智能差壓變送器在燃煤鍋爐風(fēng)速測量中的應用

為了使運行人員能在線(xiàn)監測一。二風(fēng)噴口的風(fēng)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(fēng)速的大小，測量示意如下圖1。

 

2、風(fēng)速的測量

 

   根據伯努里定律，可以通過(guò)測量流體流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的差壓來(lái)測量流速。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(kāi)平方

 

測速管標定系數K的獲得，是在配定二次表后，根據現場(chǎng)運行的實(shí)際情況，在做爐膛空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗時(shí)確定的匹配參數。

△P：一次風(fēng)差壓(測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(guò)現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(dòng)態(tài)范圍的Σ 一△轉換器。它還具有片內自校準功能，一個(gè)增益可編程的放大器(PC．A)，一個(gè)可編程數字濾波器，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，命令寄存器和校準寄存器的片內微控制器，3通道差動(dòng)輸入，可同時(shí)接受3路現場(chǎng)信號，這里分別接受熱風(fēng)溫度T，差壓信號△P，現場(chǎng)環(huán)境溫度采集Tl�，F場(chǎng)環(huán)境溫度的采集是通過(guò)半導體集成溫度傳感器AD590來(lái)實(shí)現的。EEPROM是帶復位，看門(mén)狗的串行EEPROM X25045，存放各種工作參數。D／A采用了串行的高精度l6位轉換器件，MODEM是能實(shí)現HART協(xié)議通信規程的芯片HT2012。

     該系統的工作過(guò)程是將采集到的現場(chǎng)差壓信號△P，現場(chǎng)環(huán)境溫度Tl，熱風(fēng)溫度T信號送人A／D轉換電路，經(jīng)A／D轉換后變?yōu)閿底中盘�，送人到CPU進(jìn)行處理，經(jīng)Tl對傳感器溫度補償后，算出風(fēng)速大小，經(jīng)D／A轉換電路變?yōu)橄鄬�應�?—20MA輸出。同時(shí)CPU輸出數字信號

給能實(shí)現HART協(xié)議通信規程的芯片HT2012。經(jīng)HT2012調制在4—20MA電流上疊加一個(gè)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(méi)有直流加到4—201VIA 。由此，在二線(xiàn)制上可以同時(shí)傳送互不影響的模擬和數字信號。整個(gè)系統的芯片都采用了三線(xiàn)制方式，因而集成度高，性能穩定，且功耗低。

 

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

據參量寫(xiě)到變送器EEPROM中去，數據參量主要有量程，工程單位變換，阻尼，線(xiàn)性常數，范圍常數等。手操器可以接在智能差壓變送器輸出線(xiàn)上的任何位置。用手操器在線(xiàn)測試回路與白診斷信息時(shí)，廚手操器采用HART協(xié)議，所以模擬和數字信號在同一傳輸線(xiàn)上各行其道，互不干擾。本系統還能與計算機進(jìn)行通訊。當計算機只有一臺智能差壓變送器時(shí)，即點(diǎn)一點(diǎn)方式，此時(shí)可繼續使用4—20MA信號進(jìn)行模擬傳輸，而測量，調整和測試數據用數字方式傳輸．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(shí)，即多站方式，此時(shí)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，所以計算機根據從機各自的編號分別對每一臺智能差壓變送器進(jìn)行操作，將從機輸出信號的數字量傳送到計算機中，即此時(shí)所有的測量，調整和測試數均據用數字方式傳輸。

 

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(lái)實(shí)現看門(mén)狗技術(shù)。在采樣和計算風(fēng)速前，通過(guò)CPU用編程方式實(shí)現對A／D器件的傳輸方式，通道選擇，增益大小，濾波常數等設置，然后再完成數據的采集，計算和輸出。傳感器的溫度補償是采用了多段線(xiàn)

逼近法來(lái)實(shí)現的。 

 

5 結語(yǔ)

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