專利名稱：電腦壓力補(bǔ)償式水位計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于超高壓鍋爐上監(jiān)視汽包水位的測(cè)量裝置。
以往蒸汽鍋爐大都采用玻璃(云母)水面計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)水位表來(lái)監(jiān)視汽包水位，以此保證鍋爐的安全運(yùn)行。但隨著超高壓鍋爐的投產(chǎn)，如仍采用傳統(tǒng)的玻璃水面計(jì)來(lái)監(jiān)視汽包水位，這將對(duì)安全生產(chǎn)十分不利。因?yàn)椴Ａ嬗?jì)由水柱冷卻所引起的負(fù)誤差可達(dá)100mm左右，所以按傳統(tǒng)的玻璃水面計(jì)調(diào)整汽包水位，必然要造成汽包長(zhǎng)期處于高水位(超過(guò)正常允許值)運(yùn)行狀態(tài)。在有由差壓變送器和二次水位儀表組成的水位測(cè)量裝置，水位儀表顯示水位的數(shù)值對(duì)應(yīng)差壓變送器輸出的電流信號(hào)，而差壓變送器的差壓信號(hào)既隨水位變化而變化，也隨鍋爐壓力的變化而變化。當(dāng)鍋爐壓力變化時(shí)，氣包內(nèi)的飽和水、飽和蒸汽重度也隨之變化，這樣即使汽包實(shí)際水位沒(méi)有改變，但差壓信號(hào)仍可改變，水位儀表對(duì)應(yīng)顯示的水位數(shù)值隨之改變，因而不能準(zhǔn)確地表示鍋爐水位的實(shí)際數(shù)值。為此對(duì)汽包水位的測(cè)量需應(yīng)裝有帶壓力補(bǔ)償功能的水位計(jì)。如目前用DDZ電動(dòng)單元組合儀表組成的水位表雖具備壓力補(bǔ)償功能，但因其調(diào)整復(fù)雜，精度低而一直沒(méi)有投入使用。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在是提供一種精度較高，使用方便的電腦壓力補(bǔ)償式水位計(jì)。
本實(shí)用新型的目的是由如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的它主要由微型計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱微機(jī))、可編程鍵盤(pán)／顯示器接口電路、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、模擬電子開(kāi)關(guān)電路和兩個(gè)電流／電壓轉(zhuǎn)換電路組成。兩個(gè)電流／電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別與用于檢測(cè)汽包壓力信號(hào)和差壓信號(hào)的壓力變送器和差壓變送器的輸出端相連，模擬電子開(kāi)關(guān)電路設(shè)有三個(gè)輸入端，其中兩個(gè)輸入端分別與電流／電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，另一個(gè)為“O”輸入端，模擬電子開(kāi)關(guān)電路的輸出端經(jīng)放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與微機(jī)的輸入端相連，模擬電子開(kāi)關(guān)電路的選通端與微機(jī)選通控制端相連，采用微機(jī)作為系統(tǒng)的采樣，數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、記錄和輸出控制元件，微機(jī)經(jīng)可編程鍵盤(pán)／顯示器接口電路與顯示器相連。由微機(jī)選通控制端發(fā)出控制信息，選通模擬電子開(kāi)關(guān)電路的輸入通道，采樣“O”漂值并保存，然后順序采樣差壓信號(hào)、壓力信號(hào)，即將差壓變送器和壓力變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)分別經(jīng)電流／電壓轉(zhuǎn)換電路送入模擬電子開(kāi)關(guān)電路，被選中的測(cè)量信號(hào)通過(guò)模擬電子開(kāi)關(guān)電路后經(jīng)放大電路放大再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路送入微機(jī)中，經(jīng)固化在微機(jī)內(nèi)存中的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、查表、計(jì)算后由顯示器顯示汽包內(nèi)水位數(shù)值。
