍵自動(dòng)化儀表的應(yīng)用

測(cè)溫儀表。測(cè)溫儀表在冶金行業(yè)與熱電行業(yè)屬于重要儀表，涵蓋熱電阻與熱電偶兩種溫度計(jì)。對(duì)于熱電偶溫度計(jì)，一般用于汽機(jī)主氣、鍋爐汽包、鍋爐煙氣等溫度檢測(cè)工作中，此過程中，應(yīng)該全面監(jiān)控該溫度計(jì)，防止出現(xiàn)寄生電動(dòng)勢(shì)問題，以有效提高溫度測(cè)量準(zhǔn)確性。對(duì)于熱電阻溫度計(jì)而言，在溫度低于500℃環(huán)境中的測(cè)試工作具有良好適用性，最低溫度是-200℃。主要部件為連接導(dǎo)線、顯示儀表與熱電阻，借助鉑熱電阻以及其他溫度變化，獲得被測(cè)儀器溫度。其在一般情況下用于電機(jī)軸承、循環(huán)水溫以及其他低溫環(huán)境的測(cè)溫工作。此過程需要對(duì)以下幾點(diǎn)加以重視：（1）確保線路電阻滿足標(biāo)準(zhǔn)值要求，同時(shí)熱電阻運(yùn)行電流應(yīng)該低于規(guī)定值，以充分控制誤差問題。（2）盡量選擇三線制連接技術(shù)，進(jìn)而控制外部環(huán)境影響程度。

測(cè)壓儀表?，F(xiàn)階段波紋管壓力機(jī)以及膜盒微壓計(jì)在工廠中應(yīng)用較為廣泛。對(duì)于膜盒微壓計(jì)，在尾部煙道、送風(fēng)系統(tǒng)等方面壓力檢測(cè)中應(yīng)用較為廣泛；而波紋管壓力機(jī)在鍋爐蒸汽的壓力測(cè)試中應(yīng)用較為廣泛。

流量?jī)x表?，F(xiàn)階段，微機(jī)型數(shù)字、差壓式以及容積式三種流量計(jì)的應(yīng)用較為廣泛。對(duì)于容積流量計(jì)，在測(cè)量鍋爐的燃油流量時(shí)應(yīng)用較為廣泛，借助儀表殼轉(zhuǎn)子對(duì)流量大小進(jìn)行確定，隨著流量增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之增加。差壓流量計(jì)在鍋爐蒸汽流量測(cè)量中具有廣泛應(yīng)用，主要工作原理是借助流體流動(dòng)形成差壓，差壓和流速之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，之后進(jìn)行流量計(jì)算。對(duì)于微機(jī)數(shù)字流量計(jì)，主要特點(diǎn)就是功能強(qiáng)大、預(yù)警與保存、在線監(jiān)控等，是自動(dòng)化儀表應(yīng)用主要發(fā)展趨勢(shì)。

物位儀表?，F(xiàn)階段，超聲波與電容式兩種物位傳感器。電容式傳感器自動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)單，在水箱、清水池以及其他液位測(cè)量中應(yīng)用較為廣泛。超聲波傳感器主要原理是，將超聲波發(fā)射到粉體表面之后，傳感器接受反射信號(hào)，并結(jié)合超聲波的發(fā)射與返回時(shí)間，對(duì)傳感器和粉體表面距離進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。

3.3 壓力表校準(zhǔn)中自動(dòng)化儀表的應(yīng)用

在科技快速發(fā)展過程中，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)獲得了良好發(fā)展空間。而壓力儀表運(yùn)行原理主要是基于真空、壓力等條件下，促使彈簧管出現(xiàn)彈性變形，進(jìn)而使管端位移，借助機(jī)械傳動(dòng)部件對(duì)位移進(jìn)行放大處理，之后向知識(shí)裝置傳送，能夠通過分度盤讀出真空量值與被測(cè)壓力值。

首先，在線校準(zhǔn)預(yù)期。（1）目的。通過有效落實(shí)在線校準(zhǔn)，促使生產(chǎn)流程的計(jì)量工作得到充分滿足，減少外檢成本。（2）儀表范圍。壓力儀表現(xiàn)場(chǎng)使用。（3）校準(zhǔn)范圍。設(shè)計(jì)為0-100MPa 以內(nèi)。（4）校準(zhǔn)精度。控制在1.55%左右。（5）預(yù)期目標(biāo)。保證在線儀表使用效率與控制效果。（6）校準(zhǔn)方案。主要涵蓋實(shí)用型以及理想型兩種校準(zhǔn)比對(duì)方案。

