氣體(tǐ)溫度處理(lǐ)中(zhōng)氣體流(liú)量計電流異常波動問題及處理方法
點擊次數:2114 發布時間:2020-08-17 09:02:52
摘(zhāi)要:氣體溫度處理中氣體流量計在長時間使用後,可(kě)能會出現電流異常(cháng)波動問題,如果沒(méi)有及時對其進行正確處理,將對流量(liàng)計及被(bèi)處理工件(jiàn)造成影(yǐng)響,嚴重時甚至會直接損害流量計或工件。在(zài)現(xiàn)代工業生產要求(qiú)越(yuè)來越高的情況下,避免電流異常波動所造成的損害,是保障氣體溫度處理工藝安全、穩定與高效的重要途徑(jìng)。文章簡單介紹氣體溫度處理中氣體(tǐ)流量計及其電流異常波動問題(tí),並就相應處理方法(fǎ)展開探討。
氣體溫度處理工藝具有不氧化、不脫碳、變形(xíng)小、脫脂、脫氣(qì)作(zuò)用明顯等優勢,逐漸成為現代工業(yè)生產中的重要工藝(yì),氣體溫度處理中流量計也得以廣泛應用。隨著現代工(gōng)業的不斷發(fā)展,工業生產對氣體溫度處理中(zhōng)氣(qì)體(tǐ)流(liú)量計提出了更高要求(qiú),而電流異常波動問題(tí)則對該流量計的安全、穩定、高效運(yùn)行造成了嚴重影響。因此在近年來,如何處理(lǐ)該流量計電流異常波動(dòng)問題,已經成(chéng)為廣受關注和重點研究(jiū)的問題(tí)。
1氣體溫度處理中氣體流量計及其電流異常波動問題
1.1氣體溫度(dù)處理中流量計概述
氣體溫度處理技術是真(zhēn)空技術與熱處理技術(shù)相結合的綜合技術,即全部或部分(fèn)熱(rè)處理工藝在真空狀(zhuàng)態(tài)下進行。而氣體溫度處理(lǐ)中(zhōng)流量計,則是合理應用該技(jì)術的工藝流量計,好常見的氣體流量計為氣(qì)體溫度處理(lǐ)爐。通常而言,該流(liú)量計(jì)具有熱效(xiào)率高,可實(shí)現無氧化、無脫碳、無滲碳(tàn),可(kě)去掉工件表麵磷屑,可脫氧除氣等作用,故而在現代工業中(zhōng)得以廣泛應用。氣(qì)體溫度處(chù)理爐的真空係統由真空容器(qì)、真空泵、真空閥、連接件及真空測量儀表等所組成,能夠構成嚴格(gé)的真(zhēn)空密封(fēng)環(huán)境。與此同時(shí),該流量計還具有水冷(lěng)裝置,用於保護(hù)個部件結構(gòu)不變形、不損壞,同時防止真(zhēn)空密封圈過熱甚至燒毀,進而保障流量計的長期、正常運行。另(lìng)外(wài),該流(liú)量計通常還采用低電壓大電流,具有較高的自動化程度,能夠自動、精確完成工件加工與處理。
1.2氣(qì)體溫度處理中氣體流量計電流異常波動問題
當(dāng)前工業(yè)生產對氣體溫度處理(lǐ)中流量計提出了較高要求,其中(zhōng)好顯著的一點就在於自動化程度要求。這是因為氣體(tǐ)溫度處理工藝的環境不適合人員長(zhǎng)期工作甚(shèn)至接近,同時(shí)部分工藝技術對操作精準度、及時度、複(fù)雜(zá)度(dù)要求較高,人工操作較易出現失誤。而(ér)真空環境很容易在加熱(rè)過程中出現起弧、放電等現象,嚴重威脅流(liú)量計運行安全與質量,故而該氣體流量計需要應用低電壓大電流的形式進(jìn)行加熱,避免電壓過高。不可(kě)否(fǒu)認,高度信息化與低電壓的(de)特性能夠在一定程度上提升氣體溫度處理中流量計的安全性,但該流量計在運行時依舊還有著一定問題(tí),電流異常波動就是其中典型。
