導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇熱電阻，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、熱電阻的測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

2、熱電阻通常需要把電阻信號(hào)通過(guò)引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。

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篇2

疏水探針屬于帶保護(hù)管型二次復(fù)合全鎧裝熱電偶（熱電阻'>熱電阻），由于其動(dòng)態(tài)特性特別好，可用于高溫高壓的壓力容器及管道上進(jìn)行流體介質(zhì)的快速溫度測(cè)量。雖然它的熱元件（偶絲或熱電阻'>熱電阻元件）對(duì)外殼（保護(hù)管或鎧體）是絕緣的，但它的響應(yīng)速度卻達(dá)到了極高（τ0.5=3.24秒）的程度，因此它的誕生解決了困擾人們多年的難題，在需要快速測(cè)溫的系統(tǒng)應(yīng)用中可得到十分理想的效果。

1背景技術(shù)

1.1常規(guī)熱電偶（熱電阻'>熱電阻）存在的問(wèn)題

常規(guī)帶保護(hù)套管的熱電偶（熱電阻'>熱電阻）是由保護(hù)套管和帶絕緣材料（瓷珠、玻璃管等）的熱元件或鎧裝熱元件、接線盒（偶頭）等部分組成。其測(cè)溫的敏感區(qū)在其尖端（感溫端），在測(cè)溫過(guò)程中被測(cè)介質(zhì)的熱量先傳到套管端部，使端部金屬溫度上升，然后再經(jīng)過(guò)套管與熱元件之間的接觸部分或空氣間隙、絕緣體等傳到熱元件（熱接點(diǎn)）。如果是鎧裝熱元件還須先加熱鎧體，然后經(jīng)絕緣層傳到熱元件（熱接點(diǎn)）在傳熱過(guò)程中因以下原因使傳熱過(guò)程變慢：

（1）保護(hù)管及其端部體積較大，熱容量較大，所以溫升較慢。

（2）如要求熱元件絕緣，則保護(hù)管與熱元件不能直接接觸，只能通過(guò)空氣隙或絕緣層傳熱使傳熱過(guò)程變慢。

（3）如采用鎧裝熱元件，則往往鎧體與保護(hù)管之間為點(diǎn)接觸，有時(shí)還接觸不良，即使采用彈簧壓緊方法也僅僅使點(diǎn)接觸稍好一點(diǎn)，但并不根本解決問(wèn)題。

（4）不少熱電偶（熱電阻'>熱電阻）熱元件尺寸偏大，尤其是熱電阻'>熱電阻，使本身熱容量大造成溫度變化慢。

（5）由于多層結(jié)構(gòu)原因造成傳熱過(guò)程從外層傳到內(nèi)層最后到達(dá)內(nèi)部，使傳熱過(guò)程變得很慢。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)衡量熱電偶（熱電阻'>熱電阻）動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度是其在階躍擾動(dòng)下，變化量達(dá)到最終值的10、50、90所經(jīng)歷的時(shí)間τ0.1、τ0.5、τ0.9、一般常規(guī)帶保護(hù)管的裝配式熱電偶的τ0.5、約為60—120秒。

1.2改善帶保護(hù)管的熱電偶（熱電阻'>熱電阻）動(dòng)態(tài)特性的常規(guī)措施和存在的問(wèn)題。

（1）多年來(lái)人們?yōu)楦纳茻犭娕迹犭娮?>熱電阻）的動(dòng)態(tài)特性做了不少努力，采取了以下措施，也得了一定效果，但因?yàn)橐笤c外殼（地）絕緣，所以始終未能達(dá)到理想效果。

①在改善傳熱方面：盡量減小空氣隙或以固體絕緣材料代替空氣隙，如不用偶絲穿瓷管等裝配式結(jié)構(gòu)（WRN系列），采用鎧裝熱元件（WRNK系列），既達(dá)到了絕緣目的，又減小了傳熱過(guò)程中的空氣隙。圖1是采用裝配式元件與采用鎧裝元件的帶保護(hù)管的熱電偶從冰點(diǎn)向沸點(diǎn)的階躍擾動(dòng)件的帶保護(hù)管的熱電偶從冰點(diǎn)向沸點(diǎn)的階躍擾動(dòng)實(shí)錄曲線，從圖中可知前者的、τ0.5為90秒，后者為70.8秒。

②采取加彈簧壓緊的方法，使熱元件與套管端部接觸可靠；采用面接觸方式增大傳熱面積的方法。如：套管端部?jī)?nèi)孔與鎧裝熱元件外徑配合安裝使接觸面呈柱面或?qū)嵩瞬颗c套管端部加工成圓錐，使接觸面增大，均能取得一定效果。如WRNK—的τ0.5為51秒。

③在減小熱容量方面：采用將保護(hù)管端部加工成小直徑圓柱的方式及盡量采用小尺寸元件，如用細(xì)的偶絲以及用微型薄膜熱電阻'>熱電阻等。綜合采用上述的措施后，目前國(guó)內(nèi)最好的高溫高壓帶保護(hù)管的熱電偶（熱電阻'>熱電阻）的τ0.5可達(dá)到30秒以下。

（2）熱接點(diǎn)接地的方式

采用熱接點(diǎn)直接接觸保護(hù)管尖端或干脆把熱接點(diǎn)與保護(hù)管端部焊到一起的方法，這種方法可以使動(dòng)態(tài)特性達(dá)到較理想程度，但卻帶來(lái)一個(gè)致命的問(wèn)題，即熱元件必須接地。

由于熱元件接地使一般監(jiān)控系統(tǒng)造成兩點(diǎn)接地，使系統(tǒng)干擾大幅度增加，模擬指示表漂擺，數(shù)顯表亂跳字，尤其是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，元件接地有時(shí)使系統(tǒng)根本不能工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成I/O（輸入/輸出）模件損壞，所以，這種結(jié)構(gòu)目前極少采用。

轉(zhuǎn)貼于 1.3疏水探針改善帶保護(hù)管熱電偶（熱電阻'>熱電阻）動(dòng)態(tài)特性的技術(shù)措施

（1）將保護(hù)套管端部金屬與熱元件（鎧裝型）鎧體合二而一，減少了從被測(cè)介質(zhì)向熱元件敏感區(qū)熱端傳熱過(guò)程的環(huán)節(jié)。

（2）采用全鎧裝結(jié)構(gòu)使保護(hù)管尖端金屬向元件熱端傳熱完全取消了空氣隙，僅剩一層致密的Mgo固體絕緣層，這樣大幅度地降低了傳熱熱阻。

（3）采用小熱容量元件（細(xì)偶絲或微型薄膜熱電阻'>熱電阻元件）使熱慣性降至較低水平。

疏水探針的保護(hù)管采用耐熱合金材料（ICr18Ni9Ti）使本身具有耐高溫性能；采用特殊焊接和壓合技術(shù)，使整個(gè)熱電偶（熱電阻'>熱電阻）具有承受高壓（≥40MPa）的能力；采用優(yōu)質(zhì)全鎧裝熱電偶（熱電阻'>熱電阻）元件，使疏水探針具有極高的元件對(duì)外絕緣電阻RI值（常溫RI≥2000MΩ，500℃時(shí)RI≥300MΩ）。

采取以上技術(shù)措施后，疏水探針獲得了動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間τ0.5=3.24秒的快速特性。圖2是疏水探針在水浴與冰瓶中經(jīng)正向（圖中右）和負(fù)向（圖中左）階躍擾動(dòng)下的飛升特性曲線，從曲線可知τ0.5達(dá)到了3.24秒。

2應(yīng)用范圍及使用方法

（1）用于疏水監(jiān)控系統(tǒng)，可快速檢測(cè)汽輪機(jī)本體、主汽管道、抽汽管道、高壓缸排汽管道或旁路系統(tǒng)減溫器后管道在工作狀態(tài)下（過(guò)熱蒸汽介質(zhì)）突發(fā)性產(chǎn)生蒸汽帶水、疏水和產(chǎn)生兩相流情況的發(fā)生。用于汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)、排汽與抽汽管道快速自動(dòng)疏水、旁路后管道自動(dòng)疏水等保護(hù)系統(tǒng)，可防止汽機(jī)彎軸、管道破裂等事故發(fā)生，可代替電接點(diǎn)疏水檢測(cè)方式，取消疏水罐。

①安裝方法

可將疏水探針安裝在管道或容器下部積存疏水的位置，取樣開(kāi)孔在下管壁，插座朝下，疏水探針向上插入，必要時(shí)可在同一管道截面的上部加裝一個(gè)對(duì)比熱電偶（可用疏水探針或普通用熱電偶）以進(jìn)行對(duì)比判別。

②監(jiān)控方式

·對(duì)比方式將疏水探針?biāo)鶞y(cè)管道下部介質(zhì)溫度與上部介質(zhì)溫度在比較器模塊進(jìn)行比較，當(dāng)二者的差值達(dá)到所整定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警和聯(lián)動(dòng)疏水保護(hù)。

·速率判別方式，將疏水探針?biāo)鶞y(cè)管道下部介質(zhì)溫度進(jìn)行速率判別，如其速率超過(guò)所整定值時(shí)，表明來(lái)水，即進(jìn)行報(bào)警和聯(lián)動(dòng)疏水保護(hù)。

（2）用于小慣性系統(tǒng)的快速溫度監(jiān)測(cè)和需要快速測(cè)溫的調(diào)節(jié)系統(tǒng)（例如鍋爐I、II級(jí)減溫器的噴水點(diǎn)后）

①安裝方法

安裝方法同常規(guī)熱電偶

②使用方法

用于小慣性系統(tǒng)的快速溫度監(jiān)測(cè)須注意模擬量輸入通道的濾波時(shí)間常數(shù)不宜過(guò)大，最好≤1秒。

用于快速測(cè)溫的調(diào)節(jié)系統(tǒng)須在副環(huán)整定時(shí)按比常規(guī)熱電偶采用的時(shí)間常數(shù)更小的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行整定，可獲得較快的調(diào)節(jié)速度和較高的穩(wěn)定性。

篇3

 

0 引言

 

工業(yè)熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度計(jì)量器具。由于其測(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、使用可靠、互換性好，在工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制中的應(yīng)用極其廣泛，提高工業(yè)熱電阻檢定結(jié)果的準(zhǔn)確度和檢定工作的效率對(duì)工業(yè)發(fā)展極其重要。為此，國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了一定的研究，國(guó)外主要采用自動(dòng)檢定系統(tǒng)對(duì)工業(yè)熱電阻進(jìn)行檢定;國(guó)內(nèi)大部分企事業(yè)單位還采用人工方式進(jìn)行工業(yè)熱電阻檢定。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展，部分企業(yè)或研究院所研制出了能滿足檢定要求的自動(dòng)檢定系統(tǒng)，但價(jià)格昂貴，而且不對(duì)外開(kāi)放，實(shí)驗(yàn)室人員無(wú)法根據(jù)自己的需求進(jìn)行改進(jìn)。因此，為提高自動(dòng)檢定系統(tǒng)的性價(jià)比，滿足實(shí)驗(yàn)室檢定需求，完善系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)管理功能，本文設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)軟件。

