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K的獲得，是在配定二次表后，根據現場運行的實際情況，在做爐膛空氣動力場試驗時確定的匹配參數。

△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路現場信號，這里分別接受熱風溫度T，差壓信號△P，現場環境溫度采集Tl�，F場環境溫度的采集是通過半導體集成溫度傳感器AD590來實現的。EEPROM是帶復位，看門狗的串行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是能實現HART協議通信規程的芯片HT2012。

     該系統的工作過程是將采集到的現場差壓信號△P，現場環境溫度Tl，熱風溫度T信號送人A／D轉換電路，經A／D轉換后變為數字信號，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轉換電路變為相對應的4—20MA輸出。同時CPU輸出數字信號

給能實現HART協議通信規程的芯片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字信號。整個系統的芯片都采用了三線制方式，因而集成度高，性能穩定，且功耗低。

 

本系統的#大的特點是采用了實現HART協議的芯片HT2012，因而可以通過手操器把數

據參量寫到變送器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協議，所以模擬和數字信號在同一傳輸線上各行其道，互不干擾。本系統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，此時可繼續使用4—20MA信號進行模擬傳輸，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，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字量傳送到計算機中，即此時所有的測量，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，其中用定時器中斷方式來實現看門狗技術。在采樣和計算風速前，通過CPU用編程方式實現對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

逼近法來實現的。 

 

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協議的MODEM芯片HT2012，使系統成為現場智能變進器，能與計算機進行通訊，因而在電力，化工行業具有廣泛的用途。