无纸记录仪在真空感应熔炼炉上的应用

摘要：使用国产无纸记录仪在进口真空感应熔炼炉上实现多通道生产实时数据记录，使生产全过程的设备运行参数记录完整，提高生产效率和产品质量，同时为提高设备运行可靠性提供准确的数据。      
    关键词：无纸记录仪；真空感应熔炼炉      
    中图分类号：TG232．3;文献标识码：A；文章编号：1006－9658（2010）03－2      

    熔铸中心是中航工业北京航空材料研究院下属的一个生产中心，主要使用真空感应熔炼炉进行各类高温合金母合金以及其他功能材料的生产。因为真空感应熔炼炉使用时的特殊要求，目前生产方式为24小时连续倒班生产，冶炼时采用人工观测计量仪表（不带记录功能），读取数据按照时间进行冶炼记录。在此种情况下，由于操作人员的水平和能力参差不齐，在工作时不可避免出现读数误差或者由于疲劳倦怠等情况，造成冶炼记录与实际参数不符，对产品质量的控制和追溯造成一定程度的困扰，也不利于生产工艺改进的数据积累。      
    另外，冶炼过程中的一些设备运行数据由于不需要在冶炼记录中记载，也无法进行查询。当设备发生故障时，无法根据故障发生前的设备运行参数来查找故障原因，只能是根据故障表面情况进行排故工作，而无法预防性地进行设备维护和保养，影响了设备生产能力的发挥和潜在故障的排查。      
    为解决以上两个问题，熔铸中心在两台美国进口的熔炼炉上安装了多通道无纸记录仪，进行设备运行数据的实时采集和记录。经过前期调研和论证，采用了盘古公司的VX6000型多通道无纸记录仪，经过几个月的试运行，证明此套装置具有计量精度较高、运行稳定、抗干扰能力强以及与原有设备兼容性较好等特点。      
    [1]选型      
    在设计之初，经过市场调研以及与部分产品厂家沟通，决定选用国内浙江盘古公司生产的记录仪。国产产品设计符合国内市场要求，尤其是其内部设计了真空仪表的标度转换程序，可以直接将国产真空表的二次输出以真空指数的方式进行显示，而不需要人工在仪表内部进行标度变换的公式设计。其缺点是局域网功能不完善（但可以使用485网络）。为检验其抗干扰性能，在现场开启大功率中频感应电源、多台真空泵、水泵、吊车、柴油和电动叉车等设备模拟实际生产工况，VX6000型完全能满足使用要求。由于其价格仅为进口同类型仪表的1/3，浙江盘古的记录仪便成为首选。      
    [2]参数      
    设置根据每熔炼批次间隔，将数据采集间隔设为1s，这样可以连续采集6天左右，满足一批次熔炼时间间隔的要求。      
    [3]通道设置      
    在VX6000系列中，选用12通道的VX6012型，使用其中的10个通道，剩余两个通道用于以后扩充。每个通道均为万能输入，可输入标准信号（0～10mA、0～5V、4～20mA、1～5V）、热电偶（B、E、J、K、S、T等）、热电阻（Pt100、Cu50）等脉冲信号。在实际使用时分别选用了0～5V、4～20mA、J型热电偶类型通道。      
    [4]计量检测      
    在使用之前，以0～5V通道为例，对其测量系统进行了计量检测，经过计量单位的计量检测，其精度满足要求。在实际使用中我们也与原有的欧陆仪表进行对比，其显示数据基本一致。      
    [5]安装      
    在安装时，因为记录仪的安装尺寸为标准尺寸，便直接代替了原有显示真空度的欧陆仪表。此套熔炼炉为美国Consarc公司生产，柜内仅有110V电源，但仪表使用了电源电压范围较宽的开关电源，可以直接适应而无需电压变换，减少了安装工作的工作量。      
    [6]真空通道      
熔炼炉真空仪表为美国产品，除了指针显示之外，输出为电压值，原有数字仪表显示的也是电压值，在此通道上，为了最大限度地减少对操作人员的操作习惯的影响，我们便没有进行标度变换，仍然显示电压值。      
    [7]测温通道      
    测温对象主要为钢液和循环冷却水。其中钢液测温分为光学测温和热电偶测温。光学测温为原有的爱康双比色测温仪，数据输出采用4～20mA，测温范围1100～1700℃；热电偶测温采用B型热电偶测温，因为记录仪本身数据采集间隔为1s，不能满足测量钢液时的B型热电偶测温快速反应要求，只能采用一次仪表进行变换，得到相应的线性输出。在实际使用中采用日本导电仪表，输出采用4～20mA。测量记录水温采用设备原带的J型热电偶来测温。      
    [8]中频电源      
    设备原有中频电源为美国应达公司的电源，其中频功率、中频电压、中频频率信号为0～5V输出，经过隔离器输入到记录仪中，经过计算，在记录仪内部进行标度变换，得到真实的中频电源数值。图1为设备安装效果；图2为仪表外观图；图3为记录仪的显示界面，其中通道11和通道12为备用，目前无数据。  

    利用无纸记录仪进行改造的费用不高，改造工作和难度也不大，但改造后仪表使用效率很高。经过近1年的使用，表明此记录仪的测量准确度、数据记录以及抗干扰能力等都令人比较满意，而且基本上达到了免维护状态。另外，由于该无纸记录仪采用了先进的微机技术，做到了全能模拟输入，体积小，功耗低，通用性广，独立性强，画面色彩鲜艳，读数直观，反映灵敏可靠，数据保存、追忆都十分方便，是集测量和管理为一体的较好设备。      

    *原文发表于《中国铸造装备与技术》2010年第3期，经作者同意转载。