【正文】 () 或 : ? ? ? ?? ?1sT KsKU sHsG 2 0fDD ????? s () 式中， K0=(KDT2TD)/T1 ： 響應(yīng)曲線 H2的放大系數(shù)； T0=T1/KD ； Kf=1/T0 ： 上升速度，即給 水流量變化一個(gè)單位流量時(shí)水位的變化速度； T2 ： 響應(yīng)曲線 H2 的時(shí)間常數(shù)。通常τ在 15～ 100s 之間。但是由于給水溫度比汽包內(nèi)原有飽和水的溫度低，所以當(dāng)給水流量增加后，它們將從原有飽和水中吸收部分熱量，這就使得水位下汽泡體積 由于放出熱量而減小。 1 給水母管； 2調(diào)節(jié)閥； 3省煤器； 4汽包； 5 下降管； 6 上升管； 7 過熱器； 8 蒸汽母管 圖 鍋 爐設(shè)備氣水簡圖 在蒸汽發(fā)生過程中，汽包內(nèi)部容積可以看成由蒸發(fā)面（即水面）上方的蒸汽體積VD、蒸發(fā)面下方的汽水混合體積，即汽泡體積 VS 和汽包內(nèi)水的體積 VW 三部分組成。一般采用離子交換樹脂對(duì)水進(jìn)行軟化處理。他主要考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量，維持汽包水位在工藝允許范圍內(nèi)。然后經(jīng)過熱器，形成一定氣溫的過熱蒸汽 D，匯集至蒸汽母管。其它還有一些附屬電路，如看門狗、報(bào)警電路等。正 文 引言 汽包水位是影響鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)， 汽包水位 控制的被調(diào)量是汽包水位，而調(diào)節(jié)量則是給水流量，通過對(duì)給水流量的調(diào)節(jié) ,使汽包內(nèi)部的物料達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，變化在允許范圍之內(nèi)。 1 火電廠 鍋爐基本知識(shí) 火電廠鍋爐是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為蒸汽熱能的設(shè)備。壓力為 PM的過熱蒸汽， 經(jīng)負(fù)荷設(shè)備 調(diào)節(jié)閥 給負(fù)荷設(shè)備用 。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐、氣輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件之一，是鍋爐正常運(yùn)行的指標(biāo)。 2 汽包水位系統(tǒng)控制方案 對(duì)鍋爐而言，汽包水位是其正常運(yùn)行的主要標(biāo)志之一，是一個(gè)重要的被調(diào)節(jié)參數(shù)。由于燃料量對(duì)汽包水位的影響有較大的傳輸滯后和容量滯后，變化十分緩慢，可以忽略不計(jì)；而蒸汽壓力的變化往往是由于蒸汽負(fù)荷變化引起的，因此，壓力的變化可以歸并到蒸汽負(fù)荷中去。即在水位下汽泡體積的變化過程中，水位則隨著汽包中儲(chǔ)水量的增加而逐漸緩慢上升；而當(dāng)這一過程達(dá)到平衡后，水位下汽泡體積不再變化，水位變化就表現(xiàn)為隨著儲(chǔ)水量的增加而直線上升。如采用省煤器，則由于省煤器本身的延遲，將使τ增加。 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)：當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，水位下汽泡體積變化而引起水位的變化速度是很快的，也就是說，在負(fù)荷變化的最初一段時(shí)間， H2的變化速度比 H1快得多。 位式控制系統(tǒng) 位式控制系統(tǒng)如圖 所示。其中流量 調(diào)節(jié)器是 PI 調(diào)節(jié)器， 并用汽機(jī)的耗汽量 D 作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)定值，使給水量 W 跟蹤蒸汽量 D。單沖量水位控制系統(tǒng)由汽包、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器及調(diào)節(jié)閥等組成，其原理如圖 所示： 圖 單沖量控制系統(tǒng)框圖 這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，是典型的單回路定值控制系統(tǒng)。 雙沖量控制系統(tǒng) 雙沖量水位控制系統(tǒng)是在單沖量水位控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了以蒸汽流量信號(hào)為前饋信號(hào)的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)。系統(tǒng)在負(fù)荷變化頻繁的工況下能較好地完成水位控制任務(wù)。如果給水中斷，可能在 10～ 30s 就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)水位；例如 僅僅 是給水量與蒸汽量不相適應(yīng)，在一分鐘到幾分鐘內(nèi)也將發(fā)生缺水或滿水事故。但它的引入可以改善控制質(zhì)量，且不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。 總之，三沖量汽包水位控制系統(tǒng)，由于引進(jìn)蒸汽流量和給水流量信號(hào)作為控制信號(hào)，系統(tǒng)動(dòng)作及時(shí)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，在較 大的階躍擾動(dòng)時(shí)都能有效地控制水位的變化，因而得到了廣泛的引用。 