化工机械制造中的机械设备自动化研究

2020-01-15孙晓春石有才浙江兴达安全科技有限公司浙江绍兴312000

化工管理 2020年6期

孙晓春石有才（浙江兴达安全科技有限公司，浙江绍兴312000）

1 机械自动化的内涵及技术构成

1.1 内涵

所谓机械自动化具体是指机器或装置，按照预先设定好的程序，通过机械的方式实现自动化控制的过程，整个过程无需人为干预，也不需要人工辅助。在化工机械制造领域中，机械自动化的运用，使传统人工手动操作的生产模式得以改变，不仅大幅度降低了操作者的劳动强度，而且还使工作效率获得进一步提升，同时机械产品的质量也得到有效保障。

1.2 技术构成

对于机械自动化而言，它是一个相对比较复杂的系统，由诸多科学技术组合而成，是一种较为先进的生产模式，其中涵盖了若干个单元，每个单元都有自己的功能和作用，如程序单元决定了系统所需完成的工作任务；传感单元可对信息进行采集和传输，确保命令的有效执行；控制单元可实时完成调节和监控，保证系统稳定运行[1]。

2 化工机械制造中机械自动化的具体应用

化工机械是化学工业生产中使用的各种机器和设备的统称，可在化工机械上完成相应的处理及反应过程，从而生产输出既定的化工产品或中间产品。由此可见，化工机械是化工生产中不可或缺的重要组成部分之一。比较常见的化工机械有过滤机、破碎机、干燥机、蒸发器、反应炉、吸附及交换设备等等。在对化工机械进行制造的过程中，为提高制造水平和生产效率，可对机械自动化中的相关技术手段进行组合应用。

2.1 CAE技术的应用

CAE是计算机辅助工程的简称，这是机械自动化中的核心技术之一，该技术在机械制造领域中的应用非常广泛。在化工机械制造中，可借助CAE技术对化工机械制造中的力学性能进行辅助计算与分析，由此可使机械产品的结构、刚度及强度达到相关要求。可用于化工机械制造的CAE 软件有ANSYS 软件、NASTRAN软件等。

（1）ANSYS软件在化工机械制造中的应用。该软件具备热瞬态分析功能，其在化工机械制造中的应用，能够快速得出机械设备在某一段运行时间内的热性能。不仅如此，ANSYS软件还有着超强的数据分析能力，经分析处理之后的数据可与其它软件进行共享，由此大幅度提升了化工机械制造过程中的数据处理水平。目前，随着化工生产过程的不断改进和优化，对化工机械的各方面性能提出更高的要求，因此精细化设计已成为化工机械制造的必然发展趋势，而想要使制造出来的化工机械产品达到精确性的目标，就必须保证产品设计的合理性，应用ANSYS软件可以使该目标得以顺利实现。

（2）NASTRAN 软件在化工机械制造中的应用。在化工机械制造中，可以运用NASTRAN软件进行热传导分析，从而达到优化机械设备热性能的目的。除此之外，很多化工机械在制造过程中采用的都是非线性的设计方法，可在机械产品的金属成型及变形分析中，对NASTRAN软件进行应用，并且还可以对部分零部件进行分析，从而了解每个部件的使用寿命，借助可视化模型，能够实现对化工机械结构的整体优化。

2.2 模糊控制的应用

模糊控制是智能控制技术的重要分支，是一种以模糊逻辑推理为基础的计算机数字控制技术，其归属于非线性控制的范畴。通过模糊控制能够对人工决策过程进行模拟，在此基础上可以实现算法控制。同时，模糊控制还能与一些先进的技术相结合，形成功能更加强大的自动化控制系统，由此可对化工机械制造过程进行有效控制。例如，模糊控制+神经网络、模糊控制+专家系统、模糊控制+遗传算法等等。近年来，随着模糊控制理论的逐步完善，出现了一些具备自学习特征的模糊控制技术，其可以按照化工机械的相关指标，完成数据分析，进而得出合理的结果，按实际需要对化工机械的结构及功能进行优化调整，不但提升了化工机械的运行稳定性，而且还使设备的运行过程变得更加安全、可靠，能显著降低化工机械生产中的事故发生几率。

