熱工計量自動檢定技術(shù)的發(fā)展方向

內(nèi)蒙古通遼市產(chǎn)品質(zhì)量計量檢測所 劉 宇 王旭東

伴隨現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民的生活水平奔小康，以及科學(xué)技術(shù)的不斷成熟，相應(yīng)的熱工自動化技術(shù)也順應(yīng)時代潮流，取得了驚人的成果，且在生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展中占據(jù)了關(guān)鍵地位。我國現(xiàn)有的能源供應(yīng)較緊張，很多城市都采取拉閘限電的措施，影響了整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。一些地方出現(xiàn)用煤短缺的現(xiàn)象，如何有效的節(jié)省能源，加快建設(shè)是人們要解決的當(dāng)務(wù)之急的問題。發(fā)電機組也做了一些改變，舍去之前的中小容量發(fā)電機，改為大容量、高參數(shù)的單元機組，電力工業(yè)也進入了大電網(wǎng)、大機組、高度自動化的時代。為了配合調(diào)峰的需求，大型的單元機組對熱工自動控制系統(tǒng)又提出了更新更高的要求，自動化程度作為了衡量企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)準。自動計量器具也廣泛的應(yīng)用于熱工自動化的檢測，我們將會在具體工作中對熱工計量自動檢定技術(shù)在設(shè)備運行中的應(yīng)用進行詳細探討。

1.儀器儀表技術(shù)的發(fā)展過程

起初人們之所以使用儀表是為了對一些工藝參數(shù)進行簡單測量，儀器儀表顯示出來的只是數(shù)據(jù)，不能遠傳。但是伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器儀表不僅能做到的是顯示系統(tǒng)中每個參數(shù)值，而且還增加了通訊口RS-232/485；同時又開發(fā)了能支持現(xiàn)場總線的適配器，與Profibusl協(xié)議兼容，進行數(shù)據(jù)的高速傳輸；儀器儀表將來還能具備網(wǎng)絡(luò)的開放性，就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準化和開放化、多種網(wǎng)絡(luò)框架等。儀器儀表的數(shù)據(jù)存儲形式分別為CF卡和優(yōu)盤，CF卡最大能擴展到1024M，優(yōu)盤的技術(shù)優(yōu)點是能使儀表存儲容量更大，體積小巧且便于攜帶。儀器儀表的開關(guān)電源之前的缺陷是穩(wěn)定性差，對電壓波動的范圍較大，在具有強磁(電)場環(huán)境下使用，會使開關(guān)電源性能產(chǎn)生較大波動。現(xiàn)如今使用脈寬調(diào)制方式技術(shù)，能使儀表的抗干擾性能得到顯著提高，該顯示裝置則采用液晶顯示屏，這樣就實現(xiàn)了寬溫、寬視覺感受，界面操作也更人性化。

儀器儀表發(fā)展的歷史階段為檢測技術(shù)智能化、信息處理數(shù)字化、控制系統(tǒng)集成化。儀器儀表的功能是進行各種復(fù)雜計算和數(shù)據(jù)處理，可以對因為測量產(chǎn)生的誤差進行修改，能進行自檢和自?！，F(xiàn)階段，我國工業(yè)自動化和儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展雖然有所進步，但和國際先進水平相比，還是存在一定距離的，比如在經(jīng)濟實力、技術(shù)研發(fā)、制造工藝等方面就存在很大的差距，在經(jīng)營規(guī)模、經(jīng)營效益上體現(xiàn)的仍是“扁平大金字塔”的統(tǒng)計格局。因此，現(xiàn)今儀器儀表的發(fā)展方向為從顯示儀表向傳感器和控制系統(tǒng)的不斷擴展，以智能模塊為基礎(chǔ)進行帶現(xiàn)場總線型的執(zhí)行器的開發(fā)、帶現(xiàn)場總線接口的智能儀表和數(shù)據(jù)采集控制卡

