機(jī)械制造自動化的研究與應(yīng)用

北方重工集團(tuán) 盾構(gòu)機(jī)分公司 田明飛 王凱強(qiáng) 周 陽

機(jī)械制造自動化作為先進(jìn)技術(shù)的重要組成部分，既是機(jī)械制造業(yè)的重點(diǎn)應(yīng)用技術(shù)，又是機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展方向。近年來，我國機(jī)械制造自動化技術(shù)得到了快速發(fā)展，機(jī)械制造的總規(guī)模和產(chǎn)品的總產(chǎn)量不斷增加，中國已成為世界前三的機(jī)械制造強(qiáng)國。只有不斷改進(jìn)提高機(jī)械制造自動化技術(shù)才能振興國家的機(jī)械制造工業(yè)。

一、機(jī)械制造自動化的優(yōu)勢

1.生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量高。機(jī)械制造自動化大多采用高精度、高靈敏度的機(jī)械化設(shè)備，由自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)過程的自動化控制，大大減少了因人為失誤帶來的產(chǎn)品質(zhì)量不合格現(xiàn)象。在機(jī)械制造生產(chǎn)中，由自動化控制人員啟動自動化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)就會嚴(yán)格按照事先設(shè)定的生產(chǎn)流程進(jìn)行自動化操作，大大提高了生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，保證了最佳工作質(zhì)量。

2.安全可靠性高。不論是自動化控制系統(tǒng)還是自動化設(shè)備，一般都自帶事故報(bào)警、自動診斷處理等功能，當(dāng)生產(chǎn)過程中遇到事故時(shí)，就減免了人身傷害的發(fā)生，提高了生產(chǎn)過程的安全性。另外，自動化設(shè)備多采用電子元器件，電子元器件相比于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備，它不存在機(jī)械磨損，使用壽命得到了大大提高，保證了自動化控制系統(tǒng)的可靠性。

3.改善行業(yè)的勞動形式。隨著機(jī)械制造自動化程度的不斷增加，人們逐漸從繁重的體力勞動轉(zhuǎn)化為高知識、高技術(shù)性的腦力勞動，機(jī)械制造的產(chǎn)品也愈趨向于技術(shù)密集型，在改變機(jī)械制造行業(yè)的勞動形式的同時(shí)，也大大促進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。

4.節(jié)約能源消耗。節(jié)約能源是我國可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。機(jī)械制造自動化的應(yīng)用，在節(jié)約人力資源的同時(shí)，也大大提高了能源的利用率。

5.自動化技術(shù)應(yīng)用面廣。拋開機(jī)械制造自動化產(chǎn)品不談，針對產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用的自動化控制技術(shù)，包括自動校驗(yàn)、自動保護(hù)、自動報(bào)警、自動處理等，不僅僅適用于機(jī)械制造業(yè)，同樣可以應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等領(lǐng)域，其優(yōu)勢也同樣顯著。

二、機(jī)械制造自動化的發(fā)展方向

1.機(jī)電一體化。機(jī)電一體化是21世紀(jì)機(jī)械制造產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢，也是機(jī)械制造自動化的延伸。只有實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，才能更好地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.智能化。智能化的目標(biāo)就是使機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)能夠更加自主，就像是擁有人工智能一樣，機(jī)械設(shè)備不再是完全機(jī)械化的生產(chǎn)，它會擁有一定的思維能力，并作出正確的處理措施。

3.微型化。機(jī)械自動化控制系統(tǒng)屬于微電子產(chǎn)品，微電子產(chǎn)品正朝著超大規(guī)模集成的微觀領(lǐng)域發(fā)展，未來的機(jī)械自動化控制系統(tǒng)體積會更小，操作會更加靈活，能耗會更低。

4.綠色化。人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不能以破壞環(huán)境為代價(jià)，環(huán)境破壞給人們帶來的影響越來越被重視，未來的機(jī)械自動化在方便生活的同時(shí)也將最大程度降低對環(huán)境的破壞。

5.模塊化。隨著機(jī)械制造工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，涉及的設(shè)備種類、技術(shù)工種也越來越多，單獨(dú)的企業(yè)或廠家往往不能完成整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)流程。機(jī)械制造自動化流程就需要?jiǎng)澐譃榇笮〔灰坏哪K，分別由專業(yè)的部門或企業(yè)來完成，通過多方配合實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的機(jī)械自動化生產(chǎn)。

6.網(wǎng)絡(luò)化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)融入到生活、生產(chǎn)的各個(gè)角落。機(jī)械制造自動化每一環(huán)節(jié)可以通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)匯總到遠(yuǎn)程控制終端，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并進(jìn)行控制。

三、機(jī)械制造自動化在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

本文，筆者以化工生產(chǎn)中常見的鍋爐汽包為例，闡述機(jī)械制造自動化系統(tǒng)對鍋爐汽包的控制過程。鍋爐汽包是化工生產(chǎn)中生產(chǎn)蒸汽的常用設(shè)備，汽包內(nèi)水位控制是控制化工生產(chǎn)工藝質(zhì)量的關(guān)鍵。水位過低，蒸汽量產(chǎn)出不足；水位過高，蒸汽含水也隨之增高，蒸汽質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，使用自動化控制技術(shù)，保證鍋爐汽包內(nèi)的水位是十分必要的。鍋爐汽包水位自動化控制系統(tǒng)多種多樣，常見的有單沖量控制系統(tǒng)和雙沖量控制系統(tǒng)。

1.單沖量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用監(jiān)測裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測汽包內(nèi)的水位，根據(jù)實(shí)時(shí)水位量來控制給水閥是否為汽包給水。這種方式是最簡單的鍋爐汽包控制系統(tǒng)，系統(tǒng)控制原理如圖1所示。

圖1 單沖量控制系統(tǒng)控制原理

2.雙沖量控制系統(tǒng)。影響鍋爐汽包水位控制的關(guān)鍵因素是假水位現(xiàn)象，假水位現(xiàn)象的出現(xiàn)導(dǎo)致蒸汽負(fù)荷波動較大，難以準(zhǔn)確把握增加水量、維持物料平衡的時(shí)機(jī)。單沖量系統(tǒng)就不能滿足生產(chǎn)需要，采用雙沖量控制系統(tǒng)就可以通過前饋蒸汽流量監(jiān)測，根據(jù)產(chǎn)出蒸汽的量對水位控制實(shí)施反饋控制，避免了虛假水位的影響。其控制原理如圖2所示。

圖2 雙沖量控制系統(tǒng)控制原理

綜上，機(jī)械制造自動化技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)中研究應(yīng)用促進(jìn)了現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，低能耗、高效率的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)也越來越多，又促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。