3 硬件電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案必須能夠達(dá)到如下的控制指標(biāo)： （ 1）其偏差范圍為 [50mm， +50mm]；水位必須控制在該范圍內(nèi)，否則會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)安全事故。 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) CPU 的選擇 MCS 是 Intel 公司生產(chǎn)的單片機(jī)的系列符號(hào)，例如 Intel 公司的 MCS4 MCS5MCCS96系列單片機(jī)。 2） VSS（ 20 腳）：接地端。 （ 2）晶體振蕩器接入或外部振蕩信號(hào)輸入引腳 1） XTALl（ 19 腳）：晶體振蕩器接入的一個(gè)引腳。 （ 4） 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出引腳 PSEN （ 29 腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高 8位地址。圖 為外部振蕩方式圖 。本設(shè)計(jì)采用 MAX690 芯片。信號(hào)處理電路用于處理信息，而輸出器件是一種利用已處理過的信號(hào)的裝置、顯示或動(dòng)作。 HRFT 系列浮筒液位計(jì)依據(jù)力平衡原理，采用最新的傳感結(jié)構(gòu)，使傳感器和杠桿機(jī)構(gòu)合二為一，可以直接測量浮筒在液體中受到的浮力，很好地解決了靜壓的影響，本儀器具有耐高溫、耐高壓的特點(diǎn)。 3）智能化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有參數(shù)設(shè)定、標(biāo)校及故障提示功能。 LUGB－ 21/ZX 渦街流量 傳感器主要特點(diǎn) ： 流量傳感器的感應(yīng)元件不直接與被測介質(zhì)接觸，故性能穩(wěn)定，可靠性高 流量傳感器內(nèi)無可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡單牢固，因而壓損小，維護(hù)量小，使用壽命長 測量范圍度寬：可達(dá) 15:1， 20:1 顯示：可選配 XS 型分體顯示表，顯示瞬時(shí)流量與累積流量 LUGB－ 21/ZX 渦街流量傳感器主要技術(shù)參數(shù)： 型號(hào)說明： LUGB－ 21 不帶現(xiàn)場顯示、 LUGBZX帶現(xiàn)場顯示，可顯示瞬時(shí)流量和累積流量 測量介質(zhì)：液體、氣體、過熱 /飽和蒸汽 環(huán)境溫度： 25～ ＋ 55℃ ，濕度： ≤85% 介質(zhì)溫度： 1）普通型： 40～ ＋ 130℃ ， 10～ ＋ 250℃ 2）高溫型： 10～ ＋ 300℃ ， 10～ ＋ 380℃ 3）防爆型： 40～ ＋ 80℃ 精度等級(jí)：液體 177。有源 I/V 主要是利用有源器件運(yùn)算放大器、電阻組成的。 ADC0809的特點(diǎn)是：可直接與微處理器相連，不需另加接口邏輯；具有鎖存控制的 8 路模擬開關(guān)，可以輸入 8 個(gè)模擬信號(hào)；分辨率為 8 位，總的不可調(diào)誤差為（ 177。該信號(hào)也可以用來作為開始轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)。該信號(hào)上升沿清除 ADC的內(nèi)部寄存器而在下降沿啟動(dòng)內(nèi)部控制邏輯，開始 A/D轉(zhuǎn)換工作。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一。 表 ADDA、 ADDB、 ADDC真值表 對(duì)應(yīng)通路 地址 C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 如上所說，其 ADC0809接線圖如圖 所示： DCKOC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19S N 7 4 L S 3 7 3V C C40P /A D 039P /A D 138P /A D 237P 2/ A D 336P /A D 435P /A D 534P /A D 633P /A D 732P /T 21P /T 2 E X2P /E C 13P /C E X 04P /C E X 15P /C E X 26P /C E X 37P /C E X 48P /A 821P /A 922P /A 1 023P /A 1 124P /A 1 225P /A 1 326P /A 1 427P /A 1 528V S S20P /R D17P /W R16P /T 115P /T 014P /I N T 113P /I N T 012P /T x D11P /R x D10A L E /P R O G30P S E N29E A /V P P31R S T9X T A L 218X T A L 1198 9 C 5 1A1B2C3G16G 2A4G 2B5Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y7774LS138C C 40 78C C 40 78+ 5VN2N2I N 026I N 127I N 228I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75r e f +12r e f 16A D C 0 8 0 9D021D120D219D318D419 8D515D614D717A D D A25A D D B24A D D C23A L E22OE9S T A R T6C L O C K10EOC7信號(hào) 1信號(hào) 2信號(hào) 