 

1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及基本功能

 

1.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

 

工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集裝置、自動(dòng)控溫裝置、恒溫設(shè)備、計(jì)算機(jī)、通用打印機(jī)和自主研發(fā)的專用軟件組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

 

系統(tǒng)工作時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和被檢工業(yè)熱電阻溫度計(jì)一起插入恒溫槽中，各傳感器的引線按要求通過(guò)多通道傳感器轉(zhuǎn)接盒連接到多數(shù)據(jù)采集裝置上，連接控溫儀與恒溫槽，數(shù)據(jù)采集裝置和控溫儀通過(guò)RS-232接口與計(jì)算機(jī)連接。系統(tǒng)軟件通過(guò)RS-232通信端口向控溫儀發(fā)送控溫指令，向數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送指令采集標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的值，并判斷叵溫槽槽溫是否滿足檢定條件，如果不滿足則繼續(xù)當(dāng)前溫度的控溫，如果滿足則按照檢定規(guī)程的要求向數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送指令;數(shù)據(jù)采集裝置按順序讀取標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和被檢溫度計(jì)的值，并通過(guò)串口將測(cè)量值傳給計(jì)算機(jī)，同時(shí)由系統(tǒng)軟件進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的保存和處理。然后控制下一個(gè)溫度點(diǎn)，重復(fù)上述工作，直到完成所有設(shè)置的檢定溫度點(diǎn)后，通過(guò)軟件生成檢定證書(shū)，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)熱電阻溫度傳感器的自動(dòng)檢定。

 

1.2 系統(tǒng)基本功能

 

1)可對(duì)不同分度號(hào)和不同線制的工業(yè)熱電阻進(jìn)行檢定。

 

2)系統(tǒng)的控溫設(shè)備和數(shù)據(jù)采集可采用手動(dòng)或自動(dòng)方式。

 

3)系統(tǒng)軟件能夠自動(dòng)掃描控溫裝置和數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)應(yīng)的RS-232端口號(hào)，設(shè)置數(shù)據(jù)采集裝置的采樣參數(shù);同時(shí)能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器和檢定人員進(jìn)行管理;具備顯示恒溫設(shè)備控溫曲線、設(shè)定溫度、實(shí)際溫度、實(shí)時(shí)測(cè)量的電勢(shì)值或電阻值、波動(dòng)度、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間以及當(dāng)前狀態(tài)等信息的功能，并能實(shí)時(shí)顯示循環(huán)采樣數(shù)據(jù)。

 

4)具有斷電保護(hù)功能，軟件在非正常退出的情況下，可以自動(dòng)保存當(dāng)前狀態(tài)和檢定數(shù)據(jù)，重啟系統(tǒng)后能夠繼續(xù)當(dāng)前檢定任務(wù)。

 

5)能夠自動(dòng)完成工業(yè)熱電阻檢定，自動(dòng)控溫、自動(dòng)判斷恒溫條件、自動(dòng)采集和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)生成原始記錄和證書(shū)。

 

6)能夠查詢歷史記錄和證書(shū)。

 

2 系統(tǒng)硬件介紹

 

系統(tǒng)硬件主要包括數(shù)據(jù)采集裝置、自動(dòng)控溫裝置兩部分。數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)采集器和低熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。數(shù)據(jù)采集器用來(lái)接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的指令，然后按指令進(jìn)行測(cè)量設(shè)置，并將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)由軟件進(jìn)行相關(guān)處理。選用2700數(shù)據(jù)采集器和7700開(kāi)關(guān)模塊組成系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集裝置。

 

自動(dòng)控溫裝置用于接收計(jì)算機(jī)的控溫指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒溫槽和檢定爐的溫度控制和超溫保護(hù)。系統(tǒng)溫度控制裝置由宇電五位數(shù)字表、固態(tài)繼電器、交流接觸器等組成。

 

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

 

系統(tǒng)軟件部分采用C/S模式開(kāi)發(fā)，采用C#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，Visual Studi02010作為開(kāi)發(fā)工具，NETFrame work4.0作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，結(jié)合通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)開(kāi)發(fā)一套能實(shí)現(xiàn)溫度傳感器檢定系統(tǒng)自動(dòng)控溫、自動(dòng)檢定和自動(dòng)分析處理數(shù)據(jù)的軟件。

 

3.1 軟件功能結(jié)構(gòu)

 

軟件主要包括系統(tǒng)管理、檢定任務(wù)和檢定結(jié)果3個(gè)功能模塊，其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)管理部分主要完成標(biāo)準(zhǔn)器管理、通信設(shè)置、采樣設(shè)置和人員管理。檢定任務(wù)部分主要完成被檢溫度計(jì)信息錄入、檢定溫度點(diǎn)設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)器選擇、檢定項(xiàng)目設(shè)置、通道掃描測(cè)試以及檢定任務(wù)的執(zhí)行。檢定結(jié)果部分主要完成檢定記錄查詢、生成原始記錄和檢定、校準(zhǔn)證書(shū)。

 

用戶打開(kāi)系統(tǒng)軟件，首先進(jìn)行通信參數(shù)、控溫參數(shù)和數(shù)據(jù)采集相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，然后開(kāi)始檢定任務(wù)信息設(shè)置，包括錄入被檢溫度計(jì)信息、設(shè)置檢定項(xiàng)目及恒溫性能參數(shù)、設(shè)置檢定溫度點(diǎn)、選擇標(biāo)準(zhǔn)器，然后測(cè)試系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集通道直到所有通道狀態(tài)正常，方可開(kāi)始執(zhí)行檢定任務(wù)。檢定任務(wù)完成后控制恒溫設(shè)備的溫度，達(dá)到穩(wěn)定和檢定條件后，保溫并巡回檢定各被檢溫度傳感器數(shù)據(jù)，檢定完成后自動(dòng)保存并處理測(cè)量數(shù)據(jù)。

 

3.2 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)

 

3.2.1 系統(tǒng)管理模塊

 

系統(tǒng)管理部分主要完成通信設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)器管理、采樣設(shè)置和人員管理。通信設(shè)置主要完成上位機(jī)與控溫儀、數(shù)字多用表通信連接參數(shù)設(shè)置，上位機(jī)通過(guò)串口線將控溫儀和2700數(shù)字多用表連接。系統(tǒng)能夠自動(dòng)掃描每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的串口號(hào)，掃描過(guò)程中界面為灰色提示用戶等待，計(jì)算機(jī)逐個(gè)掃描串口，完成后顯示于界面中。系統(tǒng)能自動(dòng)記錄用戶上次的配置信息，保存于xml配置文件，并在用戶下次開(kāi)啟本系統(tǒng)時(shí)默認(rèn)顯示該配置信息。需要設(shè)置的通信參數(shù)有波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位、握手協(xié)議，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器信息的創(chuàng)建、更新、刪除功能。用戶可新增標(biāo)準(zhǔn)器信息，所有錄入的標(biāo)準(zhǔn)器在列表中顯示，用戶可以選中列表中任一行，該行標(biāo)準(zhǔn)器信息自動(dòng)顯示在參數(shù)控件中，用戶可編輯該參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)器信息的修改，或選中某一行信息進(jìn)行刪除。系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)器的有效期自動(dòng)判斷到期時(shí)間，并提前一個(gè)月提示檢定人員送檢。采樣設(shè)置模塊主要完成數(shù)據(jù)采集裝置采樣頻率、單點(diǎn)采樣次數(shù)、控溫階段采樣間隔和保溫階段采樣間隔設(shè)置。人員管理模塊主要完成檢定人員和核驗(yàn)人員信息新增、修改、刪除以及資質(zhì)到期提示。

 

3.2.2 檢定任務(wù)模塊

 

檢定任務(wù)部分主要完成被檢溫度計(jì)信息錄入、檢定溫度點(diǎn)設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)器選擇、檢定項(xiàng)目設(shè)置、通道掃描測(cè)試以及檢定任務(wù)的執(zhí)行。用戶進(jìn)入檢定任務(wù)模塊后，首先錄入被檢溫度計(jì)信息，然后設(shè)置檢定項(xiàng)目和對(duì)應(yīng)的恒溫性能參數(shù)，設(shè)定被檢溫度點(diǎn)、選擇使用的標(biāo)準(zhǔn)器，這些信息配置完成后，可以進(jìn)行通道測(cè)試。檢定任務(wù)開(kāi)始后，首先向控溫儀發(fā)送控溫指令，然后采集標(biāo)準(zhǔn)器的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示控溫曲線，同時(shí)判斷是否滿足檢定條件，當(dāng)滿足條件時(shí)，則開(kāi)始按照規(guī)程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器和被檢溫度計(jì)電阻值。在檢定過(guò)程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示標(biāo)準(zhǔn)器和被檢溫度計(jì)測(cè)量值。檢定任務(wù)完成后，系統(tǒng)停止控溫和數(shù)據(jù)采集。其流程如圖3所示。

 

3.2.3 檢定結(jié)果模塊

 

檢定結(jié)果部分主要完成檢定記錄查詢、生成原始記錄和檢定、校準(zhǔn)證書(shū)。用戶可以輸入檢定時(shí)間段、檢定記錄編號(hào)、被檢溫度計(jì)出廠編號(hào)、送檢單位查詢歷史檢定記錄，記錄顯示于列表中。用戶可以選擇一個(gè)記錄編號(hào)生成該批檢定的原始記錄，選擇某一支溫度計(jì)編號(hào)生成該支溫度計(jì)的檢定和校準(zhǔn)證書(shū)。證書(shū)生成是根據(jù)選擇的溫度計(jì)編號(hào)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，并按照檢定結(jié)果計(jì)算方法得出檢定結(jié)果，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)填充到證書(shū)模板，導(dǎo)出檢定證書(shū)或校準(zhǔn)證書(shū)。檢定結(jié)果計(jì)算及判斷流程如圖4所示。

 

4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

 

經(jīng)測(cè)試，本系統(tǒng)滿足JJG 229——2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》、JJF 1098——2003《熱電偶、熱電阻自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》的要求，系統(tǒng)運(yùn)行良好，能有效提高工作效率，降低人為誤差。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

 

