探讨机电一体化技术在化工工程机械中的应用

摘要：机电一体化技术作为现代工业发展的重要支撑，在化工工程机械领域发挥着关键作用，文章深入分析了机电一体化技术在化工工程机械中的具体应用，重点研究了多个技术的实际应用效果，阐述了机电一体化技术对提升化工设备运行效率、安全性和可靠性的重要意义，为化工工程机械的智能化发展提供参考依据。

关键词：机电一体化；化工工程；自动控制；智能传感；远程监控

随着工业4.0时代的到来，机电一体化技术在化工工程机械领域的应用日益广泛，该技术将机械、电子、控制等多学科技术有机结合，为化工设备的智能化升级提供了技术支持，当前化工工程机械正面临着自动化程度低、安全性能待提高、生产效率有限等问题，机电一体化技术的引入为解决这些问题提供了新思路，推动了化工工程机械向智能化和精细化方向发展。

一、机电一体化技术在化工设备控制系统中的应用

（一）自动控制系统的优化设计

现代化工设备控制系统采用PLC（可编程逻辑控制器）作为核心控制单元，通过分散控制系统（DCS）实现对生产过程的实时监控和精确调节，控制系统采用西门子S7系列PLC，配合温度、压力、液位等传感器，建立完整的数据采集网络。系统根据工艺要求自动调节反应釜的温度、压力、搅拌速度等参数，实现了全自动化控制，通过闭环控制算法优化提高了控制精度，使产品质量稳定性显著提升。

（二）智能传感器网络的构建

智能传感器网络采用总线型网络结构，将各类传感器有机整合，形成多层次的数据采集体系，基于HART协议的智能传感器网络实现了对工艺参数的实时监测，通过 HART无线传输技术解决了复杂环境下的布线难题。系统采用多点分布式布局，在关键位置部署智能传感器节点实现温度、压力、流量、液位等参数的同步采集，数据采集精度达到±0.1%，传输响应时间小于100ms，网络稳定性达到99.9%，有效降低了施工和维护成本[1]。

（三）远程监控系统的实现

远程监控系统基于工业以太网技术，构建了覆盖全厂的监控网络，系统采用B/S架构，支持多终端访问，管理人员可以通过移动设备实时查看设备运行状态、工艺参数和报警信息。监控系统集成了数据分析功能，能够生成设备运行报表、能耗分析报告等管理文档，为生产决策提供数据支持，系统投入使用后，设备管理效率提升40%，异常情况响应时间缩短50%，实现了化工设备的智能化、网络化管理。

二、机电一体化技术在化工机械安全保护中的应用

（一）安全联锁系统的设计与实施

安全联锁系统作为化工机械安全保护的核心，采用多重保护机制实现设备运行过程的安全控制，现代化工装置普遍采用基于PLC的三级联锁保护系统，包括工艺联锁、设备联锁和紧急停车联锁，该系统采用2-3投票制原则，通过冗余设计确保控制系统的可靠性实现了对关键参数的实时监控和联动控制。主控系统配备容错型PLC，辅以现场总线网络，构建了完整的安全控制体系，在实际应用中系统实现了对温度、压力、流量等关键参数的全方位监控，当参数超出设定范围时，能够自动触发相应级别的联锁保护，有效避免了设备损坏和安全事故的发生。

（二）故障诊断与预测性维护

基于机电一体化技术的设备故障诊断系统通过采集和分析设备运行数据，实现对设备状态的实时监测和故障预警，先进的离心泵组采用基于振动分析的故障诊断系统，通过在设备关键部位安装振动传感器采集轴承、叶轮等部件的振动信号。系统采用神经网络算法建立故障特征模型，结合历史数据进行分析比对，实现了对轴承磨损、叶轮腐蚀、轴不对中等常见故障的早期识别，通过与设备管理系统的数据集成建立了设备健康评估体系，根据评估结果自动生成维护计划，实现了预测性维护。

（三）应急处理系统的优化

应急处理系统依托机电一体化技术，通过智能化手段提升突发事件的处置能力，先进的应急处理平台集成了工艺参数监测、报警联动、应急预案管理等功能模块，采用模糊逻辑推理技术，根据事故类型和严重程度自动匹配最优的处置方案。系统内置完整的应急预案库，涵盖了设备故障、火灾爆炸、有毒气体泄漏等多种突发事件的处置流程，通过与DCS系统的数据交互实现了对关键设备的远程紧急停车操作，系统还具备实时通讯功能，能够快速通知相关人员并协调应急资源，使突发事件的平均处置时间缩短40%[2]。

（四）环境监测与保护

环境监测系统通过先进的监测技术实现对环境污染物的全面管控，现代化工企业普遍建立了覆盖全厂区的环境在线监测网络，采用红外光谱、气相色谱等分析技术实现对废气、废水中多种污染物指标的连续监测。系统采用分布式架构，在关键排放点设置采样装置，通过工业以太网将数据实时传输至环境监控中心，监控中心采用先进的数据分析软件，对污染物排放趋势进行分析预测，当监测数据接近限值时自动发出预警信号，系统还与生产控制系统实现联动，能够根据环境监测数据自动地调节生产负荷，确保污染物排放始终符合环保要求。

结语

机电一体化技术在化工工程机械中的应用取得了显著成效，有力推动了化工设备向智能化、安全化方向发展，通过自动控制系统的优化、智能传感器网络的构建、远程监控系统的实现以及各类安全保护措施的实施，化工设备的运行效率和安全性得到了全面提升，未来随着新一代信息技术的发展，机电一体化技术在化工工程机械领域将发挥更大作用，推动化工行业的转型升级。

参考文献

[1]孙贺龙.工程机械在施工技术中的研究和应用[J].居舍，2022，（15）：153-156.

[2]高贯奎.机电一体化技术在化工工程机械中的应用研究[J].化纤与纺织技术，2022，51（05）：104-106.