在工業生產中,氣體溫度(dù)處理中流量(liàng)計需要長期處(chù)於運行狀態(tài),加熱器連接位置可能會(huì)因長期受熱而出現變形(xíng)、厚度減小、對地短路等(děng)現象。在這些現象出現後(hòu),連(lián)接位置容易(yì)虛接,同樣會出現起弧、放電現象,並引發電流異常波動問題。在電流出現異常波動後(hòu),很容(róng)易導致局部電流過(guò)大,溫度(dù)過大,並將加熱器(qì)連接位置給熔斷,導致(zhì)熱處理流量計受到損壞,同時加工工件也會受到影響甚至損壞。而氣(qì)體溫度(dù)處理中氣體(tǐ)流量(liàng)計加(jiā)熱係統缺乏相應報警功能,無法在電(diàn)流異常波動後及時進行報警,導致工作人員不能地衣時間(jiān)采取合理措施加以應對,直到加熱器連接(jiē)位置熔斷後發現問題,但已經(jīng)造成(chéng)了難以挽回(huí)的損失。因此,實現加熱(rè)器保護(hù)係統加熱功能,並對電流異常波動現象進行及(jí)時處理,是保障氣體溫度處理安全與質量(liàng)的有效途徑。
2氣體溫度處理中(zhōng)氣體(tǐ)流量(liàng)計電流異常波動處理方法
2.1機械設計(jì)
應對(duì)氣體溫度處理中流量計電流異常波動(dòng),需要對其波動進行(háng)有(yǒu)效(xiào)監測和警報,即判斷流量計是否存(cún)在電流異常波動問(wèn)題。在此基礎之上,還需要設計一定的自動處理機製,在自動保護流量計的同時(shí),也能在一定程度上避(bì)免人員(yuán)處理不(bú)及時所導致的嚴重後果(guǒ)。從設計的角度來看,要判斷氣體溫度處理(lǐ)中流量計是否存在電流異(yì)常波動,需要根據氣體流量計(jì)實際運行狀況(kuàng)的電流變(biàn)化情況進行實時監測。就當前來看,我國主流氣體溫度處理中流量計均配備(bèi)有能夠實現PID調解(jiě)的智(zhì)能儀表,不但能夠連續、穩定地進行溫度控製,並且升溫及降溫速度*快(kuài),並具(jù)備抑製超(chāo)調、欠調等優點(diǎn)。流量計連續(xù)控溫是(shì)基於連續可調功率輸出而實現的,故而可以利用其該特性(xìng),接入PLC模塊,把加熱所用電流信號變換成標準模擬信號,實(shí)現AD轉換。然後,可以根據流量(liàng)計實際(jì)情況,合理選擇采樣點,確定相應(yīng)周期,並通過連續對比的方式進行檢測。所謂連續對比,也就是把某采樣點數據和前一個(gè)點數據(jù)進行對比,並根據對比結果判斷加熱(rè)器是否存在電流異常波動問題(tí)。對此,需(xū)要根據流量計實際狀況,設置相應的差值允許範(fàn)圍,如果對比結果在該範圍之內,則表明加熱器處(chù)於正常運行狀態;而對比結果超過該(gāi)範圍,則意味著加熱器運行異常,存在電流異常波動問題。並且在該情況下,流量計會進行報警,技術(shù)人員則可以根據氣體流量計運行狀態,采取自動切斷或人為幹預的方式。
在實際操作時,文章采取方式為先加設電流變送器,並依照相應選型手冊規範,選(xuǎn)取宇波模(mó)塊CHYXXXXAY2/V0電流變送器,把氣體溫度處理中流量計中的(de)0-XXXXA電流轉換成電壓(yā)為0~5V的(de)標準模擬信號。在此基(jī)礎之上,再接入PLC模塊實現AD轉換。結合所用氣體溫度處理中流量(liàng)計實際情況,文章選擇OMRON公司生產的CP1HXA40DR-A型PLC,通過控製器(qì)該自帶的4通道實現AD轉換,地址分為別200,201,202和203。好後,依照(zhào)該公司(sī)提供的CP1H操作手冊,直接在控製器中設置相應轉換參數即可。
2.2程序設計