系統(tǒng)執(zhí)行檢定任務(wù)時(shí)，軟件可實(shí)時(shí)顯示控溫曲線、設(shè)定溫度、實(shí)際溫度、實(shí)際測(cè)量值、十分鐘波動(dòng)度以及任務(wù)開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、當(dāng)前狀態(tài)等信息。通過(guò)輸入檢定起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間或者檢定記錄編號(hào)、溫度計(jì)編號(hào)、送檢單位信息可以查詢歷史檢定記錄，可選擇某一記錄編號(hào)生成對(duì)應(yīng)的原始記錄和證書(shū)。

 

5 結(jié)束語(yǔ)

 

本文開(kāi)發(fā)的工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)軟件，界面易用、操作步驟簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫、自動(dòng)判斷恒溫條件、自動(dòng)采集和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)生成原始記錄和證書(shū)、可查詢?cè)加涗浐妥C書(shū)等功能。此外，系統(tǒng)軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)器、人員資質(zhì)到期提示功能以及形成的原始記錄和證書(shū)數(shù)據(jù)庫(kù)使實(shí)驗(yàn)室的管理更加有效和規(guī)范。且該系統(tǒng)總體價(jià)格相對(duì)較低，在技術(shù)指標(biāo)和性能上能滿足國(guó)家相關(guān)檢定規(guī)程要求，能實(shí)現(xiàn)工業(yè)熱電阻的自動(dòng)檢定。

篇4

【關(guān)鍵詞】水輪機(jī)；轉(zhuǎn)輪；裝配；聯(lián)軸；工藝；電阻加熱

一、概述

電阻加熱法應(yīng)用于聯(lián)軸螺栓拉伸，主要包括加熱電阻的選取、加熱電阻相應(yīng)配套電源及開(kāi)關(guān)的配置、設(shè)備水平或垂直度調(diào)整、拉伸測(cè)量裝置安裝與定位劃線、初始加熱拉伸試驗(yàn)及螺栓拉伸緊固。電阻加熱器選取需根據(jù)聯(lián)軸螺栓與主軸、轉(zhuǎn)輪法蘭等不同廠家的設(shè)計(jì)參數(shù)，以下主要介紹電阻加熱法簡(jiǎn)要施工過(guò)程及對(duì)聯(lián)軸螺栓加熱伸長(zhǎng)量的修正。

二、施工過(guò)程

1、施工前準(zhǔn)備

1.1在安裝間安裝平臺(tái)上按照規(guī)劃工作位置放置轉(zhuǎn)輪。放置轉(zhuǎn)輪時(shí)考慮到工作人員能從下部進(jìn)入工作，轉(zhuǎn)輪可用四個(gè)高800mm的鋼支墩填高，以便于裝配泄水錐或者螺母保護(hù)蓋等零部件。

1.2在四個(gè)鋼支墩上分別布置一對(duì)楔子板，調(diào)整轉(zhuǎn)輪水平，至轉(zhuǎn)輪或水輪機(jī)主軸水平達(dá)到0.02mm/m的要求。

1.3清掃轉(zhuǎn)輪和水輪機(jī)或水輪機(jī)主軸和發(fā)電機(jī)主軸上法蘭，并按照設(shè)計(jì)要求裝配轉(zhuǎn)輪及主軸相關(guān)零部件及附屬設(shè)備。

1.4仔細(xì)檢查聯(lián)軸主軸（水輪機(jī)主軸或發(fā)電機(jī)主軸）法蘭平面的正反兩個(gè)平面和轉(zhuǎn)輪上的連接面，并用小面積研磨平臺(tái)檢查大軸和轉(zhuǎn)輪的連接面，最終應(yīng)能滿足法蘭面水平調(diào)整的要求。

2、電阻加熱器的選用

根據(jù)設(shè)計(jì)要求將聯(lián)軸螺栓加熱并依次擰緊，使螺栓的伸長(zhǎng)量達(dá)到設(shè)計(jì)值，或?qū)⒙菽感D(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，通常加熱過(guò)程中不宜使其溫度上升過(guò)快，從而避免所測(cè)螺栓伸長(zhǎng)量偏差較大等問(wèn)題。電阻加熱器可選用三相大功率及兩相小功率兩種（例如有三相380V 7.5Kw和普通兩相220V 1.5Kw等各種型號(hào)），380V大功率加熱電阻的溫升較快，電阻加熱時(shí)間通常不能超過(guò)25分鐘，否則溫度過(guò)高容易使加熱器損壞和加熱器不能拔出，導(dǎo)致發(fā)生漏電、觸電安全事故。而220V電阻加熱器加熱溫度則相對(duì)上升較慢，但其具有溫升速度均勻，易于控制等特點(diǎn)。電阻加熱器的選用還應(yīng)參考加熱器的長(zhǎng)度及聯(lián)軸螺栓長(zhǎng)度對(duì)比值，以及周邊市場(chǎng)等因素。

3、聯(lián)軸

3.1平穩(wěn)起吊主軸至轉(zhuǎn)輪（發(fā)電機(jī)主軸）上空，待落下有一定高度時(shí)對(duì)準(zhǔn)法蘭配合止口及聯(lián)軸螺栓孔，對(duì)稱至少穿入四顆螺栓作定位。穿軸螺栓的同時(shí)在螺栓螺紋及螺母與法蘭接觸端面涂抹劑，并初步擰緊聯(lián)軸螺栓。

3.2用一定厚度的絕緣材料包扎好主軸上精加工面，防止被碰撞和電焊意外損傷。

3.3根據(jù)設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量及螺母轉(zhuǎn)角值，逐個(gè)將轉(zhuǎn)角的起始線清晰地劃在聯(lián)軸螺栓和螺母上，以便在加熱過(guò)程中方便觀察。根據(jù)加熱電阻布置位置，在聯(lián)軸螺栓上下各安裝一套百分表。

3.4準(zhǔn)備專用配電盤及電源，根據(jù)聯(lián)軸螺栓的數(shù)量對(duì)稱穿入四個(gè)加熱器。為更加均勻有效地加熱聯(lián)軸螺栓，需購(gòu)買一定數(shù)量的熱耦劑，均勻地在電阻加熱器有效加熱段的表面涂抹（主要應(yīng)集中在加熱器的有效加熱段上，且涂抹厚度不宜過(guò)厚）。

3.5電阻加熱器初始加熱試驗(yàn)

3.5.1檢查聯(lián)軸螺栓和螺母上的轉(zhuǎn)角劃線及電阻加熱器的插入深度，符合要求后開(kāi)始進(jìn)行初始加熱試驗(yàn)。

3.5.2將對(duì)稱在四個(gè)聯(lián)軸螺栓的上、下端面布置的百分表“對(duì)零”。

3.5.3同時(shí)開(kāi)啟四個(gè)電阻加熱器電源，全程監(jiān)視聯(lián)軸螺栓上、下端面百分表的讀數(shù)，并記錄百分表讀數(shù)達(dá)到聯(lián)軸螺栓設(shè)計(jì)熱態(tài)伸長(zhǎng)量的時(shí)間及伸長(zhǎng)值，以供其他螺栓加熱作參照。

3.5.4待聯(lián)軸螺栓上、下端面百分表的讀數(shù)差值達(dá)到聯(lián)軸螺栓的設(shè)計(jì)熱態(tài)伸長(zhǎng)量（某電站為1.23±0.04mm）后切斷電源，并用專用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸螺母至所劃轉(zhuǎn)角刻線位置。

3.5.5取出電阻加熱器，待聯(lián)軸螺栓冷卻后記錄聯(lián)軸螺栓上、下端面百分表的讀數(shù)，并計(jì)算兩者差值，與設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值進(jìn)行比較，符合設(shè)計(jì)要求便記錄下來(lái)。假如不符合設(shè)計(jì)要求則要進(jìn)行一定修正，并重復(fù)進(jìn)行加熱試驗(yàn)，至聯(lián)軸螺栓伸長(zhǎng)值最終符合設(shè)計(jì)要求。

3.5.6 聯(lián)軸螺栓伸長(zhǎng)量的修正

c） 所有聯(lián)軸螺栓實(shí)際剩余伸長(zhǎng)量L1實(shí)際都應(yīng)作好詳細(xì)記錄。

3.6根據(jù)初始加熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)余下聯(lián)軸螺栓進(jìn)行拉伸，并記錄最終剩余伸長(zhǎng)值及轉(zhuǎn)角。

4、用0.02mm塞尺檢查聯(lián)軸法蘭結(jié)合面間隙，應(yīng)無(wú)間隙。局部有間隙應(yīng)小于0.03mm，并對(duì)測(cè)量情況作詳細(xì)記錄。

5、對(duì)水輪機(jī)主軸與轉(zhuǎn)輪的連接，可自制測(cè)量支架檢查同軸度，以水輪機(jī)大軸為基準(zhǔn)，檢查轉(zhuǎn)輪上、下止漏環(huán)外圓圓度與同軸度，要求其偏差應(yīng)小于10%止漏環(huán)設(shè)計(jì)間隙。

6、注意事項(xiàng)

6.1加熱器需儲(chǔ)藏在無(wú)光、干燥的房間，如果加熱器受潮，應(yīng)立即烘干處理。

6.2加熱器的導(dǎo)線末端（接加熱器棒本體的接口）要避免與液體、糊狀物（劑、油、合成材料等）及它們的蒸汽接觸，導(dǎo)線要防止振動(dòng)。

6.3用加熱器進(jìn)行加熱可考慮在發(fā)熱段涂抹適宜的導(dǎo)熱膏，以保證加熱器的熱量充分傳遞給聯(lián)軸螺栓。

6.4加熱過(guò)程應(yīng)注意根據(jù)不同型號(hào)要求控制加熱時(shí)間。

6.5聯(lián)軸螺栓剩余伸長(zhǎng)值，需待加熱完成并充分冷卻至室溫后讀取。

7、按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行其余裝配件的施工，并將螺栓或螺帽點(diǎn)焊牢固

篇5

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)組；熱控；調(diào)試

中圖分類號(hào)：TM31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

建設(shè)大容量、高參數(shù)的1000MW超超臨界機(jī)組是轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式、調(diào)整電力結(jié)構(gòu)、優(yōu)化電力布局的重要舉措，符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)政策，但由于單機(jī)容量較大，一旦故障跳閘可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行、電力可靠供應(yīng)、發(fā)電設(shè)備安全帶來(lái)不利影響。目前國(guó)內(nèi)最早涉足于1000MW超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)的單位是華東電力設(shè)計(jì)院，通過(guò)在實(shí)踐中研究，在工程設(shè)計(jì)方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，本文對(duì)于超超臨界機(jī)組熱控設(shè)計(jì)與調(diào)控進(jìn)行一些特殊考慮：主要熱力系統(tǒng)的熱控設(shè)計(jì)、熱控主要檢測(cè)儀表選型、DCS的選擇與配置和調(diào)試、DEH系統(tǒng)調(diào)試等。 