2.熱工計量自動檢定的理論

自動檢定要做的是把現(xiàn)場的各種物理量比如溫度、壓力等轉(zhuǎn)化為電信號，該電信號是控制裝置或顯示儀表能夠接收到的，才能供自動控制和參數(shù)顯示的使用。進行自動檢定的熱工參數(shù)也是監(jiān)督設(shè)備機組是否正常運行的重要指標(biāo)；是是否能隨時調(diào)整自動控制作用的依據(jù)；是機組進行經(jīng)濟核算，自動報警等的來源依據(jù)。熱工計量自動檢定系統(tǒng)的構(gòu)成是兩部分，是可調(diào)電源和數(shù)字電壓表，且開設(shè)專用的電壓電源輸出，為各種二次儀表電源的使用提供了方便，在面板上通常設(shè)有專用的插孔。被測信號在通過多路開關(guān)后進入了采樣數(shù)表，數(shù)表把其采到的樣值以通信電纜的方式傳送到計算機中，計算機以程序設(shè)計要求為依據(jù)，通過主機箱對調(diào)功器的輸出功率進行控制，確保被控對象能按要求進行升溫變化，才能保證檢定過程進行順利，同時還要保證檢定過程的各種參數(shù)實時的顯示，打印出報表。

下面以RZJ-2D型熱工全自動撿定系統(tǒng)為例進行詳細說明，它是在Win-dows環(huán)境下開發(fā)的，完全使用Windows語言的新一代產(chǎn)品，它的核心部位是微機，且配備以高精度進口數(shù)字萬用表和低電勢的掃描開關(guān)等構(gòu)成的測控系統(tǒng)。本系統(tǒng)是完全的按照國家的計量檢定規(guī)程嚴格進行的數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)了熱電偶和熱電阻檢定過程的自動化，也提供了該系統(tǒng)的認證及數(shù)據(jù)文件管理程序，這對系統(tǒng)的認證和檢定結(jié)果的歸檔和查詢提供便利。

系統(tǒng)工作原理如下圖l所示，被測的信號進人采樣數(shù)表以多路開關(guān)為媒介，數(shù)表把采樣的值通過IEE-488通信電纜傳到計算機內(nèi)，計算機在以程序的設(shè)汁要求為依據(jù)，使用主機箱控制調(diào)功器的輸出功率，保證被控對象能按要求進行升溫的變化，才能保證檢定過程進行順利；相應(yīng)的就能實時顯示檢定過程的需要的各種參數(shù)，打印出所需報表。

系統(tǒng)主要性能特點有：現(xiàn)如今使用的Windows軟件編程，在Win-dows操作平臺下運行，其優(yōu)點是使用方便、快捷；檢定過程較連續(xù)、能進行自動控溫、自動榆定、自動進行不同的數(shù)據(jù)處理、自動打印生成各種檢定記錄；選用先進的6位半高精度進口數(shù)表，其優(yōu)點是精度、分辨率較高；采用的中文操作系統(tǒng)，根據(jù)需要進行數(shù)據(jù)的錄入，操作起來簡單且方便；在進行檢測時，顯示器準確顯示的是檢定爐的溫度變化曲線、槍定和檢定點的溫度、檢定進程、冷端溫度和檢定時間等指標(biāo)；還配備有三種選擇方式分別為備有零點、輸入室溫和冷端自動跟蹤補償；優(yōu)點有具有手動/自動的切換功能，使操作簡單；能提供裝置認證的軟件，該功能是能自動對裝置性能進行測試，且打印認證報表；以數(shù)據(jù)文件的管理職能為依據(jù)，對檢定的報表進行存儲、歸檔、查詢，且能隨時進行查閱或打印檢定記錄報表和證書。

3.熱工計量自動檢定技術(shù)的應(yīng)用范圍

熱工自動檢定系統(tǒng)的熱電偶和熱電阻作為一種接觸式的測溫儀表，在各生產(chǎn)單位應(yīng)用較廣。若這些儀表性能不好，造成控溫的不準確，會對正常生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能管理產(chǎn)生不良的干擾。儀表在使用前，一定要進行有效的檢定。