由於文章所(suǒ)選用的CP1HXA40DR-A型PLC具有(yǒu)4通道(dào),在此僅以其中的200點對其程序設計進行探討。*先,確定采(cǎi)樣周期(qī)為0.2s,並將(jiāng)控製器200點頻道接受到的信(xìn)號,傳輸給準備好的數據寄存器的D1000與D1001,如圖1所(suǒ)示。當周期數為1時,控製器信號會被傳輸(shū)到寄存(cún)器的D1000;而在周期數為0時,控製(zhì)器信號則會被傳輸到(dào)寄存器D1001。將寄存器(qì)中的信號利用(yòng)二(èr)進製(zhì)到BCD碼,可以被分別轉換到寄存器D101與D102之中。此時,隻需要將該兩組數據進行對(duì)比(bǐ),就能判(pàn)斷內(nèi)部寄存器情況。其中,當D101數據的值大於D102數據的值時,內部(bù)寄存(cún)器10.00數值為0,而10.01數值為(wéi)1。反之(zhī)則結果亦相反。不管是10.00還(hái)是10.01的值為1,都可(kě)以通過利用大值減去小值的方(fāng)式,計算得到D100的數值。在得(dé)到該值後,隻需將(jiāng)其與預(yù)先(xiān)設定好的值進行比較,即可完成氣(qì)體流量計電流異常檢測。如(rú)果(guǒ)D100的值較設定值更大,那(nà)麽就會觸發可(kě)編程控製器輸出(chū)點(100.00)並進行報警。

需(xū)要注(zhù)意的(de)是,氣體溫(wēn)度處理中流量計在實際加熱時,其電流會因為PID調節輸(shū)出的(de)改變而變(biàn)化,從而出現正常波動(dòng)。在這種情況下,文章設計的報警係統同樣(yàng)會發出警報(bào)。針對(duì)該問題(tí),將電流正常波動(dòng)及異常波動的特性進行對比,根據PID參數穩定,其輸出在短時間內(nèi)同樣較為穩定,故(gù)而可以選擇加設定時器、計數器來區分電流(liú)正常及異常波動。例如在確定采樣周期後,可以設置相應的電流波動達到報警範(fàn)圍的次數,如果計數(shù)器得到的值超過該值,那(nà)麽就意味著電(diàn)流波(bō)動異常,發(fā)出警報。但是當計數器得到的值小於該值時,則默認為流量計電流的正常波動,不會進行報警(jǐng)。
2.3上位機鏈接(jiē)
在工業生產中,需(xū)要將氣體溫度處理(lǐ)中氣體流量計與控(kòng)製中心進行連接(jiē),其電流異(yì)常波動報警係統同樣需要與控(kòng)製中心連接,此時就需(xū)要用到上位機鏈接(jiē)係統。該係統能夠將1台上位機(jī)與1台(tái)或者多台可編程控製器鏈接(jiē),並對後者進(jìn)行程序傳輸、數據監控及遠程控(kòng)製。在文章中,利用CP1HXA40DR-A型PLC的RS-232串口和(hé)上位機進行鏈接,並進行測試通訊。如此一來,通過該係(xì)統就(jiù)能實時監測流量計電流值,顯示並存儲報警(jǐng)數據,以便技術人員**對流量(liàng)計狀(zhuàng)態進行分析,同時也能在出現故(gù)障後即時調用數據,為故障修複(fù)提供數據支持。
3 結語
利(lì)用電流(liú)變(biàn)送(sòng)器與可編程控製器,針對氣體溫度處(chù)理中氣體流量計中電流(liú)能夠反映流量計運轉狀況的特性(xìng),設計了電流(liú)比(bǐ)較方(fāng)法(fǎ)對流量計電流波(bō)動情況(kuàng)進行監測。再加(jiā)上定時器與計數器,排除了流量計正常運轉時產生的電(diàn)流波動帶來的幹擾(rǎo)與影響,從而能夠有效發現流量計電流異常波動並進行報警。該方案具(jù)有設計(jì)操作簡(jiǎn)單、反應靈敏、成本低廉、不影響氣體流量計運行等優(yōu)點,能夠在工業生產中得以有效應用,保護氣體溫(wēn)度處理中流量計及生(shēng)產安全。