主要熱力系統(tǒng)的熱控設(shè)計(jì)

所有熱控設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)是P&ID。如在玉環(huán)電廠工程的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，熱控設(shè)計(jì)對(duì)外高橋二期熱力系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并多次現(xiàn)場(chǎng)查看其實(shí)際運(yùn)行狀況，對(duì)設(shè)計(jì)中各方面的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行了解。同時(shí)，還組織專業(yè)設(shè)計(jì)人員到國(guó)外考察并交流百萬(wàn)等級(jí)超超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

熱控主要檢測(cè)儀表選型 

1.1  熱電偶、熱電阻 

 由于超超臨界機(jī)組的參數(shù)較亞臨界和超臨界機(jī)組均有較大程度的提高，原國(guó)內(nèi)熱電偶廠家用于高溫、高壓測(cè)量的13型熱電偶的適用參數(shù)為565℃/29.4MPa，對(duì)于主蒸汽、熱再熱蒸汽管道上的溫度測(cè)點(diǎn)，熱電偶套管的材料選擇是一個(gè)值得考慮的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)對(duì)異種鋼的焊接均需進(jìn)行特別培訓(xùn)和工藝評(píng)定，程序較復(fù)雜，所以盡可能避免異種鋼焊接。

1.2 變送器 

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表中變送器占了很大的比例，因此，控制性能與機(jī)組過(guò)程檢測(cè)和產(chǎn)品選型密切相關(guān)。一般，超超臨界機(jī)組的管道壓力比較高，在給水管道壓力變送器和對(duì)主蒸汽選型時(shí)應(yīng)選305lT型。 

DCS的選型與配置 

DCS的性能與控制系統(tǒng)硬件(包括系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò))和工程應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)兩方面相關(guān)。隨著計(jì)算機(jī)硬件和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，各DCS廠家在硬件方面的差距正在縮小，而工程設(shè)計(jì)能力方面還存在差異。 

國(guó)內(nèi)百萬(wàn)千瓦超超臨界機(jī)組工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)尚且不足，就要和國(guó)外主流DCS廠商就百萬(wàn)千瓦等級(jí)超超臨界機(jī)組的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制策略進(jìn)行交流。 DCS設(shè)計(jì)中需注意的另一方面就是控制器數(shù)量的確定。由于各DCS的控制器在系統(tǒng)軟件、硬件、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及功能塊設(shè)計(jì)、工程實(shí)際設(shè)計(jì)等多方面存在差異，各DCS廠家在投標(biāo)中提供的控制器數(shù)量差異也很大。

1、控制器掃描時(shí)間優(yōu)化

引起部分邏輯的功能發(fā)生變化，一般是在控制器掃描時(shí)間優(yōu)化調(diào)整后發(fā)生變化，如現(xiàn)場(chǎng)反饋收到時(shí)間有關(guān)的邏輯、Keyboard功能塊脈沖指令信號(hào)，在調(diào)試過(guò)程中進(jìn)行修改。因此在邏輯設(shè)計(jì)前期要把控制器掃描時(shí)間優(yōu)化工作完成，相關(guān)邏輯錯(cuò)誤才能盡早通過(guò)調(diào)試被發(fā)現(xiàn)。

2、控制器失電恢復(fù)出現(xiàn)異常

在對(duì)機(jī)組調(diào)試過(guò)程中，若發(fā)生OVATION系統(tǒng)主備控制器同時(shí)失電后再上電這種問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)部分信號(hào)點(diǎn)處在強(qiáng)制狀態(tài)或掃描停止，一般有主要有以下兩個(gè)原因：

1)在主備控制器失電前，如果有點(diǎn)處在強(qiáng)制狀態(tài)或掃描停止，當(dāng)控制器重新上電后,這些點(diǎn)仍會(huì)保持原狀，因?yàn)橹斑@些狀態(tài)將保存到閃存中。

(2)在定義點(diǎn)時(shí),選擇了period save選項(xiàng)，并下裝到控制器，之后又取消該選項(xiàng)。對(duì)這種情況，一般是格式化控制器閃存卡，關(guān)掉主備控制器，重新下裝控制器。

三、DEH系統(tǒng)調(diào)試

DEH控制系統(tǒng)主要采用T-3000控制系統(tǒng)，主要包括負(fù)荷控制、汽機(jī)轉(zhuǎn)速和汽機(jī)輔助系統(tǒng)控制，汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)了一鍵啟動(dòng)控制。DEH系統(tǒng)調(diào)試主要存在的問(wèn)題包括：負(fù)荷控制閉鎖、汽機(jī)主保護(hù)模擬量信號(hào)偏差大、負(fù)荷和壓力控制器頻繁切換等。

汽輪機(jī)DEH的范圍包括：為了有利于汽輪機(jī)控制的汽輪機(jī)相關(guān)輔助系統(tǒng)的完整性，在一定程度上增加DCS與DEH接口點(diǎn)的數(shù)量。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中還是保留了DEH的操作員站和打印機(jī)設(shè)備，這對(duì)集控室操作臺(tái)的布置會(huì)造成一些麻煩。

四、壓力和負(fù)荷控制器切換

負(fù)荷和壓力控制器DEH控制系統(tǒng)出現(xiàn)頻繁切換的現(xiàn)象,主要原因經(jīng)分析有以下兩點(diǎn)：

(1)在初壓控制方式下,根據(jù)鍋爐指令BID對(duì)壓力設(shè)定值換算，在增減煤量過(guò)程中，必須手動(dòng)BID增減,確保設(shè)定值與主汽壓力基本保持一致，若主汽壓力長(zhǎng)時(shí)間偏大，壓力控制器輸出會(huì)逐步上升,最終大于負(fù)荷控制器輸出，小選模塊會(huì)將壓力控制回路切至負(fù)荷控制回路,也會(huì)出現(xiàn)來(lái)回切換。出現(xiàn)以上情況，可手動(dòng)減BID輸出，使設(shè)定值與主汽壓力基本一致后,壓力控制器輸出會(huì)逐步減小，又會(huì)自動(dòng)切到初壓控制方式。

(2)在升負(fù)荷過(guò)程中發(fā)生控制器切換的原因是負(fù)荷設(shè)定值和最大負(fù)荷設(shè)定值過(guò)于接近。在初壓控制方式下負(fù)荷設(shè)定值跟蹤實(shí)際負(fù)荷，負(fù)荷控制器的輸出由實(shí)際負(fù)荷與負(fù)荷設(shè)定值進(jìn)行PID運(yùn)算得出,當(dāng)負(fù)荷升高時(shí)，由于跟蹤作用負(fù)荷設(shè)定值也會(huì)升高，卻被較小的最大負(fù)荷設(shè)定值限制住，造成突然降低了負(fù)荷控制器的輸出。根據(jù)小選后負(fù)荷和壓力控制器選擇輸出，然后控制器輸出切換至負(fù)荷控制器，小選后的控制器輸出就在壓力和負(fù)荷兩個(gè)控制器之間來(lái)回切換。針對(duì)以上情況，可將負(fù)荷設(shè)定值比最大負(fù)荷設(shè)定值設(shè)得小一點(diǎn)。

五、模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)試

1、機(jī)組協(xié)調(diào)控制

DCS和DEH有關(guān)協(xié)調(diào)控制接口方式參考了華能玉環(huán)電廠，將DCS系統(tǒng)送至DEH系統(tǒng)的兩個(gè)信號(hào)，負(fù)荷設(shè)定值從本地切至負(fù)荷控制和CCS命令切至初壓控制命令改為脈沖信號(hào)，DEH收到命令對(duì)其自動(dòng)切換。要整定主汽壓力滑壓曲線,即鍋爐指令BID對(duì)應(yīng)的主汽壓力設(shè)定值;調(diào)整BID對(duì)應(yīng)的給水流量和煤量指令，以及鍋爐前饋指令BIR，主要包括給水流量BIR、煤量BIR等。如果主汽壓力高，發(fā)電機(jī)有功上升，汽機(jī)DEH為了控制功率，就會(huì)關(guān)小調(diào)門，從而主汽壓力被進(jìn)一步抬高。因此應(yīng)采取措施進(jìn)行改進(jìn)，主要有以下機(jī)電：

(1)修改CCS至DEH壓力設(shè)定切換速率，當(dāng)汽機(jī)DEH由負(fù)荷控制方式切至初壓控制后，壓力設(shè)定由實(shí)際壓力跟蹤值切為根據(jù)MWD或BID滑壓曲線的壓力設(shè)定，將切換速率改為0.03MPa/s。

(2)盡量避免鍋爐手動(dòng)控制壓力、汽機(jī)就地負(fù)荷控制的運(yùn)行方式；不在協(xié)調(diào)控制方式下，機(jī)組必須在主汽壓力偏差較小的情況下將汽機(jī)DEH切至初壓控制方式進(jìn)行切換。

2、汽溫控制

直流爐過(guò)熱器汽溫引入了過(guò)熱度和水燃比控制，水燃比溫度控制對(duì)象為二級(jí)過(guò)熱器出口溫度；水燃比控制采用頂棚過(guò)熱器出口溫度偏差作為被控制量前饋信號(hào)；取消二級(jí)過(guò)熱器減溫水流量控制PID回路，增加二級(jí)過(guò)熱器汽溫串級(jí)PID控制。通常情況下由于一級(jí)過(guò)熱器汽溫控制器AB側(cè)未分，給汽溫調(diào)節(jié)帶來(lái)不便，這是因?yàn)樵谡{(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)二側(cè)汽溫偏差較為嚴(yán)重，為此就要進(jìn)行修改一級(jí)過(guò)熱器汽溫控制的邏輯，按照AB側(cè)控制分別進(jìn)行。

六、機(jī)組保護(hù) 

為確保給水指令為零及防止汽輪機(jī)進(jìn)水，為了給水泵跳閘的要求MFT邏輯中需增加MFT動(dòng)作。由于超臨界直流爐對(duì)給水的嚴(yán)格要求，主要在鍋爐主燃料跳閘保護(hù)中增加了鍋爐斷水保護(hù)。ETS保護(hù)的較常規(guī)設(shè)計(jì)增加了不少主要內(nèi)容，如發(fā)電機(jī)定子線圈由于進(jìn)水溫度變高；發(fā)電機(jī)定子冷卻水流量低；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)熱風(fēng)溫度高；發(fā)電機(jī)冷氫A、B溫度高；發(fā)電機(jī)A、B側(cè)漏液液位高；發(fā)電機(jī)勵(lì)端、汽端及勵(lì)磁機(jī)軸瓦溫度高。

與常規(guī)設(shè)計(jì)相同，機(jī)組保護(hù)主要包括汽輪機(jī)緊急跳閘保護(hù)和鍋爐主燃料跳閘保護(hù)兩部分。ETS由汽輪機(jī)制造廠配套提供，采用獨(dú)立的控制裝置完成，MFT保護(hù)邏輯由DCS的爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)中一對(duì)獨(dú)立的控制器完成。 

結(jié)語(yǔ)：通過(guò)機(jī)組的投運(yùn)調(diào)試，對(duì)機(jī)組熱控系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究，提出了切實(shí)可行的改進(jìn)方案，從而進(jìn)一步提高了超超臨界機(jī)組自動(dòng)化水平。

參考文獻(xiàn)

[1]賀賢峰,丁俊宏,陳小強(qiáng),王函弘. 1000MW發(fā)電機(jī)組熱控調(diào)試中存在的主要問(wèn)題及對(duì)策[J]. 浙江電力,2009,05:20-24.