圖1 系統(tǒng)的工作原理圖

傳統(tǒng)的熱工自動檢定系統(tǒng)存在的缺陷是檢定范圍較窄，設(shè)備的利用率極低，且檢定效率不高等缺陷。所以對傳統(tǒng)熱工檢定系統(tǒng)要進行升級或更新。新系統(tǒng)充分采用之前的設(shè)備，配和軟件系統(tǒng)，使用六位半數(shù)表，使用低電勢的掃描開關(guān)替換以往的繼電器，由功率調(diào)節(jié)器對檢定的爐溫(或油槽溫度)進行自動控制和調(diào)節(jié)。增置了徑向短爐和寬徑爐后，對檢定爐的穩(wěn)定性和溫場均勻度提出更高要求，同時要求被檢對象碰到爐壁不影響檢定結(jié)果。增置了工作用鉑電阻溫度計，用以跟蹤冷端溫度，對采集到的毫伏信號進行修正，起到冷端補償?shù)淖饔?。這種方法簡單快捷，無須人為干預(yù)。另外，還有環(huán)境溫度輸入法及冰點法供檢定者使用。改進后的系統(tǒng)同時可進行檢定系統(tǒng)認證和檢定結(jié)果的數(shù)據(jù)管理，并拓寬了檢定的范圍和種類，提高了設(shè)備的利用率，有效提高了熱電偶、熱電阻等熱工儀表的檢定效率、檢定合格率，檢定范圍和檢定質(zhì)量，檢定費用下降，在節(jié)能降耗上，取得的效果極佳。

4.熱工計量自動檢定技術(shù)的進一步發(fā)展—軟檢定技術(shù)

軟檢定技術(shù)簡單來說就是一種軟件技術(shù)能以能夠檢定的數(shù)據(jù)為依據(jù)來判斷出不能檢定的數(shù)據(jù)信息，目前儀表技術(shù)發(fā)展的最高階段要數(shù)它了。軟測量的本質(zhì)是面向不同對象的，通過編程或組態(tài)的形式來實現(xiàn)軟測量的數(shù)學(xué)模型，如果測量參數(shù)和工作的條件發(fā)生變化，要做的是只修改模型的參數(shù)就能轉(zhuǎn)換儀表的功能，軟測量儀表就會適用于各種條件的通用儀表。軟檢定改變了以往單輸入單輸出的儀表格局，屬于是多輸入和多輸出的智能型儀表，它能是專用儀表，也能是通用的儀表由用戶進行編程的，這樣就能代替一些價格較貴且難維護的儀表。綜上所述，伴隨信息技術(shù)和管理技術(shù)的不斷更新和前進，尤其是在21世紀以后自動化技術(shù)的發(fā)展速度是更進一步。熱工自動檢定的控制系統(tǒng)也顯示了其重要的地位，所以當(dāng)務(wù)之急是對計量檢測設(shè)備進行相應(yīng)的更新并引進新的計量檢定技術(shù)。這樣做的目的是能提高勞動生產(chǎn)率和電能質(zhì)量，還能降低發(fā)電的成本，改善勞動條件，保證了大型機組的安全、經(jīng)濟運行。以信息化帶動工業(yè)化是當(dāng)今時代的趨勢，是保持國民經(jīng)濟持續(xù)快速增長的堅強后盾，能改造傳統(tǒng)工業(yè)的體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬于信息技術(shù)的代表，與其工業(yè)控制系統(tǒng)進行結(jié)合，能極大地提高控制系統(tǒng)的基本水平，改變原有工業(yè)控制系統(tǒng)封閉式的企業(yè)信息管理結(jié)構(gòu)，才能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)管理的規(guī)定。把現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)進行相融合，不但要保證控制系統(tǒng)之前的穩(wěn)定性、實時性，還要增加系統(tǒng)的開放性和互操作性，降低系統(tǒng)對環(huán)境的要求。在經(jīng)濟全球化的現(xiàn)在，企業(yè)之所以能夠適應(yīng)現(xiàn)在激烈的市場競爭氛圍，靠的是這一工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化及其構(gòu)成模式，這樣才便于提高新產(chǎn)品的開發(fā)速度、降低生產(chǎn)的成本、完善各個信息服務(wù)，發(fā)展前景不容忽視。

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