2.3 CAD技术的应用

CAD是计算机辅助设计的简称，这是一种非常先进且实用的设计方法，在化工机械制造中的应用十分广泛。依托CAD能够快速完成化工机械建模，为后续的制造加工提供参考依据。通过CAD 可以在相对较短的时间内设计出化工机械产品的模型，由此可使与产品有关的信息直观呈现出来，便于产品参数的优化调整，能使制造加工过程变得更加合理。除此之外，借助3D 打印技术，可将化工机械的关键参数及模型以三维可视化的形式进行展现，不但确保了参数的精确性，而且还能大幅度提升制造效率，有助于化工机械制造成本的降低。在化工机械制造中，对3D打印技术进行运用时，操作人员可以先通过数字扫描仪，对相关参数进行扫描，然后输入到计算机系统当中，并在3D模型中，完成固化与粘合等步骤，通过复制与还原得到最终的模型。

2.4 人工神经网络的应用

人工神经网络简称ANN，它是AI 领域的研究热点之一，ANN 实质上是一种运算模型，整个模型由若干神经元互联而成。

（1）应用优势。ANN 具有如下应用优势：①自学习能力。以图像识别为例，将图像样板及识别结果输入到ANN 之后，通过自学习，ANN能够逐步学会识别类似的图像。②快速寻找最优解。在很多领域的复杂问题分析中，都需要求取最优解，由于问题本身的复杂程度较高，从而使得计算过程较为繁琐，耗时较长。而ANN能够依托计算机高速的运算能力，在相对较短的时间内，找到最优解。

（2）在化工机械制造中的应用。可以运用ANN对化工机械进行动态设计，以此来获取结构变量与动态参数之间的非线性映射关系。同时，利用ANN能够显著提升化工机械制造系统的自适应能力，由此可使机械产品的制造效率获得大幅度提升。

2.5 机械自动化应用要点

在化工机械制造的过程中，对机械自动化进行运用时，除了应当了解相关的要点之外，还应对如下事项予以注意：

（1）确保基础配套。机械自动化涵盖的内容既多且杂，如计算机、微电子、机械、控制等等，上述内容均会对化工机械制造系统的运行产生一定的影响，比如检测、控制、伺服等等。同时机械自动化的实现需要大量数据信息的支撑，所以信息处理成为化工机械制造中不可或缺的技术之一。

①为使机械自动化能够在化工机械制造领域中得到有效应用，必须保证基础配套，具体而言，应当逐步加大对基础技术的研究力度，全方位、多角度对各个工序的自动化进行分析，从而最大限度地满足化工机械自动化制造的需要。

②对化工机械产品进行自动化制造的过程中，为确保产品的各方面性能满足化工生产需要，应当对以下几个方面加以关注：计算机技术、电子信息技术、自动化装料以及重要零部件检测等等。同时，化工机械制造企业应结合自身的实际情况，对机械自动化中的数控设备进行合理运用，以此来对生产线进行完善，提高化工机械产品的整体制造水平，使制造的机械设备性能更加稳定。

（2）保证技术的实用性。在化工机械制造中应用机械自动化的相关技术时，应当确保所选的技术具有较强的实用性。对此，制造企业应将各种主流及先进的自动化技术作为首选，并对自动化技术应用中的问题进行分析，找出有效的解决方法，在充分利用原有设备的基础上，通过优化调整，提高机械制造的自动化水平，使生产出来的化工机械产品满足不同用户的使用需要。

（3）考虑成本。化工机械制造企业在对机械自动化技术进行应用的过程中，除了要考虑自动化技术应用之后，能够对生产效率带来的提升之外，还要考虑所选的技术需要投入的成本，若是成本与效益不成正比，则无法充分体现出自动化技术应有的优势，并且还会增大企业的资金压力。因此，化工机械制造企业应当对一些较为成熟的自动化技术进行选用，通过技术集成，提升机械制造水平和生产线的自动化程度。