篇6

關(guān)鍵詞 鉑電阻 風(fēng)速 傳感器

中圖分類號(hào)：E24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 數(shù)學(xué)模型的建立

1.1 Ptl00的溫度特性

鉑熱電阻是國(guó)際公認(rèn)的成熟產(chǎn)品，它因性能穩(wěn)定、抗震性好、精度高而被廣泛使用。下面是Ptl00電阻隨溫度變化的關(guān)系：

當(dāng)溫度在-200℃

當(dāng)溫度在0℃

式中Rt為溫度在t℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值；R0為0℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值；A=3.968-3；B=-5.847-7；C=-4.22-12。在0～100℃范圍內(nèi)，B值作用不明顯，Rt與R0近似成線性關(guān)系，即Rt=Ro（1+At）。

1.2 Ptl00的熱平衡方程

當(dāng)一個(gè)被加熱的物體置于流體中，該物體的熱量損失主要是熱輻射和熱對(duì)流。在溫度較低，輻射散熱可以忽略不計(jì)的情況下，物體的熱量傳遞主要是熱對(duì)流。當(dāng)流體的速度增加時(shí)，物體的熱量損失亦增加。如果以電的方式給鉑熱電阻加熱，那么鉑熱電阻將達(dá)到一個(gè)由流體流速所確定的平衡溫度。

我們采用鉑熱電阻作為加熱對(duì)象。由于溫度的變化引起鉑熱電阻本身阻值的變化，從而可以通過(guò)橋式電路建立流體速度和橋式電路輸出電壓的數(shù)學(xué)模型。利用此原理來(lái)進(jìn)行風(fēng)速的測(cè)量。

對(duì)流換熱是指流動(dòng)的流體流過(guò)靜止的固體界面時(shí)，由于兩者的溫差而發(fā)生的熱傳遞過(guò)程。當(dāng)空氣流過(guò)鉑熱電阻時(shí)，其單位時(shí)間內(nèi)傳熱量為： =hAt。其中h為對(duì)流換熱系數(shù)；A為對(duì)流面積；t為流體和界面溫度差。

根據(jù)傳熱學(xué)有努塞爾特征數(shù)Nu=和流體沿界面流動(dòng)全部為層流的公式Num=0.664RePr

可知：h=0.664（）（Prm）

其中uf為流體的速度；L為界面長(zhǎng)度：vm為平均運(yùn)動(dòng)黏度；Prm對(duì)于空氣約等于0.710， m為平均導(dǎo)熱系數(shù)。

令c=0.664（）（Prm），則h=cuf。

當(dāng)熱阻單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)熱W和 相等時(shí)，即熱阻達(dá)到熱平衡狀態(tài)。

cufAH-Tf）=IH2RH

由此，得出結(jié)論：當(dāng)熱阻溫度和環(huán)境溫度一定時(shí)，電流和風(fēng)速的1/4次方成正比。

2 電路工作原理

如圖1所示電路，兩條支路a和b兩端電壓相等，根據(jù)熱功率公式可知，其產(chǎn)熱效率約為支路a的1/10。因此，在考慮由于熱功時(shí)可以忽略電流對(duì)b支路的影響。

風(fēng)速為0m/s時(shí)，設(shè)計(jì)R2和Ptl000阻值之比小于R1和（Ptl00+R3）之比，放大器輸出低電平，晶體管基極電位降低，晶體管Ql集電極電流增大，由于兩個(gè)半橋的分流比約為10：1，由并聯(lián)電路分流原理知Ptl00電流增大，使得鉑熱電阻阻值增加，c點(diǎn)電壓降低，最終反饋電路調(diào)解使c點(diǎn)電位和d 點(diǎn)接近，達(dá)到平衡狀態(tài)，并以c點(diǎn)電壓作為表征風(fēng)速的輸出值。當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，對(duì)流散熱增加，Ptl00溫度降低，其阻值減小，使得c點(diǎn)電壓高于d點(diǎn)電壓，放大器輸出電壓降低，導(dǎo)致晶體管Q1基極電流增加，集電極電流升高使得Ptl00阻值增加，最終達(dá)到一新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。由上述分析可知，風(fēng)速增大，受控電流增大，端子c輸出電壓增大。由于采用了差動(dòng)式測(cè)量，且兩個(gè)測(cè)量半橋配置的傳感元件同為鉑電阻，氣體溫度對(duì)電路測(cè)量值的影響可以忽略不計(jì)，在不附加其它溫度補(bǔ)償電路的情況下，可以在較寬的溫度范圍下使用，適合于大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量環(huán)境。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析

篇7

關(guān)鍵詞：自動(dòng)加熱；智能調(diào)節(jié)器；溫度測(cè)量；PID

中圖分類號(hào)：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前，現(xiàn)場(chǎng)使用的加熱設(shè)備是將高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的加熱部分集成在一個(gè)控制柜中，這樣就不能對(duì)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的高壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子同時(shí)進(jìn)行加熱，使用起來(lái)具有局限性。且現(xiàn)用加熱裝置中高低壓加熱體的工作電壓為AC220V，存在一定的安全隱患。為此，為了提高加熱裝置的的使用率，在本控制系統(tǒng)中將高壓部分和低壓部分分別設(shè)計(jì)成兩個(gè)獨(dú)立的控制柜體，并將高低壓加熱體的工作電壓設(shè)置在DC48V，大大提高了系統(tǒng)的安全性。

1 高低壓自動(dòng)加熱裝置電氣控制系統(tǒng)的工作原理

高低壓自動(dòng)加溫裝置控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子按工藝要求自動(dòng)加熱功能的同時(shí)，還要具備多種故障保護(hù)功能。且完成加熱工作或溫度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止加熱并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外，在緊急情況下，控制系統(tǒng)還要具備緊急停止功能。

高低壓自動(dòng)加熱裝置控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題在于溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和加熱器溫度控制精確性、穩(wěn)定性。

1.1 溫度測(cè)量

在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器，其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度最高，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

熱電阻是利用其電阻值隨溫度變化而變化這一原理將溫度量轉(zhuǎn)換成電阻量的溫度傳感器。通過(guò)給熱電阻施加一已知激勵(lì)電流測(cè)量其兩端電壓的方法，測(cè)得電阻值，之后再根據(jù)溫度曲線將電阻值轉(zhuǎn)換為溫度值，從而實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。

本控制系統(tǒng)采用熱電阻進(jìn)行溫度測(cè)量，每個(gè)加熱體設(shè)有兩個(gè)熱電阻，提高溫度測(cè)量的可靠性。

1.2 PID控制技術(shù)

在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或者得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其他技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。PID 控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智能化調(diào)整或者自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在本控制系統(tǒng)中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，使用智能調(diào)節(jié)器對(duì)控制溫度進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高低壓加熱體的自動(dòng)加熱控制。

綜上，高低壓自動(dòng)加熱裝置控制系統(tǒng)是以熱電阻測(cè)溫原理為基礎(chǔ)，以高精度的智能調(diào)節(jié)器為控制核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它采用精確度較高的熱電阻測(cè)溫法測(cè)量加熱體的時(shí)時(shí)加熱溫度，利用智能調(diào)節(jié)器對(duì)測(cè)量的溫度參數(shù)進(jìn)行PID參數(shù)整定，找到最佳的控制量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加熱控制功能。當(dāng)達(dá)到計(jì)時(shí)時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止加熱。在加熱溫度超過(guò)工藝要求溫度的上限時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及工作過(guò)程

高低壓自動(dòng)加熱裝置控制系統(tǒng)的高壓部分和低壓部分是相互獨(dú)立的兩個(gè)控制系統(tǒng)，主要由加熱器、溫度測(cè)量部分和控制柜組成，其中控制柜主要包括電源部分、智能溫控儀、報(bào)警部分、冷卻部分、指示部分、計(jì)時(shí)部分、故障保護(hù)部分及控制開(kāi)關(guān)部分，其控制框圖如圖1所示。

設(shè)備通電后，電源指示燈亮，之后按照要求對(duì)調(diào)節(jié)器和計(jì)時(shí)器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；按下加熱啟動(dòng)按鈕，加熱指示燈亮，加熱器開(kāi)始工作；當(dāng)溫度初次達(dá)到工作溫度的下限時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)溫度達(dá)到工作溫度的上限了，系統(tǒng)發(fā)出指令，加熱器停止加熱；當(dāng)溫度降到溫度下限時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出加熱指令，加熱器自動(dòng)繼續(xù)加熱；如此反復(fù)；計(jì)時(shí)器達(dá)到設(shè)置時(shí)間，停止加熱管工作，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；按下加熱停止按鈕時(shí)，加熱指示燈滅，加熱器停止加熱；加熱的過(guò)程中，若加熱溫度超過(guò)溫度上限，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止加熱，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；系統(tǒng)設(shè)有急停按鈕，在緊急情況下，按下緊急停止按鈕，系統(tǒng)將切斷加熱電源，確保安全。

結(jié)語(yǔ)

高低壓自動(dòng)加熱裝置控制系統(tǒng)分為高壓控制柜和低壓控制柜兩個(gè)相互獨(dú)立的部分，采用熱電阻測(cè)溫方法，通過(guò)智能溫控儀對(duì)測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行整定，并根據(jù)整定結(jié)果控制加熱器的加熱工作，將加熱溫度控制在要求范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)加熱器的自動(dòng)加熱控制功能。同時(shí)，控制系統(tǒng)還具有多種故障保護(hù)功能和超溫報(bào)警功能。

參考文獻(xiàn)

[1]劉國(guó)林，殷貫西，等.電子測(cè)量[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]孫傳友，孫曉斌.感測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

