智能差压变送器在燃煤锅炉风速测量中的应用

为了使运行人员能在线监测一。二风喷口的风速，并作均匀调整，从而提高锅炉热效率，避免堵管事故的发生。设计了智能差压变送器测量风速的大小，测量示意如下图1。

 

2、风速的测量

 

   根据伯努里定律，可以通过测量流体流动过程中产生的差压来测量流速。且流体的全压和静压之差——动压△P与流速V之间的关系为v=（△p／p）的开平方

 

测速管标定系数K的获得，是在配定二次表后，根据现场运行的实际情况，在做炉膛空气动力场试验时确定的匹配参数。

△P：一次风差压(测速元件一般采用靠背营，也可用笛形管及文丘利管)

Tn：风崎混合温度

Tf：热风温度

Th：煤将温度

 

3 硬件组成（不过现在完全可以采用国产淮安三畅智能差压变送器）

如图2所示，智能差压变送器由传感器，A／D转换电路，CPU，EEPROM，D／A转换电路以及MODEM组成。

    传感器采用MOTOROLA MPX2010系列的压力传感器，以扩散硅为半导体的传感器，因而灵敏度高，体积小。A／D转换电路是AD公司的AD7714，是具有24位分辩力的高精度，宽动态范围的Σ 一△转换器。它还具有片内自校准功能，一个增益可编程的放大器(PC．A)，一个可编程数字滤波器，一个时钟振荡器，一个串行接口以及一个包含指令寄存器，命令寄存器和校准寄存器的片内微控制器，3通道差动输入，可同时接受3路现场信号，这里分别接受热风温度T，差压信号△P，现场环境温度采集Tl。现场环境温度的采集是通过半导体集成温度传感器AD590来实现的。EEPROM是带复位，看门狗的串行EEPROM X25045，存放各种工作参数。D／A采用了串行的高精度l6位转换器件，MODEM是能实现HART协议通信规程的芯片HT2012。

     该系统的工作过程是将采集到的现场差压信号△P，现场环境温度Tl，热风温度T信号送人A／D转换电路，经A／D转换后变为数字信号，送人到CPU进行处理，经Tl对传感器温度补偿后，算出风速大小，经D／A转换电路变为相对应的4—20MA输出。同时CPU输出数字信号

给能实现HART协议通信规程的芯片HT2012。经HT2012调制在4—20MA电流上叠加一个1200Hz和2200Hz频率的正弦信号，分别代表1和0。其中1200Hz信号表示1，2200Hz信号表示0由于正弦信号的直流平均值为零，所以没有直流加到4—201VIA 。由此，在二线制上可以同时传送互不影响的模拟和数字信号。整个系统的芯片都采用了三线制方式，因而集成度高，性能稳定，且功耗低。

 

本系统的#大的特点是采用了实现HART协议的芯片HT2012，因而可以通过手操器把数

据参量写到变送器EEPROM中去，数据参量主要有量程，工程单位变换，阻尼，线性常数，范围常数等。手操器可以接在智能差压变送器输出线上的任何位置。用手操器在线测试回路与白诊断信息时，厨手操器采用HART协议，所以模拟和数字信号在同一传输线上各行其道，互不干扰。本系统还能与计算机进行通讯。当计算机只有一台智能差压变送器时，即点一点方式，此时可继续使用4—20MA信号进行模拟传输，而测量，调整和测试数据用数字方式传输．模拟信号不受影响，仍可按正常方式用于控制目的。当从机为多台智能差压变送器时，即多站方式，此时4—20MA信号作废，每一台变送器的工作电流均为4MA。由于每一台智能差压变送器都有非常好编号，所以计算机根据从机各自的编号分别对每一台智能差压变送器进行操作，将从机输出信号的数字量传送到计算机中，即此时所有的测量，调整和测试数均据用数字方式传输。

 

4 软件编程

如图3是智能差压变送器的主程序流程图，其中用定时器中断方式来实现看门狗技术。在采样和计算风速前，通过CPU用编程方式实现对A／D器件的传输方式，通道选择，增益大小，滤波常数等设置，然后再完成数据的采集，计算和输出。传感器的温度补偿是采用了多段线

逼近法来实现的。 

 

5 结语

由于该装置运用了三线串行总线方式，使线路大为简化，性能高，体积小。采用HART协议的MODEM芯片HT2012，使系统成为现场智能变进器，能与计算机进行通讯，因而在电力，化工行业具有广泛的用途。