氣體流量(liàng)計種類及應用 氣體流量計安裝直管段要求 氣(qì)體流量計的安裝環境要求 氣體流量計常見(jiàn)故障判斷處理 氣(qì)體流量計故障有哪些 常見的氣體(tǐ)流量計分類 如何校準(zhǔn)氣體流量計 氣體流量計不準的原因與處理方法 氣體流量(liàng)計的安裝要求(qiú) 氣體流量計的種類及工作原理(lǐ) 氣體流(liú)量計的測量原理與結構 氣體流量計安裝的注意事項 氣體(tǐ)流量計該如何(hé)正(zhèng)確選(xuǎn)型(xíng) 氣體(tǐ)流量計與楔(xiē)形流量計的優缺點及產品選型注意事項 油(yóu)田在用氣體流量計計量性能及適用性分析 關(guān)於(yú)氣體流量(liàng)計測量原理及常見誤差分析 氣體流量計(jì)在電廠脫硝係統蒸汽耗量過大(dà)問題中(zhōng)的分析(xī) 渦街氣體流量計原理 渦街氣體流量計怎麽安裝 渦街氣體流量計量程範圍 氣體流量計工作原理 氣體流量計怎樣選型 氣體流量計怎麽讀數及參數設置 熱式氣體流量計的通訊模塊設計與(yǔ)通訊聯調 關於熱式氣體流量計在脫(tuō)硝采樣係統改造與優化中的應用 蒸汽流量計量中關於二氧化(huà)碳氣體流量計的特性分析 二氧化碳氣體流(liú)量計,二氧化(huà)碳氣體(tǐ)流量表 二氧化碳氣體流量計的組成及在(zài)內燃機(jī)熱(rè)測試中的應(yīng)用 高精度氣體流量計 高溫氣體流量計在冶金設備(bèi)和自動化開發領域中應用
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1氣體溫度處理中氣體流量計及其電流異常波動問題
1.1氣體溫度(dù)處理中流量計概述
氣體溫度處理技術是真(zhēn)空技術與熱處理技術(shù)相結合的綜合技術,即全部或部分(fèn)熱(rè)處理工藝在真空狀(zhuàng)態(tài)下進行。而氣體溫度處理(lǐ)中(zhōng)流量計,則是合理應用該技(jì)術的工藝流量計,好常見的氣體流量計為氣(qì)體溫度處理(lǐ)爐。通常而言,該流(liú)量計(jì)具有熱效(xiào)率高,可實(shí)現無氧化、無脫碳、無滲碳(tàn),可(kě)去掉工件表麵磷屑,可脫氧除氣等作用,故而在現代工業中(zhōng)得以廣泛應用。氣(qì)體溫度處(chù)理爐的真空係統由真空容器(qì)、真空泵、真空閥、連接件及真空測量儀表等所組成,能夠構成嚴格(gé)的真(zhēn)空密封(fēng)環(huán)境。與此同時(shí),該流量計還具有水冷(lěng)裝置,用於保護(hù)個部件結構(gòu)不變形、不損壞,同時防止真(zhēn)空密封圈過熱甚至燒毀,進而保障流量計的長期、正常運行。另(lìng)外(wài),該流(liú)量計通常還采用低電壓大電流,具有較高的自動化程度,能夠自動、精確完成工件加工與處理。
1.2氣(qì)體溫度處理中氣體流量計電流異常波動問題
當(dāng)前工業(yè)生產對氣體溫度處理(lǐ)中流量計提出了較高要求,其中(zhōng)好顯著的一點就在於自動化程度要求。這是因為氣體(tǐ)溫度處理工藝的環境不適合人員長(zhǎng)期工作甚(shèn)至接近,同時(shí)部分工藝技術對操作精準度、及時度、複(fù)雜(zá)度(dù)要求較高,人工操作較易出現失誤。而(ér)真空環境很容易在加熱(rè)過程中出現起弧、放電等現象,嚴重威脅流(liú)量計運行安全與質量,故而該氣體流量計需要應用低電壓大電流的形式進(jìn)行加熱,避免電壓過高。不可(kě)否(fǒu)認,高度信息化與低電壓的(de)特性能夠在一定程度上提升氣體溫度處理中流量計的安全性,但該流量計在運行時依舊還有著一定問題(tí),電流異常波動就是其中典型。
