現場儀表的智能校驗裝置開發與應用

施學龍

（寶鋼設備檢修有限公司，上海 201900）

一、校驗裝置的構成

該校驗裝置是集現代計量測試技術、計算機測控技術、信息管理技術于一體的移動式現場校驗裝置（如圖1）。由以下四個單元構成：由一臺恒壓式空氣壓縮機和220VAC、110VAC/220VAC、32VDC可調等多路變壓、穩壓組成的能源供給單元；由熱工溫度、壓力、頻率和模擬量信號等組合模塊的測量與輸出組成高精度校驗單元；由一臺BEAMAX顯示儀形成多通道、多功能、高精度智能數字顯示單元；由主控計算機、采集控制卡、打印機及標準計量檢定管理軟件組成智能校準管理單元。四個單元集成在可移動的車載式裝置上，構成一整套操作性強、精度高、管理水平高的儀表校驗裝置。

圖1

1.能源供給單元

（1） 校驗裝置的供電。按現場實際需要，采用220VAC、50Hz或110VAC、50Hz混合型供電方式（因為區域內很多是日本設備，為是110V電源制式），都能轉換成220VAC、50Hz，并且經整流提供輸出兩路可調0～32VDC，輸出電流最大2A，最小分辨率30mA的供電，帶有4～20mA DC等標準信號的發送功能。

（2）校驗裝置的供氣。裝置內有一臺PUMA(18L/min)恒壓式空氣壓縮機，通過儲氣罐、減壓閥可穩定提供氣動儀表的供氣氣源：一路為0.7MPa，兩路為0.14MPa；通過空氣定值器的調節能夠提供三路標準信號的發信，兩路為20～100kPa，一路為0～5kPa(kg/cm2)；同時提供一個外接供氣氣源的切換開關，在現場有氣源時可即時切換。

2.校驗單元

校驗系統采用貝美克斯公司模塊化、可擴展的MC5校驗系統，具備高精度、多功能。

（1） 溫度檢驗：

①熱電阻 標準配置的RTD有13種，即Pt50(385)、Pt400(385)、Pt100(3923)、Pt100(3926)、Cu10(427)、Pt100(385)、Pt500(385)、Pt100(391)、 Ni100(618) 、Pt200(385)、Pt1000(385)、 Pt100(375) 、Ni120(672)。

MC5溫度模塊（ET） 還可實現以下功能（見表1）。

②熱電偶 13種熱電偶測量及模擬見表2。

（2） 壓力校驗：

壓力單位作為標準單位得到支持，如Pa、hPa、kPa、MPa、 mbar、 bar、 lbf/ft2、psi、 gf/cm2、 kgf/cm2、 kgf/m2、kp/cm2、 at、 mm H2O、 cm H2O、 mH2O、 iwc、 ftH2O、mmHg、 cmHg、 mHg、 inHg、 mmHg(0℃)、 inHg(0℃)、mmH2O(4℃)、inH2O(4℃)、ftH2O(4℃)、inH2O(60°F)、mm H2O(68°F)、 inH2O(68°F）、ftH2O(68°F）、 torr、atm等。

內、外部壓力模塊可實現壓力變送器、壓力傳感器的校驗。內部壓力模塊可直接安裝在安裝架內，外部壓力模塊是從外部連接到MC5P上，且可與MC5校驗儀的外部壓模塊可以相互替換，通過合理組合，以實現-100kPa~40MPa常用量程范圍壓力檢校。

（3）氣動調節器校驗：

①實驗臺與外部設備的氣路連接方式選用φ6mm、φ8mm和φ10mm進口SCHNEIDER品牌快速接頭。此種連接方式，可防止誤接氣路（過壓或滑絲）而損壞儀表。

②氣動定值器選用日本Masoneilan(梅森)品牌，信號穩定。

③氣動調節器還可安裝在校驗臺的豎柱上進行P、I、D等參數整定。

（4） 繼電器校驗：

①能同時對多個交直流中間繼電器進行校驗，并且對接點電阻進行測量。

②能對交、直流時間繼電器進行校驗。

（5） 模擬信號測量及發送（見表3）。

校驗臺配置的MC5P可對各種參數（毫安、電壓、電阻、毫伏、頻率、脈沖、熱電偶，熱電阻）進行檢測。同時可以發送多種信號（毫安、電壓、電阻、毫伏、頻率、脈沖、熱電偶，熱電阻）。

3.顯示單元

操作臺配置一臺BEAMAX多通道多功能高精度智能數字顯示儀，具有同時顯示多個畫面的功能。全部測量信號的顯示方式為高精度數字顯示，指示精度為0.05%FS。

4.校準管理單元

系統采用的校準管理軟件CMX是一種幫助管理文檔、計劃、分析以及最后優化校準工作的校準管理軟件。CMX的可升級技術和開放式配置，允許將它和其他系統輕易整合在一起，形成完全適合特殊需要的一種校驗系統。通過使用CMX，可以使校驗結果具備可溯源性，不管是打印在紙上還是存在電子數據庫中。

表3 MC5常用測量及發送

二、其他功能

（1）該校驗裝置自帶照明，并且帶有走輪的可移動、有可水平調整的工作臺。該校驗臺還保留了手動獨立校驗的功能，可脫離計算機獨立使用校驗臺的各智能功能，手動完成校驗工作，自定義全功能的儀表校驗要求。

（2） 根據DCS朝FCS發展的趨勢，該校驗儀可以通過FoundationFieldbus基金會現場總線H1或者Profibus總線技術PA通信命令來進行校驗。MC5的Fieldbus現場總線功能包括讀取Fieldbus現場總線變送器的數字輸出，改變變送器的配置和進行變送器的調整。利用MC5校準Fieldbus現場總線變送器只需要一個人并且能將校正的結果自動歸檔。

（3）MC5可用于潮濕、充滿灰塵和溫度急劇變化的惡劣環境中，效果良好。

三、應用及效果

2009年，寶鋼電廠為確保世博會期間安全供電，相繼安排1#350MW、0#150MW、2#350MW發電機組設備系列大修。其中，利用本裝置，檢修人員在發電機組儀表校檢現場取得如下效果。

（1） 校驗軸冷水氣動式調節器（日本橫河Y43AP） 時，恰遇系統控制氣泵同時檢修，造成斷氣。校檢人員及時利用本裝置自帶的恒壓式空氣壓縮機提供氣源（圖1），一路經定值器變為260kPa，作為調節器的給定值；另一路經定值器為0~500kPa可調，作為調節器的測量值，改變測量值，使其與定值的差分別為Δ=0%、25%、50%、75%和100%的全量程，由調節器輸出0.02~0.1MPa到裝置的BEAMAX多通道顯示儀記錄。通過CMX軟件智能分析設定，計算出調節器的P（輸出/輸入）、I(積分時間)參數值?？朔斯獾挠绊懀_保了檢修工期。

（2）汽輪機DEH（數字式電液控制系統） 靜態調試中，為防止調試時高壓調門大幅度開關沖擊閥座，需較穩定的(0~15VDC可調、250mA)信號，利用本裝置的直流穩壓源和斜坡函數發送信號功能（圖1），可方便地實現調試目標。提高了信號穩定性和勞動效率，同時提高了設備的安全可靠性。

（3） 電廠在2009年10月26日至30日接受BSI（英國標準協會） 第三方對質量管理體系ISO9001（2003版） 外審中，確認了公司提供的儀表計量校檢記錄規范有效。

四、結束語

本系統有很多優點，在現場的適用性、操作性和攜帶方面更具特點，已獲國家專利。