3G N DG N D+ 5VC D 4 01 3G N D+ 5VG N D 圖 ADC0809接線圖 輸出通道的設(shè)計(jì) 圖 為輸出通道的設(shè)計(jì)方框圖， 89C51 處理之后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過 DAC0832 轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， 再 經(jīng)過芯片 AD694 轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)閥可以接受的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)控制電動(dòng)閥從而進(jìn)行對(duì)給水流量的控制調(diào)節(jié)。與 CS、 WR1一起控制數(shù)據(jù)的輸入。 IO2：輸出電流 2， IO1+IO2=常數(shù)。 DAC0832 有兩個(gè)輸出端 LOUT1和 LOUT2，為電流輸出形式，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為 FFH 時(shí)，IOUT1 電流最大。 AD694 具有一下特點(diǎn)： 輸出范圍： 4～ 20mA 或 0～ 20mA 電壓 輸入范圍： 0V～ 2V或 0～ 10V 單或雙電源操作 較大的供 電電壓范圍 :～ 36V 電源 可與電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器直接配合使用，實(shí)現(xiàn)程控電流輸出 具有開路或越限報(bào)警功能 可選外置通過晶體管，以減少自熱誤差 ％典型的非線性 現(xiàn)在輸入量程為 0～ 10V，輸出量程為 4～ 20mA，所以參考電壓（ 7 腳）可選擇 10V,VS 最小值為 ,這里選擇 36V。液動(dòng)的在實(shí)際應(yīng)用中很少使用。 % 回 差：氣動(dòng) (帶定位器 )≤ 1%；電動(dòng)≤ 1% 死 區(qū)：氣動(dòng) (帶定位器 )≤ %；電動(dòng)≤ 1% 可調(diào)范圍： 50:1 溫度范圍：常溫型 :20～ 200℃ 延 長 型： 60～ 20℃； +200～ 450℃ （ 2） 主要零件材料 閥體、閥蓋 ： HT200、 ZG25 ZG1Cr18Ni9Ti； ZG1Cr18Ni12Mo2Ti 閥內(nèi)件 ： 2Cr18Ni9Ti 填料 ： 聚四氟乙稀、柔性石墨 墊片 ： 橡膠石棉板 、 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼石棉纏繞墊片 （ 3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 可配置德國 PSL、日本工裝 3810L 和國產(chǎn) ZAZ 等系列一體化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) ； 或 FOXBORO 的 PA、 PBS 和國產(chǎn) ZH 等系列氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 。各種獨(dú)立式鍵盤中，各按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時(shí)，各I/O 口有確定的低電平，當(dāng)然如果輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，則外電路的上拉電 阻可省去。 （ 4） 鍵盤的工作方式 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是單片機(jī)的工作內(nèi)容之一。硬件圖見圖 。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位 LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。 在進(jìn)行鍵盤功能時(shí)， PA0到 PA3作為鍵盤的掃描輸出口，控制鍵盤列線的電平； PC0到 PC2作為鍵盤行線的輸入口，判別方法通過后面的程序?qū)崿F(xiàn)。 閃光報(bào)警可用 MCS51 的某一 I/O 口線驅(qū)動(dòng) LED 閃爍，只要該 I/O 口線發(fā)出具有一定頻率的高低電平信號(hào)，即可使 LED 閃爍。 圖 定時(shí)中斷子程序設(shè)計(jì) 定時(shí)中斷子程序包括了主程序以外的所有子程序的管理和應(yīng)用。程序流程圖如下。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或者 7407 低電平驅(qū)動(dòng)。 當(dāng) CE ＝ 0， IO/M ＝ 0時(shí)，選中 8155 片內(nèi) RAM，這時(shí) 8155 只 能作片外 RAM 使用，其 RAM 的低 8 位編址為 00H～ FFH；當(dāng) CE ＝ 0， IO/M ＝ 1 時(shí)，選中 8155 的 I/O 口，其端口地址的低 8位由 AD7～ AD0確定。如此輪流，使每位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示字符，根據(jù)人眼視覺特性，當(dāng) LED 所加信號(hào)頻率大于 50Hz 時(shí)，人眼不能感覺其變化，所以每位顯示的間隔不能超過 20ms，也就是說要在 20ms 之內(nèi)分時(shí)的點(diǎn)亮所有 LED。 這里使 用 LED 是因?yàn)樗哂酗@示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命