篇8

在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高精度溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。電廠、石化行業(yè)、鋼鐵廠以及制藥廠等企業(yè)使用了大量的各類測(cè)溫器件，如熱電阻、熱電偶等，這些器件需要定期校準(zhǔn)；在嚴(yán)格執(zhí)行GMP規(guī)范的制藥廠等企業(yè)，高溫滅菌需要定期進(jìn)行滅菌率的驗(yàn)證；在某些要求進(jìn)行嚴(yán)格的溫度控制的場(chǎng)合，也需要進(jìn)行多點(diǎn)高精度溫度測(cè)量。這些工作往往需要一多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)完成。

在被測(cè)溫度變化緩慢的情況下，可以使用多路掃描開(kāi)關(guān)配以一個(gè)高精度測(cè)溫表進(jìn)行多路溫度測(cè)量以及數(shù)據(jù)采集。但在溫度測(cè)量點(diǎn)數(shù)目較多、被測(cè)溫度變化較快的場(chǎng)合，如大量熱電阻、熱電偶的自動(dòng)計(jì)量檢定系統(tǒng)以及高溫滅菌箱自動(dòng)驗(yàn)證系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的掃描式多路溫度測(cè)量系統(tǒng)不無(wú)法滿足要求了。近年來(lái)，隨著高精度A/D轉(zhuǎn)換器件價(jià)格的不斷下降以及A/D轉(zhuǎn)換器件功能的不斷完善，研制廉價(jià)的多路、快速、高精度溫度采集系統(tǒng)成為可能。

美國(guó)德州儀器公司（TEXAS INSTRUMENTS）新近推出了一種功能很強(qiáng)的帶24位A/D轉(zhuǎn)換器的微處理器MSC1210。MSC1210具有一些增強(qiáng)特性，特別適合測(cè)量高精度溫度、壓力傳感器等輸出的微弱信號(hào)。

本文介紹以MSC1210作為測(cè)量、信號(hào)處理以及通訊核心的多路高精度溫度采集系統(tǒng)模塊。該系統(tǒng)測(cè)量通道易于擴(kuò)充，溫度測(cè)量精度高，可以快速地進(jìn)行多路高精度溫度測(cè)量。

圖1 多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)框架

1 多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)框架

系統(tǒng)由主機(jī)與多個(gè)智能測(cè)溫模塊組成。模塊與主機(jī)之間通過(guò)光電隔離的SPI接口進(jìn)行通訊，使用帶有CRC糾錯(cuò)的自定義指令集控制數(shù)據(jù)傳輸，主機(jī)帶有計(jì)算機(jī)接口（RS232串口以及USB接口）。系統(tǒng)框架參見(jiàn)圖1。

智能測(cè)溫模塊由MSC1210微轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，模塊本身具有完整的信號(hào)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)修正計(jì)算及變換內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)等功能。為了避免外部干擾對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的影響，SPI接口使用高速光電耦合電路，并采用模塊自帶的穩(wěn)壓電路供電。由于一個(gè)模塊只能處理1～4路溫度，因此可以同步進(jìn)行多組模塊的溫度測(cè)量，大大加快了多點(diǎn)溫度測(cè)量的速度。主機(jī)用來(lái)控制測(cè)溫模塊，從測(cè)溫模塊中讀取溫度數(shù)據(jù)并處理，同時(shí)完成人機(jī)接口以及其它功能。視應(yīng)用場(chǎng)合的不同，主機(jī)可以使用多路類型的單片機(jī)，這里選用ATMEL公司的ATmega128。該款CPU采用Harvard流水線結(jié)構(gòu)以及RISC指令，并具有較大程序容量（128KB）的FLASH，在16MHz主頻下可以達(dá)到16MIPS的處理速度。

2 MSC1210的增強(qiáng)功能及使用注意事項(xiàng)

作為智能高精度測(cè)溫模塊的核心，MSC1210完成了微弱信號(hào)的多路切換、信號(hào)緩沖、PGA編程放大、24位∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理、信號(hào)校準(zhǔn)以及SPI通訊等功能。

MSC1210集成了一個(gè)8通道24位∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換器，采用8051兼容內(nèi)核。與筆者之前使用的ADuC824相比，其有如下增強(qiáng)的功能：

（1）CPU工作頻率可達(dá)33MHz，每條指令只需4個(gè)時(shí)鐘周期，運(yùn)算速度較快。

（2）采用非常靈活的FLASH與SRAM存儲(chǔ)器配置，，可以對(duì)片上FLASH進(jìn)行分區(qū)，根據(jù)需要設(shè)定程序FLASH與數(shù)據(jù)SRAM所占的比例。該寫次數(shù)可達(dá)一百萬(wàn)次，數(shù)據(jù)可保存100年。

（3）片上RAM為1280B，有34個(gè)高電流驅(qū)動(dòng)I/O，可以設(shè)外部存儲(chǔ)器的存取時(shí)間，使用雙數(shù)據(jù)指針提高存取速度，具有完善的節(jié)電功能，還用雙數(shù)據(jù)指針提高存取速度，具有完善的節(jié)電功能，還有電壓監(jiān)視器、21個(gè)中斷源、3個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器以及內(nèi)部時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器（TIC）。

（4）自帶BOOT ROM，可以調(diào)試使用或在程序中調(diào)用內(nèi)置固化程序，完成在線調(diào)試、數(shù)據(jù)采集、UART通訊以及讀寫FLASH等工作，方便了編程以及調(diào)試。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)熱電阻測(cè)溫模塊硬件框圖

    （5）片上24位∑-ΔADC具有一些增強(qiáng)特性：8位輸入通道可以任意配置為單端或差分輸入；有快速、Sinc2、Sinc3三種數(shù)字濾波，同時(shí)有自動(dòng)數(shù)字濾波功能，可以加快A/D轉(zhuǎn)換輸出；帶PGA偏置DAC，可以不引入額外誤差而擴(kuò)大測(cè)量范圍；自帶一個(gè)32位累加器，可以對(duì)ADC輸出數(shù)據(jù)作快速平均處理。

（6）自帶高精度電壓標(biāo)準(zhǔn)，精度為0.2%，漂移為5ppm/℃，可以節(jié)省空間以及器件成本，也可輸出該電壓標(biāo)準(zhǔn)或外接電壓標(biāo)準(zhǔn)。

（7）片上16位PWM，可以作為DAC輸出來(lái)源。

（8）增強(qiáng)的SPI接口可以使用DMA方式傳輸數(shù)據(jù)，在DMA方式下，可以間接尋址RAM，設(shè)定多達(dá)128B的發(fā)送接收FIFO；具有完整的端口驅(qū)動(dòng)以及發(fā)送接收中斷設(shè)定，適合大批量的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)點(diǎn)用CPU資源較少。

MSC1210功能較強(qiáng)且易于使用，但因?yàn)槭切缕骷瑓⒖假Y料較少。筆者在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)需要注意如下問(wèn)題：

（1）MSC1210片內(nèi)FLASH分區(qū)只能通過(guò)對(duì)HCR0以及HCR1這兩個(gè)硬件配置寄存器事先編程來(lái)進(jìn)行，在程序運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法設(shè)定或更改分區(qū)比例。在程序運(yùn)行中讀寫FLASH時(shí)，要注意讀寫地址與調(diào)試時(shí)的地址不同，具體應(yīng)參考存儲(chǔ)器分配表；用戶程序無(wú)法直接讀寫FLASH，調(diào)用BOOT ROM中的讀寫函數(shù)來(lái)進(jìn)行；與AVR等芯片的EEPROM不同，寫入FLASH之前必須先進(jìn)行擦除操作，BOOT ROM中有可調(diào)和場(chǎng)擦除子程序，可以在匯編或C程序中調(diào)用。

（2）在做A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，每次更改PGA放大倍數(shù)需要重新校準(zhǔn)，在需要頻繁切換輸入通道的場(chǎng)合，建議設(shè)定特殊寄存器ADCON1的SM1～0位為00，即進(jìn)入自動(dòng)模式數(shù)字濾波。這樣當(dāng)通道切換后，隨著A/D采樣次數(shù)的增強(qiáng)，數(shù)據(jù)濾波依次為快速轉(zhuǎn)換、Sinc2、Sinc3數(shù)字濾波，可以最大限度地提高轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換精度。

（3）BOOT ROM中固化的程序?qū)τ贛SC1210的編程和調(diào)試非常關(guān)鍵，其中部分可以在用戶程序中直接調(diào)用，完成數(shù)據(jù)采集、UART輸入輸出等重要功能?？梢酝ㄟ^(guò)串口或并口進(jìn)行編程。

（4）使用TI提供的下載工具及調(diào)試終端，可以對(duì)MSC1210實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。這種調(diào)試會(huì)占用UARTO資源，同時(shí)輔助中斷的入口地址也有變化，這在編程時(shí)需要注意。也可以利用Windows自帶的超級(jí)終端進(jìn)行調(diào)試。與TI終端不同，Windows超級(jí)終端不能自動(dòng)初始化MSC1210使之進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，需要人工進(jìn)行調(diào)試復(fù)位。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)熱電阻測(cè)量以及信號(hào)調(diào)理電路

3 高精度測(cè)溫模塊的硬件描述

MSC1210最多可以配置4組差分輸入通道：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)四線熱電阻的測(cè)量，需要兩組通道來(lái)分別測(cè)量驅(qū)動(dòng)電流及電壓；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的測(cè)量，如果采用冰點(diǎn)作為冷端補(bǔ)償，需要一組差分通道；如果采用自帶冷端測(cè)量，則往往需要另外兩組通道測(cè)量冷端熱電阻的溫度。因此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)熱電阻測(cè)量，同一個(gè)模塊最多有兩路測(cè)溫通道；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測(cè)量，如果用統(tǒng)一的冷端補(bǔ)償，最多可以有4路測(cè)溫通道。同一模塊的不測(cè)溫通道的切換需要時(shí)間穩(wěn)定信號(hào)以及重新建立ADC測(cè)量輸出，在有速度要求或需要進(jìn)行多值平均的情況下，為了得到較快的測(cè)溫速度，每個(gè)模塊的測(cè)溫路數(shù)會(huì)相應(yīng)減少。這里介紹單通道標(biāo)準(zhǔn)熱電阻測(cè)溫模塊，其硬件框圖如圖2所示。

模塊采用獨(dú)立的模擬供電（5V）和數(shù)字供電（3V）。在印制板設(shè)計(jì)上，數(shù)字地與模擬地分離，在MSC1210芯片下相連，同樣，為了進(jìn)一步減少外界和數(shù)字電路對(duì)模擬電路部分的干擾，SPI接口與外部之間采用高速光電耦合連接。所有的電源以及信號(hào)接口采用統(tǒng)一的兩邊插針形式，便于直接插入主機(jī)母板。這里將比較有特色的標(biāo)準(zhǔn)熱電阻測(cè)量以及信號(hào)調(diào)理電路繪出，如圖3所示。