在工業生產中,氣體溫度(dù)處理中流量(liàng)計需要長期處(chù)於運行狀態(tài),加熱器連接位置可能會(huì)因長期受熱而出現變形(xíng)、厚度減小、對地短路等(děng)現象。在這些現象出現後(hòu),連(lián)接位置容易(yì)虛接,同樣會出現起弧、放電現象,並引發電流異常波動問題。在電流出現異常波動後(hòu),很容(róng)易導致局部電流過(guò)大,溫度(dù)過大,並將加熱器(qì)連接位置給熔斷,導致(zhì)熱處理流量計受到損壞,同時加工工件也會受到影響甚至損壞。而氣(qì)體溫度(dù)處理中氣體(tǐ)流量(liàng)計加(jiā)熱係統缺乏相應報警功能,無法在電(diàn)流異常波動後及時進行報警,導致工作人員不能地衣時間(jiān)采取合理措施加以應對,直到加熱器連接(jiē)位置熔斷後發現問題,但已經(jīng)造成(chéng)了難以挽回(huí)的損失。因此,實現加熱(rè)器保護(hù)係統加熱功能,並對電流異常波動現象進行及(jí)時處理,是保障氣體溫度處理安全與質量(liàng)的有效途徑。
2氣體溫度處理中(zhōng)氣體(tǐ)流量(liàng)計電流異常波動處理方法
2.1機械設計(jì)
應對(duì)氣體溫度處理中流量計電流異常波動(dòng),需要對其波動進行(háng)有(yǒu)效(xiào)監測和警報,即判斷流量計是否存(cún)在電流異常波動問(wèn)題。在此基礎之上,還需要設計一定的自動處理機製,在自動保護流量計的同時(shí),也能在一定程度上避(bì)免人員(yuán)處理不(bú)及時所導致的嚴重後果(guǒ)。從設計的角度來看,要判斷氣體溫度處理(lǐ)中流量計是否存在電流異(yì)常波動,需要根據氣體流量計(jì)實際運行狀況(kuàng)的電流變(biàn)化情況進行實時監測。就當前來看,我國主流氣體溫度處理中流量計均配備(bèi)有能夠實現PID調解(jiě)的智(zhì)能儀表,不但能夠連續、穩定地進行溫度控製,並且升溫及降溫速度*快(kuài),並具(jù)備抑製超(chāo)調、欠調等優點(diǎn)。流量計連續(xù)控溫是(shì)基於連續可調功率輸出而實現的,故而可以利用其該特性(xìng),接入PLC模塊,把加熱所用電流信號變換成標準模擬信號,實(shí)現AD轉換。然後,可以根據流量(liàng)計實際(jì)情況,合理選擇采樣點,確定相應(yīng)周期,並通過連續對比的方式進行檢測。所謂連續對比,也就是把某采樣點數據和前一個(gè)點數據(jù)進行對比,並根據對比結果判斷加熱(rè)器是否存在電流異常波動問題(tí)。對此,需(xū)要根據流量計實際狀況,設置相應的差值允許範(fàn)圍,如果對比結果在該範圍之內,則表明加熱器處(chù)於正常運行狀態;而對比結果超過該(gāi)範圍,則意味著加熱器運行異常,存在電流異常波動問題。並且在該情況下,流量計會進行報警,技術(shù)人員則可以根據氣體流量計運行狀態,采取自動切斷或人為幹預的方式。
在實際操作時,文章采取方式為先加設電流變送器,並依照相應選型手冊規範,選(xuǎn)取宇波模(mó)塊CHYXXXXAY2/V0電流變送器,把氣體溫度處理中流量計中的(de)0-XXXXA電流轉換成電壓(yā)為0~5V的(de)標準模擬信號。在此基(jī)礎之上,再接入PLC模塊實現AD轉換。結合所用氣體溫度處理中流量(liàng)計實際情況,文章選擇OMRON公司生產的CP1HXA40DR-A型PLC,通過控製器(qì)該自帶的4通道實現AD轉換,地址分為別200,201,202和203。好後,依照(zhào)該公司(sī)提供的CP1H操作手冊,直接在控製器中設置相應轉換參數即可。
2.2程序設計
