机械制造自动化的研究与应用

2012-12-19北方重工集团盾构机分公司田明飞王凯强

河南科技 2012年18期

北方重工集团盾构机分公司田明飞王凯强周阳

机械制造自动化作为先进技术的重要组成部分，既是机械制造业的重点应用技术，又是机械制造技术的发展方向。近年来，我国机械制造自动化技术得到了快速发展，机械制造的总规模和产品的总产量不断增加，中国已成为世界前三的机械制造强国。只有不断改进提高机械制造自动化技术才能振兴国家的机械制造工业。

一、机械制造自动化的优势

1.生产能力和工作质量高。机械制造自动化大多采用高精度、高灵敏度的机械化设备，由自动化控制系统进行生产过程的自动化控制，大大减少了因人为失误带来的产品质量不合格现象。在机械制造生产中，由自动化控制人员启动自动化控制系统，系统就会严格按照事先设定的生产流程进行自动化操作，大大提高了生产能力和生产效率，保证了最佳工作质量。

2.安全可靠性高。不论是自动化控制系统还是自动化设备，一般都自带事故报警、自动诊断处理等功能，当生产过程中遇到事故时，就减免了人身伤害的发生，提高了生产过程的安全性。另外，自动化设备多采用电子元器件，电子元器件相比于传统机械设备，它不存在机械磨损，使用寿命得到了大大提高，保证了自动化控制系统的可靠性。

3.改善行业的劳动形式。随着机械制造自动化程度的不断增加，人们逐渐从繁重的体力劳动转化为高知识、高技术性的脑力劳动，机械制造的产品也愈趋向于技术密集型，在改变机械制造行业的劳动形式的同时，也大大促进工业现代化的发展。

4.节约能源消耗。节约能源是我国可持续发展的重要战略目标。机械制造自动化的应用，在节约人力资源的同时，也大大提高了能源的利用率。

5.自动化技术应用面广。抛开机械制造自动化产品不谈，针对产品生产过程中使用的自动化控制技术，包括自动校验、自动保护、自动报警、自动处理等，不仅仅适用于机械制造业，同样可以应用在工业、农业、建筑业等领域，其优势也同样显著。

二、机械制造自动化的发展方向

1.机电一体化。机电一体化是21世纪机械制造产品发展的必然趋势，也是机械制造自动化的延伸。只有实现机电一体化，才能更好地提高生产效率和产品质量。

2.智能化。智能化的目标就是使机械设备生产能够更加自主，就像是拥有人工智能一样，机械设备不再是完全机械化的生产，它会拥有一定的思维能力，并作出正确的处理措施。

3.微型化。机械自动化控制系统属于微电子产品，微电子产品正朝着超大规模集成的微观领域发展，未来的机械自动化控制系统体积会更小，操作会更加灵活，能耗会更低。

4.绿色化。人类的经济发展不能以破坏环境为代价，环境破坏给人们带来的影响越来越被重视，未来的机械自动化在方便生活的同时也将最大程度降低对环境的破坏。

5.模块化。随着机械制造工业规模的不断扩大，涉及的设备种类、技术工种也越来越多，单独的企业或厂家往往不能完成整个机械生产流程。机械制造自动化流程就需要划分为大小不一的模块，分别由专业的部门或企业来完成，通过多方配合实现大规模的机械自动化生产。

6.网络化。随着计算机技术的发展，网络已经融入到生活、生产的各个角落。机械制造自动化每一环节可以通过网络将数据汇总到远程控制终端，由计算机进行实时分析并进行控制。

三、机械制造自动化在化工生产中的应用

本文，笔者以化工生产中常见的锅炉汽包为例，阐述机械制造自动化系统对锅炉汽包的控制过程。锅炉汽包是化工生产中生产蒸汽的常用设备，汽包内水位控制是控制化工生产工艺质量的关键。水位过低，蒸汽量产出不足；水位过高，蒸汽含水也随之增高，蒸汽质量达不到标准要求。因此，使用自动化控制技术，保证锅炉汽包内的水位是十分必要的。锅炉汽包水位自动化控制系统多种多样，常见的有单冲量控制系统和双冲量控制系统。

1.单冲量控制系统。该系统利用监测装置实时监测汽包内的水位，根据实时水位量来控制给水阀是否为汽包给水。这种方式是最简单的锅炉汽包控制系统，系统控制原理如图1所示。

图1 单冲量控制系统控制原理

2.双冲量控制系统。影响锅炉汽包水位控制的关键因素是假水位现象，假水位现象的出现导致蒸汽负荷波动较大，难以准确把握增加水量、维持物料平衡的时机。单冲量系统就不能满足生产需要，采用双冲量控制系统就可以通过前馈蒸汽流量监测，根据产出蒸汽的量对水位控制实施反馈控制，避免了虚假水位的影响。其控制原理如图2所示。