在圖3中，分壓電阻R12與R13為運(yùn)算放大器U2提供一個(gè)參考電壓，在R10上產(chǎn)生一個(gè)恒定的電流，經(jīng)Q1輸出。為了減少高精度低溫漂電阻的使用數(shù)量，R10、R12、R13均采用普通電阻。使用高精度低溫漂電阻Rr作為電流檢測(cè)電阻，將輸出電壓信號(hào)經(jīng)R2、R3送往MSC1210的一組差分輸入端，恒定電流通過(guò)四線標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻Rs，將產(chǎn)生電壓經(jīng)R4、R5送入MSC1210的另一組差分輸入端，經(jīng)MSC1210進(jìn)行四線法測(cè)量電阻的計(jì)算，以消除鉑電阻溫度計(jì)引線的影響。R2、R3、R4、R5是限流電阻，防止輸入電壓過(guò)高損壞MSC1210；D1、R6、C12提供一個(gè)參考電壓，使MSC1210有合適的差分電壓輸入。由于使用MSC1210的內(nèi)置電壓標(biāo)準(zhǔn)輸出，電容C9、C10、C11是不可缺少的。MSC1210具有內(nèi)置PGA（1～128），因此無(wú)需放大電路即可直接測(cè)量微弱信號(hào)。

4 高精度測(cè)溫模塊軟件的描述

在多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)中，測(cè)溫模塊能獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、擬合修正、分度轉(zhuǎn)換、與下位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，并通過(guò)SPI接口向上位機(jī)（主機(jī)）發(fā)送測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)，接收上位機(jī)發(fā)來(lái)控制指令，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及校準(zhǔn)操作。與上位機(jī)通訊的指令采用不定長(zhǎng)的ASC代碼指令，用不同的信令頭（SOT）代表不同的控制，并有CRC糾錯(cuò)以保證數(shù)據(jù)正確傳輸，信令有統(tǒng)一的結(jié)束碼（EOT）。

在測(cè)溫模塊的MSC1210的程序功能中，分度轉(zhuǎn)換是重要的組成部分，也是耗時(shí)較多的計(jì)算過(guò)程，這里簡(jiǎn)要說(shuō)明一下。

對(duì)于高精度溫度測(cè)量，需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題是溫度傳感器的選擇。對(duì)于熱電阻與熱電偶，有標(biāo)準(zhǔn)傳感器與工業(yè)傳感器之分，這里選擇精度較高的標(biāo)準(zhǔn)傳感器，并根據(jù)ITS-90國(guó)際溫標(biāo)以及中國(guó)相關(guān)計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行分度轉(zhuǎn)換。

與工業(yè)熱電阻、熱電偶不同，標(biāo)準(zhǔn)熱電阻或熱電偶的分度計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，簡(jiǎn)單的查表計(jì)算或曲線擬合一般很難達(dá)到分度轉(zhuǎn)換的精度要求。以標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)為例，它使用一組規(guī)定的定義固定點(diǎn)和參考函數(shù)以及相應(yīng)的差值函數(shù)內(nèi)插，在0～419.527℃溫區(qū)內(nèi)，溫度t由下列公式確定：

其中，Wr(t)為參考函數(shù)，Ci與Di為系統(tǒng)，ΔW8（t）為差值函數(shù)，W（t）為電阻比，a8與b8為具體標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的分度系數(shù)，可以通過(guò)具體溫度計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果Wzn、Wsn、W100等參數(shù)計(jì)算得到。在選擇了相應(yīng)的熱電阻之后，將該參數(shù)通過(guò)SPI接口的通訊控制指令輸入測(cè)溫模塊。

篇9

關(guān)鍵詞：DCS SunyTDCS9200 集散控制系統(tǒng) 屏蔽接地 信號(hào)波動(dòng)

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，一種新型的控制系統(tǒng)即分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System）以其可靠性高、靈活性強(qiáng)、開(kāi)放性高、性價(jià)比優(yōu)、配置靈活以及易于維護(hù)的眾多特點(diǎn)，在化工、醫(yī)藥、冶金、電力等眾多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

山東齊旺達(dá)海仲石化的12萬(wàn)噸/年液化氣深加工裝置選用了浙江正泰中自控制工程有限公司的SunyTDCS9200集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，1個(gè)I/O機(jī)柜組成，上位操作站選用了4臺(tái)DellTM PowerEdgeTM 430服務(wù)器，并配有報(bào)表和報(bào)警打印機(jī)一臺(tái)。主控制器、機(jī)箱電源、通訊網(wǎng)絡(luò)等均為1：1冗余配置?？刂曝?fù)荷更加分散，危險(xiǎn)更加分散，大大提高系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性。I/O模板為萬(wàn)能調(diào)理板，模板上面AIO和DIO模塊可以混裝。AI模塊可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)萬(wàn)能輸入自動(dòng)調(diào)理，以不變應(yīng)萬(wàn)變。這種結(jié)構(gòu)備品備件非常少，大大降低用戶后期維護(hù)成本。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如下

二、故障現(xiàn)象

裝置開(kāi)工后，操作人員就不斷反映操作畫面中模擬量輸入點(diǎn)存在明顯波動(dòng)，其中又以溫度（熱電阻信號(hào)）最為嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，操作人員反映的問(wèn)題確實(shí)存在，集中表現(xiàn)在：DCS操作站畫面上顯示的溫度、壓力、液位等測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值在小數(shù)點(diǎn)后一位呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則變化。

這幾種測(cè)點(diǎn)的變化給操作人員造成困惑最大的是溫度，因?yàn)闇囟鹊淖兓邢鄬?duì)的滯后性。以蒸餾塔塔釜溫度控制為例：操作人員想要升高塔釜溫度，如果在手動(dòng)狀態(tài)下，增大蒸汽閥門的開(kāi)度后，正常情況下塔釜溫度應(yīng)該升高，但實(shí)際上溫度卻在一段時(shí)間內(nèi)無(wú)規(guī)則變化，這給操作人員下一步操作帶來(lái)了很大困惑。而在自動(dòng)狀態(tài)下，操作人員提高塔釜溫度調(diào)節(jié)回路的設(shè)定值后，因塔釜溫度的非正常波動(dòng)，使得回路輸出也跟隨波動(dòng)，也使得現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)閥也不停的開(kāi)關(guān)，這給產(chǎn)品質(zhì)量的控制造成了不利影響，而且因閥門不斷動(dòng)作造成的儀表風(fēng)的浪費(fèi)還使得裝置能耗增高。

三、故障原因查找

為了消除隱患，確保裝置平穩(wěn)運(yùn)行，我們采取了多項(xiàng)措施查找故障原因。

1.屏蔽、接地

針對(duì)故障現(xiàn)象，首先把懷疑對(duì)象確定為電纜屏蔽、DCS工作接地存在問(wèn)題。首先，把DCS工作接地極與DCS系統(tǒng)脫離開(kāi)，重新用接地電阻表測(cè)量接地，測(cè)量結(jié)果為1.7歐姆，符合SunyTDCS9200系統(tǒng)小于4歐姆的要求。其次，又對(duì)電纜屏蔽進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，所有抽檢的電纜屏蔽都符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.現(xiàn)場(chǎng)儀表

我公司溫度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件采用安徽天康集團(tuán)的熱電阻和熱電偶；壓力、液位、流量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件選用的是美國(guó)霍尼韋爾公司ST系列的變送器。

首先，對(duì)操作人員反映強(qiáng)烈的幾臺(tái)熱電阻和變送器進(jìn)行在線檢測(cè)。用萬(wàn)用表的電阻擋和電流檔，分別傳入熱電阻和變送器的回路中，發(fā)現(xiàn)受檢的幾塊表工作狀態(tài)良好，輸出平穩(wěn)并無(wú)波動(dòng)現(xiàn)象。

其次，將這幾臺(tái)熱電阻和變送器拆下線，送到專門的儀表校驗(yàn)間用專業(yè)校驗(yàn)儀器校驗(yàn)，得出的結(jié)論跟在線檢測(cè)一樣，表沒(méi)有問(wèn)題。

通過(guò)這兩項(xiàng)檢測(cè)，基本排除了現(xiàn)場(chǎng)儀表存在問(wèn)題的可能。

3.DCS

SunyTDCS9200系統(tǒng)自帶的硬件配置軟件SunyCfg，可以讀取相應(yīng)I/O點(diǎn)的當(dāng)前信息。其中有一欄“當(dāng)前值”能夠顯示系統(tǒng)中所有I/O點(diǎn)的實(shí)際值。選取了多個(gè)模擬量輸入點(diǎn)，通過(guò)2臺(tái)相鄰的操作站，同時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)SunyCfg當(dāng)前值中的數(shù)值與DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面顯示數(shù)值一致，且小數(shù)位都在無(wú)規(guī)則變化。

后來(lái)，為了保證輸入信號(hào)的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步排除現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和接地的干擾，對(duì)電阻信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行了分別測(cè)試。

電阻信號(hào)

將檢測(cè)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)儀表與系統(tǒng)脫離，由1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱接線端分別并聯(lián)接入2個(gè)DCS系統(tǒng)的模擬量輸入點(diǎn)，DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面對(duì)應(yīng)點(diǎn)顯示數(shù)值小數(shù)位在無(wú)規(guī)則變化。

由1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱接線端接入一個(gè)1輸入2輸出溫度變送器，變送器的2個(gè)輸出再接入上述2個(gè)DCS系統(tǒng)的模擬量輸入點(diǎn)，對(duì)以上2點(diǎn)硬件組態(tài)有接收電阻信號(hào)改為接收電流信號(hào)，DCS實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面對(duì)應(yīng)點(diǎn)顯示數(shù)值小數(shù)位在無(wú)規(guī)則變化，但無(wú)論是波動(dòng)幅度還是波動(dòng)頻率都要比輸入電阻信號(hào)時(shí)小。

電流信號(hào)

將檢測(cè)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)儀表與系統(tǒng)脫離，由標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并在回路中串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電流表確保信號(hào)輸入的精確。經(jīng)觀察，DCS硬件檢測(cè)到的當(dāng)前值和操作畫面中的顯示值依然呈現(xiàn)同步且小數(shù)位無(wú)規(guī)則變化。

通過(guò)以上測(cè)試說(shuō)明系統(tǒng)的軟件真實(shí)的反應(yīng)的硬件檢測(cè)到的數(shù)值，排除了軟件問(wèn)題。