其次，材料準(zhǔn)備。（1）校準(zhǔn)記錄。（2）管道打孔器。（3）滿足現(xiàn)場(chǎng)壓力表量程、準(zhǔn)確度的有效、受控標(biāo)準(zhǔn)表，若干塊。

再次，在線校準(zhǔn)方案。主要涵蓋以下方面。第一，實(shí)用型校準(zhǔn)比對(duì)壓力儀表。（1）基于相同管道，在擬被校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)的壓力表合理范圍中，通過管道打孔器將導(dǎo)壓管路引出，并將截止閥安裝到該管路中間位置，截止閥為關(guān)閉狀態(tài)，并與被校準(zhǔn)表相同規(guī)格有效、受控標(biāo)準(zhǔn)壓力表以及壓力變送器安裝到截止閥后接口位置。將截止閥緩慢開啟到全開狀態(tài)，在管道中流體完全輸送到標(biāo)準(zhǔn)表中，并保持5-9min 之后，對(duì)兩塊表數(shù)值進(jìn)行讀取。（2）進(jìn)行校準(zhǔn)記錄填寫工作。第二，理想型的校準(zhǔn)對(duì)比壓力儀表，例如，制作簡(jiǎn)易、流動(dòng)壓力校檢設(shè)備，主要涵蓋以下內(nèi)容：a.對(duì)于流體介質(zhì)管，將在有現(xiàn)場(chǎng)的“截止閥1”關(guān)閉。b.對(duì)截止閥后管路進(jìn)行合理延長(zhǎng)。c.將三通安裝到延長(zhǎng)管路中。d.將在用壓力儀表（指示值0）安裝于單通接管口接口位置。e.將“截止閥2”安裝到三通丁字管接口位置。f.將“壓力校檢管”安裝到“截止閥2”后面，并與壓力校檢設(shè)備中校檢管接口連接。g.校檢設(shè)備中還設(shè)置了有效、受控的相應(yīng)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)壓力表。h.全面檢查之后，將“截止閥1”與“截止閥2”緩慢打開，達(dá)到全開狀態(tài)，保持5-9min 之后，對(duì)兩塊表數(shù)值進(jìn)行讀取。開展校準(zhǔn)記錄填寫工作。

最后，檢驗(yàn)。應(yīng)該認(rèn)真展開巡回檢查，儀表工作人員巡檢范圍較為固定，結(jié)合自身轄區(qū)內(nèi)儀表布置狀況，科學(xué)確定最佳檢查線路，巡檢頻率應(yīng)該達(dá)到2 次/d 以上。開展巡檢過程中，應(yīng)該將氣源關(guān)閉，同時(shí)將過濾器中的減壓閥接頭關(guān)閉。開展環(huán)室孔板拆卸過程中，需要對(duì)孔板方向予以注意，進(jìn)行檢查，保證之前的孔板沒有裝反。另外，確保安裝過程中的正確性，因?yàn)橹惫芏尉哂袊?yán)格要求，盡量減少管道支架，應(yīng)該避免工藝管道任意一端發(fā)生下沉問題，使得孔板環(huán)室安裝難度增加。對(duì)于拆卸儀表，應(yīng)該在明顯位置，安裝過程中做到對(duì)號(hào)入座，避免同類儀表但是量程不同的儀表出現(xiàn)安裝混淆問題，導(dǎo)致儀表故障。對(duì)于聯(lián)鎖儀表，應(yīng)該切換手動(dòng)操作模式，之后進(jìn)行拆卸處理。儀表若是以此開車順利或是成功，則代表高質(zhì)量完成儀表檢修工作，開車準(zhǔn)備充足。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，企業(yè)自動(dòng)化儀表在未來(lái)生產(chǎn)活動(dòng)中的價(jià)值會(huì)不斷提高。所以需要充分重視安裝工作以及調(diào)試工作，對(duì)工作標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)提高，對(duì)設(shè)備精準(zhǔn)度進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)該借助針對(duì)性手段，科學(xué)制定安裝方案，確保相關(guān)工作有序開展，充分促進(jìn)生產(chǎn)活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)效益。