机械工程自动化仪表装置的应用分析

2021-12-31陈志瑞

科技创新与应用 2021年27期

陈志瑞

（宁夏隆基宁光仪表股份有限公司，宁夏银川 750001）

机械工程自动化，即借助学习相关专业技术以及知识等，促使机械工程能够实现自动化与信息化目标。在社会快速发展过程中，人们开始不断关注机械自动化，其已经成为工业的发展趋势。为了保证机械自动化趋势以及要求得到充分满足，应该配套装配自动化仪表等设备，并不断进行推广与应用。确保自动化仪表精准性能够充分满足相关要求，这也是机械自动化发展的客观要求。

1 自动化仪表概述

1.1 自动化仪表的内涵

自控控制仪表主要组成部分有执行模块、控制模块与检测模块。自控仪器还可以分成执行器与传感器。一般液位、流速、压力、温度等参数，基于测量变送器作用能够进行电压信号或是电流信号转化，并通过控制模块进行显示控制或记录，借助接收控制对阀门情况进行调整，进而对相关参数实现间接控制。

辅助仪表需要具备显示、计算、参考、转换以及其他工作性能，在生产实践中能够对独立回路展开单独控制，同时能够利用可编程逻辑控制器对复杂局部参数进行有效控制，并利用集散控制体系监控整体情况，进而有效提高企业生产效率与质量。在传统自控仪表方面，例如二次仪表等，开展分类工作时，可以根据自动原则完成工作。在检测传输设备方面，可以根据测量工作实际情况，把自控仪表分为液位、流量、温度等类型检测仪表。

1.2 自动化仪表的作用

（1）及时进行危险性警报。在工艺装置中，对自动化仪表和自动报警平台进行连接处理，开展生产活动时，若是安全仪表发现数值与数据波动程度较大时，则关联安全报警器能够及时进行警报，提示工作人员相关环节或设备发生故障。技术人员结合数据波动情况对相关变化进行检测，并对故障因素变化进行充分掌握，及时确定故障部位，有效控制不良影响。（2）有效保证自动化程度。机械工程的自动化仪表在未来发展过程中将会不断提高自动化程度，在科技水平不断提高的过程中，会和计算机技术不断融合，借助计算机对平台监督工作以及自动化仪表进行操控，同时借助相关操作实现应急操作目的，充分提高自动化仪表的自动化程度，促使精细行业稳定发展。

2 机械自动化仪表设计与安装优化

2.1 机械自动化仪表设计原则

首先，科学选择自动化仪表。自动化仪表质量对其维修管理以及安全运行等方面具有直接影响，同时还会对检测自动化平台工作质量产生较大影响。所以，技术人员应该积极结合工厂需求、市场行情、经济效益以及其他因素对仪表型号进行科学确定。例如数字显示报警仪，其主要特点就是校准便捷、显示直观、经济实惠以及性能稳定等，为自动检测平台夯实基础。

其次，科学选择自动检测平台最优设计方案。需要遵循以下原则：（1）经济实惠。开展最佳方案选择过程中，应该以实用性与经济性作为切入点，保证仪表设备物美价廉。（2）实用简单。结合具体需求科学设计系统方案，防止发生浪费现象，并便于维护管理。（3）具有较高的自动化程度。在线监测工厂中各个设备电压与温度，保证相关问题能够及时发现与处理。

2.2 安装自动化仪表

在自动化仪表中，安装对于质量有着直接影响，应该积极遵循相关安装标准，以有效提高安装质量。总体而言，开展自动化仪表安装过程中，应该参看仪表安装说明书，同时根据现场实际情况进行科学安装，以充分提高自动化监测平台稳定性与安全性，降低系统运维费用，有效保证经济效益。同时自动化仪表安装过程中，应该对以下情况加以注意：一般选择绝缘软线（聚四氟乙烯等）作为下液位的转换电极。结合现场实际情况科学确定安装方案，以充分提高自动化仪表安装效果，保证其能够稳定、安全运行。

3 机械自动化仪表应用分析

3.1 自动化校准平台的应用

自动校准流程如下：（1）仪器预热；（2）设置初始状态，同时测量相关参数；（3）分析数据信息；（4）对历史数据自动保存，同时编制校准证书。

首先，仪表预热。结合仪表校准标准开展开机预热活动，之后连接电缆以及其他硬件设备，之后将系统启动，全面扫描各个检测设备地址，同时结合地址对相关配置方案进行确定。

其次，对仪表校准的自动化系统进行初始设置。进入平台测试的主界面，主要特点就是实用、简单明了，之后基于初始化单元界面，设置被测仪表参数，主要涵盖被测仪表GPIB 地址，同时对其是否为首次测试进行科学确定，防止由于异常问题导致数据丢失，选择被测仪表名称以及校准即可。

再次，数据采集单元。该单元主要是保存测试数据、设置仪表状态以及采集动态信息等。管理人员应该积极结合工作需求，并根据人工测量规范、要求、标准等，借助计算机网络进行下载，并设置仪表初始值、选取功能、数值测量等。另外，可以结合相关说明书并借助SCPI 语言对相关功能模块进行标称，进而自动开展仪器检测、分析等工作，同时若是相关数据不满足标准要求，则借助相关颜色进行标识，进而第一时间发现问题以及处理问题。