后來(lái)，與中自公司的技術(shù)人員對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了分析，得出如下結(jié)論：SunyTDCS9200系統(tǒng)的I/O模塊為萬(wàn)能調(diào)理模塊，該模塊的特點(diǎn)是僅需在硬件組態(tài)軟件里做相應(yīng)設(shè)置，就可以接收包括電流、電壓、熱電阻、熱電偶在內(nèi)的所有模擬量信號(hào)。這使得該模塊的量程范圍很大以適應(yīng)不同類型的輸入信號(hào)，而且在我公司的DCS組態(tài)中沒(méi)有對(duì)熱電阻和熱電偶信號(hào)對(duì)應(yīng)的DCS卡進(jìn)行專門的量程設(shè)置（默認(rèn)設(shè)置為最大值），這樣使得同為±0.1%測(cè)量精度產(chǎn)生的誤差較大。

四、故障處理

在硬件配置軟件SunyCfg中，按照不同信號(hào)輸入類型分別組態(tài)。電流信號(hào)統(tǒng)一設(shè)置為4～20mA；熱電阻和熱電偶則要根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的每塊儀表的量程分別進(jìn)行設(shè)置。經(jīng)過(guò)處理后，操作畫面中顯示值的波動(dòng)大為改善。

五、總結(jié)

自該系統(tǒng)投用以來(lái)，我們不等不靠，主動(dòng)對(duì)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行消化。針對(duì)該系統(tǒng)模擬量輸入點(diǎn)波動(dòng)這一問(wèn)題，技術(shù)人員堅(jiān)持跟蹤，積極出主意想辦法，以最小的成本解決了問(wèn)題，即保障了裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)，也降低了裝置生產(chǎn)能耗，而且節(jié)約了大量系統(tǒng)改造資金。目前，該系統(tǒng)已平穩(wěn)運(yùn)行5年多時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]王敏， DCS接地是消除干擾的有效方法.河北化工2008（01）

篇10

【關(guān)鍵詞】熱電偶；補(bǔ)償導(dǎo)線；溫度測(cè)量；熱電勢(shì)

熱電偶是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的感溫元件之一。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響，測(cè)量范圍廣。其特點(diǎn)為測(cè)量精度高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好。補(bǔ)償導(dǎo)線種類很多，價(jià)格低廉、性能良好而在工礦企業(yè)溫度測(cè)量中廣泛應(yīng)用。

一、問(wèn)題的提出

由兩種不同的金屬或合金組成的閉合回路，是最簡(jiǎn)單的熱電偶回路，這兩種不同的金屬或合金組合就稱為熱電偶。熱電偶在工業(yè)應(yīng)用很廣泛。測(cè)量?jī)x表一般安裝在遠(yuǎn)離熱源和環(huán)境溫度比較穩(wěn)定的地方，熱電偶的接線盒距被測(cè)對(duì)象很近，必須用導(dǎo)線把熱電偶參考端與儀表連接。用普通銅導(dǎo)線連接則熱電偶參考端溫度較高且不穩(wěn)定，給測(cè)量帶來(lái)很大誤差，若將熱電極延長(zhǎng)使熱電偶參考端遠(yuǎn)離熱源，理論可以，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)造成熱電極材料的很大浪費(fèi)，選用補(bǔ)償導(dǎo)線最合適。它的特點(diǎn)是在0-100℃或0-150℃范圍內(nèi)與相應(yīng)的熱電偶特性相同，還能節(jié)約大量的昂貴的金屬材料。不僅如此，補(bǔ)償導(dǎo)線還有以下特點(diǎn)：種類很多，各種直徑的都有，根據(jù)特殊適用場(chǎng)所還能制作成防水、防腐、防火的補(bǔ)償導(dǎo)線。

鹽溶爐的溫控過(guò)程是：先有鉑銠10—鉑熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)，經(jīng)過(guò)其對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線把信號(hào)送入電子自動(dòng)電位計(jì)的輸入端，經(jīng)表內(nèi)的濾波電路濾波后與橋路兩端的直流電壓相比較，產(chǎn)生幾u(yù)V到幾十uV的偏差信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大器放大后，輸給可逆電機(jī)，可逆電機(jī)帶動(dòng)滑動(dòng)電阻動(dòng)觸點(diǎn)達(dá)到新的平衡，并帶動(dòng)控制機(jī)構(gòu)（微動(dòng)開(kāi)關(guān)）控制中間繼電器，進(jìn)而控制鹽浴爐（以下簡(jiǎn)稱鹽爐）電極的通斷電及鹽爐的爐溫。鹽爐溫差產(chǎn)生的主要原因是：（1）因?yàn)辂}爐有腐蝕性及溫度高所需用的變化套管較厚，為了保護(hù)鉑銠10、鉑等貴重金屬絲，采用了雙絕緣瓷管保護(hù)，便產(chǎn)生了熱惰性。（2）因?yàn)辂}爐所用表是機(jī)械控制，本身就存在著一個(gè)控制范圍，且不可調(diào)。（3）隨著熱電偶的使用，保護(hù)套管逐漸變薄，溫差也有所變小，造成溫差的波動(dòng)，（4）鹽爐不是密閉的，爐溫變化很大。以上這幾方面極大的影響了產(chǎn)品質(zhì)量。

二、分析問(wèn)題

為了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定及進(jìn)一步提高，有以下幾種解決問(wèn)題的思路：

（1）可用帶有PID調(diào)節(jié)功能的電子自動(dòng)電位差計(jì)與可控硅一起控制加熱電源。（2）也可以用數(shù)字顯示儀表，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)定偏差大小來(lái)解決。（3）也可用補(bǔ)償導(dǎo)線在1000C以下與其所補(bǔ)償熱電偶具有相同性能來(lái)制作成簡(jiǎn)易的小型熱電偶，與原有熱電偶及儀表一起控制鹽爐的中間繼電器，進(jìn)而控制爐溫。這三種方法都能減小溫差，滿足更高的工藝要求。但（1）線路復(fù)雜，成本高，不便于檢修。（2）不但成本高，而且不能進(jìn)行歷史查詢。（3）線路簡(jiǎn)單，成本低，便于安裝及維修。

三、解決問(wèn)題

工作原理如下：把兩根0.5米長(zhǎng)的銅——鎳銅補(bǔ)償導(dǎo)線兩端剝?nèi)ソ^緣層，將其中的一端正負(fù)極用鉗子擰在一起或者焊接在一起，制作相同的兩根，分別插入鹽爐控制柜K1(綠色電源通斷指示燈)K2（ 紅色電源通斷指示燈）旁邊，正負(fù)兩端分辨接入熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線gg＇及hh＇截?cái)嗵?，具體接法及標(biāo)注符號(hào)如圖1。k為熱電偶接點(diǎn)，K3、K4為補(bǔ)償導(dǎo)線連接點(diǎn)（因?yàn)橥瑯O補(bǔ)償導(dǎo)線之間不產(chǎn)生熱電勢(shì)，故其接點(diǎn)忽略），K5、K6為補(bǔ)償導(dǎo)線與電子自動(dòng)電位差計(jì)的連接點(diǎn)。除了K點(diǎn)插入鹽爐中及K1、K2點(diǎn)處溫度隨鹽爐通斷電變化外，別的接點(diǎn)都處于環(huán)境溫度中，故K、K1、K2、K3、K4、K5、K6處的溫度分別為t、t1、t2、t0、t0、t0、t0。熱電偶跟補(bǔ)償導(dǎo)線接線處的溫度為t0，輸入到電子自動(dòng)電位差計(jì)的電勢(shì)信號(hào)為E總。

因?yàn)闊犭娕蓟芈分械目傠妱?shì)等于各接點(diǎn)分熱電勢(shì)之代數(shù)和，公式如下：

E總=Eef（t,t0''）+Egf（t0'',t0）－Ega（t0,t0）+ Eab（t1,t0）－Edc（t2,t0）+Edh''（t0,t0）。由中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種金屬材料，只要這第三種金屬材料兩端的溫度相同，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)保持不變，不受第三種金屬接入的影響?？芍篍ga（t0,t0）＝0，Edh''（t0,t0）＝0。由連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律：在熱電偶回路中，如果熱電極A、B分別與連接導(dǎo)線A＇、B＇相接，接點(diǎn)溫度分別為T、Tn、T0（見(jiàn)圖2），則回路的總熱電勢(shì)等于熱電偶的熱電勢(shì)EAB(T,Tn)與連接導(dǎo)線A＇、B＇在溫度Tn、T0時(shí)，熱電勢(shì)Ea''b''(Tn,T0)的代數(shù)和。即：EABB''A'' (T,Tn,T0) =EAB(T,Tn)+EA''B''(T,Tn)?？芍篍ef（t,t0''）+Egf（t0 '',t0）=Eef（t,t0）

故上式為：E總=Eef（t,t0）+ Eab（t1,t0）－Eab（t2,t0） (1)

當(dāng)鹽爐控制柜送電時(shí)，綠燈亮，t1升高，t2不變，即Eab（t1，t0）上升，由(1)式可知，E總升高，從而使電子自動(dòng)電位差計(jì)比實(shí)際溫度高幾攝氏度，從而提前達(dá)到設(shè)定溫度斷電。當(dāng)鹽爐控制柜斷電時(shí)，紅燈亮，t1不變，t2上升，即Eab（t0,t0）上升，由（1）式可知，E總下降，從而使電子自動(dòng)電位差計(jì)比實(shí)際溫度低幾攝氏度，提前回落到設(shè)定溫度，從而使鹽爐提前送電。

四、結(jié)論

通過(guò)改進(jìn)，鹽浴爐的溫度變化范圍大大縮小，使產(chǎn)品質(zhì)量有了根本的保證，不用買很貴的控制柜，節(jié)約了不菲的成本。

我公司原有的淬火油溫池、清洗產(chǎn)品用的配料池、及磷化用的磷化池，都是通過(guò)熱電阻的阻值變化傳送到數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀（以下簡(jiǎn)稱數(shù)顯表），該數(shù)顯表再控制中間繼電器，繼電器控制加熱設(shè)備，從而控制相應(yīng)的溫度，一是熱電阻價(jià)格高，二是易損壞；熱電阻因?yàn)椴灰坠潭?，掉到相?yīng)的液體里阻值有微小變化，數(shù)顯表示值就會(huì)很大變化，液體油煙、蒸汽等等都會(huì)改變熱電阻的阻值，同時(shí)熱電阻絲很細(xì)也容易斷，等等這些原因都會(huì)導(dǎo)致儀表示值的改變甚至不工作。按照上述方法把補(bǔ)償導(dǎo)線制成簡(jiǎn)單的“熱電偶”，直接跟數(shù)顯表連接，不但經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，還克服了熱電阻的種種缺陷，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中效果非常好，又簡(jiǎn)單容易操作。達(dá)到了降低成本，提高效率的目的。參考文獻(xiàn)

[1]《溫度計(jì)量》.北京市標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局編.中國(guó)計(jì)量出版