智能差壓變送器在燃煤鍋爐風速測量中的應用

為了使運行人員能在線監(jiān)測一。二風噴口的風速，并作均勻調整，從而提高鍋爐熱效率，避免堵管事故的發(fā)生。設計了智能差壓變送器測量風速的大小，測量示意如下圖1。

 

2、風速的測量

 

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

 

測速管標定系數(shù)K的獲得，是在配定二次表后，根據(jù)現(xiàn)場運行的實際情況，在做爐膛空氣動力場試驗時確定的匹配參數(shù)。

△P：一次風差壓(測速元件一般采用靠背營，也可用笛形管及文丘利管)

Tn：風崎混合溫度

Tf：熱風溫度

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轉換電路，CPU，EEPROM，D／A轉換電路以及MODEM組成。

    傳感器采用MOTOROLA MPX2010系列的壓力傳感器，以擴散硅為半導體的傳感器，因而靈敏度高，體積小。A／D轉換電路是AD公司的AD7714，是具有24位分辯力的高精度，寬動態(tài)范圍的Σ 一△轉換器。它還具有片內自校準功能，一個增益可編程的放大器(PC．A)，一個可編程數(shù)字濾波器，一個時鐘振蕩器，一個串行接口以及一個包含指令寄存器，命令寄存器和校準寄存器的片內微控制器，3通道差動輸入，可同時接受3路現(xiàn)場信號，這里分別接受熱風溫度T，差壓信號△P，現(xiàn)場環(huán)境溫度采集Tl。現(xiàn)場環(huán)境溫度的采集是通過半導體集成溫度傳感器AD590來實現(xiàn)的。EEPROM是帶復位，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位轉換器件，MODEM是能實現(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)場差壓信號△P，現(xiàn)場環(huán)境溫度Tl，熱風溫度T信號送人A／D轉換電路，經A／D轉換后變?yōu)閿?shù)字信號，送人到CPU進行處理，經Tl對傳感器溫度補償后，算出風速大小，經D／A轉換電路變?yōu)橄鄬�應�?—20MA輸出。同時CPU輸出數(shù)字信號

給能實現(xiàn)HART協(xié)議通信規(guī)程的芯片HT2012。經HT2012調制在4—20MA電流上疊加一個1200Hz和2200Hz頻率的正弦信號，分別代表1和0。其中1200Hz信號表示1，2200Hz信號表示0由于正弦信號的直流平均值為零，所以沒有直流加到4—201VIA 。由此，在二線制上可以同時傳送互不影響的模擬和數(shù)字信號。整個系統(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#大的特點是采用了實現(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。用手操器在線測試回路與白診斷信息時，廚手操器采用HART協(xié)議，所以模擬和數(shù)字信號在同一傳輸線上各行其道，互不干擾。本系統(tǒng)還能與計算機進行通訊。當計算機只有一臺智能差壓變送器時，即點一點方式，此時可繼續(xù)使用4—20MA信號進行模擬傳輸，而測量，調整和測試數(shù)據(jù)用數(shù)字方式傳輸．模擬信號不受影響，仍可按正常方式用于控制目的。當從機為多臺智能差壓變送器時，即多站方式，此時4—20MA信號作廢，每一臺變送器的工作電流均為4MA。由于每一臺智能差壓變送器都有非常好編號，所以計算機根據(jù)從機各自的編號分別對每一臺智能差壓變送器進行操作，將從機輸出信號的數(shù)字量傳送到計算機中，即此時所有的測量，調整和測試數(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，其中用定時器中斷方式來實現(xiàn)看門狗技術。在采樣和計算風速前，通過CPU用編程方式實現(xiàn)對A／D器件的傳輸方式，通道選擇，增益大小，濾波常數(shù)等設置，然后再完成數(shù)據(jù)的采集，計算和輸出。傳感器的溫度補償是采用了多段線

逼近法來實現(xiàn)的。 

 

5 結語

由于該裝置運用了三線串行總線方式，使線路大為簡化，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)場智能變進器，能與計算機進行通訊，因而在電力，化工行業(yè)具有廣泛的用途。