由於文章所(suǒ)選用的CP1HXA40DR-A型PLC具有(yǒu)4通道(dào),在此僅以其中的200點對其程序設計進行探討。*先,確定采(cǎi)樣周期(qī)為0.2s,並將(jiāng)控製器200點頻道接受到的信(xìn)號,傳輸給準備好的數據寄存器的D1000與D1001,如圖1所(suǒ)示。當周期數為1時,控製器信號會被傳輸(shū)到寄存(cún)器的D1000;而在周期數為0時,控製(zhì)器信號則會被傳輸到(dào)寄存器D1001。將寄存器(qì)中的信號利用(yòng)二(èr)進製(zhì)到BCD碼,可以被分別轉換到寄存器D101與D102之中。此時,隻需要將該兩組數據進行對(duì)比(bǐ),就能判(pàn)斷內(nèi)部寄存器情況。其中,當D101數據的值大於D102數據的值時,內部(bù)寄存(cún)器10.00數值為0,而10.01數值為(wéi)1。反之(zhī)則結果亦相反。不管是10.00還(hái)是10.01的值為1,都可(kě)以通過利用大值減去小值的方(fāng)式,計算得到D100的數值。在得(dé)到該值後,隻需將(jiāng)其與預(yù)先(xiān)設定好的值進行比較,即可完成氣(qì)體流量計電流異常檢測。如(rú)果(guǒ)D100的值較設定值更大,那(nà)麽就會觸發可(kě)編程控製器輸出(chū)點(100.00)並進行報警。

需(xū)要注(zhù)意的(de)是,氣體溫(wēn)度處理中流量計在實際加熱時,其電流會因為PID調節輸(shū)出的(de)改變而變(biàn)化,從而出現正常波動(dòng)。在這種情況下,文章設計的報警係統同樣(yàng)會發出警報(bào)。針對(duì)該問題(tí),將電流正常波動(dòng)及異常波動的特性進行對比,根據PID參數穩定,其輸出在短時間內(nèi)同樣較為穩定,故(gù)而可以選擇加設定時器、計數器來區分電流(liú)正常及異常波動。例如在確定采樣周期後,可以設置相應的電流波動達到報警範(fàn)圍的次數,如果計數(shù)器得到的值超過該值,那(nà)麽就意味著電(diàn)流波(bō)動異常,發(fā)出警報。但是當計數器得到的值小於該值時,則默認為流量計電流的正常波動,不會進行報警(jǐng)。
2.3上位機鏈接(jiē)
在工業生產中,需(xū)要將氣體溫度處理(lǐ)中氣體流量計與控(kòng)製中心進行連接(jiē),其電流異(yì)常波動報警係統同樣需要與控(kòng)製中心連接,此時就需(xū)要用到上位機鏈接(jiē)係統。該係統能夠將1台上位機(jī)與1台(tái)或者多台可編程控製器鏈接(jiē),並對後者進(jìn)行程序傳輸、數據監控及遠程控(kòng)製。在文章中,利用CP1HXA40DR-A型PLC的RS-232串口和(hé)上位機進行鏈接,並進行測試通訊。如此一來,通過該係(xì)統就(jiù)能實時監測流量計電流值,顯示並存儲報警(jǐng)數據,以便技術人員**對流量(liàng)計狀(zhuàng)態進行分析,同時也能在出現故(gù)障後即時調用數據,為故障修複(fù)提供數據支持。
3 結語
利(lì)用電流(liú)變(biàn)送(sòng)器與可編程控製器,針對氣體溫度處(chù)理中氣體流量計中電流(liú)能夠反映流量計運轉狀況的特性(xìng),設計了電流(liú)比(bǐ)較方(fāng)法(fǎ)對流量計電流波(bō)動情況(kuàng)進行監測。再加(jiā)上定時器與計數器,排除了流量計正常運轉時產生的電(diàn)流波動帶來的幹擾(rǎo)與影響,從而能夠有效發現流量計電流異常波動並進行報警。該方案具(jù)有設計(jì)操作簡(jiǎn)單、反應靈敏、成本低廉、不影響氣體流量計運行等優(yōu)點,能夠在工業生產中得以有效應用,保護氣體溫(wēn)度處理中流量計及生(shēng)產安全。
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