智能差壓變送器在燃煤鍋爐風(fēng)速測(cè)量中的應(yīng)用

為了使運(yùn)行人員能在線監(jiān)測(cè)一。二風(fēng)噴口的風(fēng)速，并作均勻調(diào)整，從而提高鍋爐熱效率，避免堵管事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)了智能差壓變送器測(cè)量風(fēng)速的大小，測(cè)量示意如下圖1。

 

2、風(fēng)速的測(cè)量

 

   根據(jù)伯努里定律，可以通過測(cè)量流體流動(dòng)過程中產(chǎn)生的差壓來測(cè)量流速。且流體的全壓和靜壓之差——動(dòng)壓△P與流速V之間的關(guān)系為v=（△p／p）的開平方

 

測(cè)速管標(biāo)定系數(shù)K的獲得，是在配定二次表后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，在做爐膛空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)確定的匹配參數(shù)。

△P：一次風(fēng)差壓(測(cè)速元件一般采用靠背營(yíng)，也可用笛形管及文丘利管)

Tn：風(fēng)崎混合溫度

Tf：熱風(fēng)溫度

Th：煤將溫度

 

3 硬件組成（不過現(xiàn)在完全可以采用國產(chǎn)淮安三暢智能差壓變送器）

如圖2所示，智能差壓變送器由傳感器，A／D轉(zhuǎn)換電路，CPU，EEPROM，D／A轉(zhuǎn)換電路以及MODEM組成。

    傳感器采用MOTOROLA MPX2010系列的壓力傳感器，以擴(kuò)散硅為半導(dǎo)體的傳感器，因而靈敏度高，體積小。A／D轉(zhuǎn)換電路是AD公司的AD7714，是具有24位分辯力的高精度，寬動(dòng)態(tài)范圍的Σ 一△轉(zhuǎn)換器。它還具有片內(nèi)自校準(zhǔn)功能，一個(gè)增益可編程的放大器(PC．A)，一個(gè)可編程數(shù)字濾波器，一個(gè)時(shí)鐘振蕩器，一個(gè)串行接口以及一個(gè)包含指令寄存器，命令寄存器和校準(zhǔn)寄存器的片內(nèi)微控制器，3通道差動(dòng)輸入，可同時(shí)接受3路現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，這里分別接受熱風(fēng)溫度T，差壓信號(hào)△P，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度采集Tl�，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的采集是通過半導(dǎo)體集成溫度傳感器AD590來實(shí)現(xiàn)的。EEPROM是帶復(fù)位，看門狗的串行EEPROM X25045，存放各種工作參數(shù)。D／A采用了串行的高精度l6位轉(zhuǎn)換器件，MODEM是能實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議通信規(guī)程的芯片HT2012。

     該系統(tǒng)的工作過程是將采集到的現(xiàn)場(chǎng)差壓信號(hào)△P，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度Tl，熱風(fēng)溫度T信號(hào)送人A／D轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，送人到CPU進(jìn)行處理，經(jīng)Tl對(duì)傳感器溫度補(bǔ)償后，算出風(fēng)速大小，經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換電路變?yōu)橄鄬?duì)應(yīng)的4—20MA輸出。同時(shí)CPU輸出數(shù)字信號(hào)

給能實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議通信規(guī)程的芯片HT2012。經(jīng)HT2012調(diào)制在4—20MA電流上疊加一個(gè)1200Hz和2200Hz頻率的正弦信號(hào)，分別代表1和0。其中1200Hz信號(hào)表示1，2200Hz信號(hào)表示0由于正弦信號(hào)的直流平均值為零，所以沒有直流加到4—201VIA 。由此，在二線制上可以同時(shí)傳送互不影響的模擬和數(shù)字信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)的芯片都采用了三線制方式，因而集成度高，性能穩(wěn)定，且功耗低。

 

本系統(tǒng)的#大的特點(diǎn)是采用了實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議的芯片HT2012，因而可以通過手操器把數(shù)

據(jù)參量寫到變送器EEPROM中去，數(shù)據(jù)參量主要有量程，工程單位變換，阻尼，線性常數(shù)，范圍常數(shù)等。手操器可以接在智能差壓變送器輸出線上的任何位置。用手操器在線測(cè)試回路與白診斷信息時(shí)，廚手操器采用HART協(xié)議，所以模擬和數(shù)字信號(hào)在同一傳輸線上各行其道，互不干擾。本系統(tǒng)還能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。當(dāng)計(jì)算機(jī)只有一臺(tái)智能差壓變送器時(shí)，即點(diǎn)一點(diǎn)方式，此時(shí)可繼續(xù)使用4—20MA信號(hào)進(jìn)行模擬傳輸，而測(cè)量，調(diào)整和測(cè)試數(shù)據(jù)用數(shù)字方式傳輸．模擬信號(hào)不受影響，仍可按正常方式用于控制目的。當(dāng)從機(jī)為多臺(tái)智能差壓變送器時(shí)，即多站方式，此時(shí)4—20MA信號(hào)作廢，每一臺(tái)變送器的工作電流均為4MA。由于每一臺(tái)智能差壓變送器都有非常好編號(hào)，所以計(jì)算機(jī)根據(jù)從機(jī)各自的編號(hào)分別對(duì)每一臺(tái)智能差壓變送器進(jìn)行操作，將從機(jī)輸出信號(hào)的數(shù)字量傳送到計(jì)算機(jī)中，即此時(shí)所有的測(cè)量，調(diào)整和測(cè)試數(shù)均據(jù)用數(shù)字方式傳輸。

 

4 軟件編程

如圖3是智能差壓變送器的主程序流程圖，其中用定時(shí)器中斷方式來實(shí)現(xiàn)看門狗技術(shù)。在采樣和計(jì)算風(fēng)速前，通過CPU用編程方式實(shí)現(xiàn)對(duì)A／D器件的傳輸方式，通道選擇，增益大小，濾波常數(shù)等設(shè)置，然后再完成數(shù)據(jù)的采集，計(jì)算和輸出。傳感器的溫度補(bǔ)償是采用了多段線

逼近法來實(shí)現(xiàn)的。 

 

5 結(jié)語

由于該裝置運(yùn)用了三線串行總線方式，使線路大為簡(jiǎn)化，性能高，體積小。采用HART協(xié)議的MODEM芯片HT2012，使系統(tǒng)成為現(xiàn)場(chǎng)智能變進(jìn)器，能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，因而在電力，化工行業(yè)具有廣泛的用途。