最后，对历史数据自动保存，同时编制校准证书。相关人员将校准信息与被测仪器名称输入校正证书模块中，系统能够对历史数据进行自动保存，并编制校准证书，为相关人员提供良好依据保证，同时减少工作量。

3.2 工厂关键自动化仪表的应用

测温仪表。测温仪表在冶金行业与热电行业属于重要仪表，涵盖热电阻与热电偶两种温度计。对于热电偶温度计，一般用于汽机主气、锅炉汽包、锅炉烟气等温度检测工作中，此过程中，应该全面监控该温度计，防止出现寄生电动势问题，以有效提高温度测量准确性。对于热电阻温度计而言，在温度低于500℃环境中的测试工作具有良好适用性，最低温度是-200℃。主要部件为连接导线、显示仪表与热电阻，借助铂热电阻以及其他温度变化，获得被测仪器温度。其在一般情况下用于电机轴承、循环水温以及其他低温环境的测温工作。此过程需要对以下几点加以重视：（1）确保线路电阻满足标准值要求，同时热电阻运行电流应该低于规定值，以充分控制误差问题。（2）尽量选择三线制连接技术，进而控制外部环境影响程度。

测压仪表。现阶段波纹管压力机以及膜盒微压计在工厂中应用较为广泛。对于膜盒微压计，在尾部烟道、送风系统等方面压力检测中应用较为广泛；而波纹管压力机在锅炉蒸汽的压力测试中应用较为广泛。

流量仪表。现阶段，微机型数字、差压式以及容积式三种流量计的应用较为广泛。对于容积流量计，在测量锅炉的燃油流量时应用较为广泛，借助仪表壳转子对流量大小进行确定，随着流量增加，转子转速也会随之增加。差压流量计在锅炉蒸汽流量测量中具有广泛应用，主要工作原理是借助流体流动形成差压，差压和流速之间存在对应关系，之后进行流量计算。对于微机数字流量计，主要特点就是功能强大、预警与保存、在线监控等，是自动化仪表应用主要发展趋势。

物位仪表。现阶段，超声波与电容式两种物位传感器。电容式传感器自动灵活、操作简单，在水箱、清水池以及其他液位测量中应用较为广泛。超声波传感器主要原理是，将超声波发射到粉体表面之后，传感器接受反射信号，并结合超声波的发射与返回时间，对传感器和粉体表面距离进行准确计算。

3.3 压力表校准中自动化仪表的应用

在科技快速发展过程中，自动检测技术获得了良好发展空间。而压力仪表运行原理主要是基于真空、压力等条件下，促使弹簧管出现弹性变形，进而使管端位移，借助机械传动部件对位移进行放大处理，之后向知识装置传送，能够通过分度盘读出真空量值与被测压力值。

首先，在线校准预期。（1）目的。通过有效落实在线校准，促使生产流程的计量工作得到充分满足，减少外检成本。（2）仪表范围。压力仪表现场使用。（3）校准范围。设计为0-100MPa 以内。（4）校准精度。控制在1.55%左右。（5）预期目标。保证在线仪表使用效率与控制效果。（6）校准方案。主要涵盖实用型以及理想型两种校准比对方案。

其次，材料准备。（1）校准记录。（2）管道打孔器。（3）满足现场压力表量程、准确度的有效、受控标准表，若干块。

再次，在线校准方案。主要涵盖以下方面。第一，实用型校准比对压力仪表。（1）基于相同管道，在拟被校准现场的压力表合理范围中，通过管道打孔器将导压管路引出，并将截止阀安装到该管路中间位置，截止阀为关闭状态，并与被校准表相同规格有效、受控标准压力表以及压力变送器安装到截止阀后接口位置。将截止阀缓慢开启到全开状态，在管道中流体完全输送到标准表中，并保持5-9min 之后，对两块表数值进行读取。（2）进行校准记录填写工作。第二，理想型的校准对比压力仪表，例如，制作简易、流动压力校检设备，主要涵盖以下内容：a.对于流体介质管，将在有现场的“截止阀1”关闭。b.对截止阀后管路进行合理延长。c.将三通安装到延长管路中。d.将在用压力仪表（指示值0）安装于单通接管口接口位置。e.将“截止阀2”安装到三通丁字管接口位置。f.将“压力校检管”安装到“截止阀2”后面，并与压力校检设备中校检管接口连接。g.校检设备中还设置了有效、受控的相应型号标准压力表。h.全面检查之后，将“截止阀1”与“截止阀2”缓慢打开，达到全开状态，保持5-9min 之后，对两块表数值进行读取。开展校准记录填写工作。

最后，检验。应该认真展开巡回检查，仪表工作人员巡检范围较为固定，结合自身辖区内仪表布置状况，科学确定最佳检查线路，巡检频率应该达到2 次/d 以上。开展巡检过程中，应该将气源关闭，同时将过滤器中的减压阀接头关闭。开展环室孔板拆卸过程中，需要对孔板方向予以注意，进行检查，保证之前的孔板没有装反。另外，确保安装过程中的正确性，因为直管段具有严格要求，尽量减少管道支架，应该避免工艺管道任意一端发生下沉问题，使得孔板环室安装难度增加。对于拆卸仪表，应该在明显位置，安装过程中做到对号入座，避免同类仪表但是量程不同的仪表出现安装混淆问题，导致仪表故障。对于联锁仪表，应该切换手动操作模式，之后进行拆卸处理。仪表若是以此开车顺利或是成功，则代表高质量完成仪表检修工作，开车准备充足。