為了使本機(jī)具有軟件自動(dòng)復(fù)位功能和防止意外干擾造成的死機(jī)現(xiàn)象，在微機(jī)的復(fù)位端連接一個(gè)自動(dòng)復(fù)位電路。此外在微機(jī)的輸出端還可連接一個(gè)固態(tài)繼電器、一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個(gè)打印接口電路，固態(tài)繼電器的接點(diǎn)供連接報(bào)警電路用；數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接一個(gè)恒流源電路可配接模擬式常規(guī)記錄儀表；打印接口電路便于與打印機(jī)相連，打印報(bào)警信息及繪制參數(shù)變化的曲線。
由于本水位計(jì)既有差壓信號(hào)輸入，又有壓力信號(hào)輸入，即充分考慮到鍋爐壓力的變化，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)壓力全量程補(bǔ)償，使顯示器較準(zhǔn)確地顯示水位的實(shí)際數(shù)值，其精度為0.2％，分辨率為1毫米，使用極為方便，無(wú)需用戶調(diào)整任何硬件。
本實(shí)用新型的具體細(xì)節(jié)由以下實(shí)施例及其附圖給出

圖1是本實(shí)用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型電路方框圖。
圖3是本實(shí)用新型電路原理圖。
圖4是自動(dòng)復(fù)位電路原理圖。
圖5是恒流源電路原理圖。
參考附圖，本水位計(jì)18由可編程鍵盤(pán)／顯示器接口電路1、微機(jī)2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、放大電路4、模擬電子開(kāi)關(guān)電路5、電流／電壓轉(zhuǎn)換電路6、7、顯示器8、固態(tài)繼電器9、打印接口電路10、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路11、恒流源電路12和自動(dòng)復(fù)位電路13以及工作電源(圖中省略未畫(huà))組成。本水位計(jì)18的兩個(gè)信號(hào)輸入端(即電流／電壓轉(zhuǎn)換電路6、7的輸入端)分別與差壓變送器16、壓力變送器17的輸出端相連，圖1中的序號(hào)14、15分別為汽包和平衡容器。其中兩個(gè)電流／電壓轉(zhuǎn)換電路6、7分別由電阻R1、R2、電容C1和電阻R3、R4、電容C2組成；模擬電子開(kāi)關(guān)電路5由集成片CD4051組成；放大電路4由運(yùn)算集成放大器CA3140和電阻R5、R6組成；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3由一電壓／頻率轉(zhuǎn)換器LM331和一非門(mén)電路1／6 74LS04組成，將由LM331將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于頻率的信號(hào)，使之提高抗干擾能力，適應(yīng)電廠的惡劣應(yīng)用環(huán)境；微機(jī)2由單片機(jī)8031、鎖存器74LS373、程序存貯器(ROM)2764、數(shù)據(jù)存貯器(RAM)6264組成，系統(tǒng)的整個(gè)應(yīng)用程序固化在程序存貯器2764中，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行時(shí)，由單片機(jī)8031發(fā)出控制信息，選通模擬電子開(kāi)關(guān)CD4051的輸入通道，采樣“O”漂值并保存(所謂“O”信號(hào)輸入，即在沒(méi)有外接信號(hào)時(shí)取值)，然后順序采樣差壓信號(hào)△P和壓力信號(hào)P，經(jīng)程序除“O”及限幅處理后，再根據(jù)貯存的計(jì)算公式H＝ ((γ1－γ″)－△P)/(γ′－γ″)以壓力P的采樣為據(jù)查常數(shù)表取得(γ1－γ″)和(γ′－γ″)兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，式中L為常數(shù)，H為汽包14內(nèi)水位值(即顯示器顯示的水位數(shù)值)，△P為正、負(fù)壓側(cè)水管之間的差壓，γ1為正壓側(cè)水管內(nèi)水的平均重度，γ′為汽包14內(nèi)飽和水重度，γ″為汽包14內(nèi)飽和蒸汽重度。據(jù)此計(jì)算出當(dāng)前水位絕對(duì)值再依工程習(xí)慣轉(zhuǎn)換成帶正負(fù)極性的工程值，在更新顯示之前還要進(jìn)行越限報(bào)警判斷，用當(dāng)前水位值分別與由鍵盤(pán)所設(shè)定的高一、高二、低一、低二四種報(bào)警比較，確定有無(wú)越限情況，當(dāng)有報(bào)警發(fā)生時(shí)，一方面確定光報(bào)警顯示代碼，另一方面立即讀取表內(nèi)實(shí)際時(shí)時(shí)鐘，記取報(bào)警發(fā)生或結(jié)束的時(shí)刻送至數(shù)據(jù)存貯器6264中，圖2中CD4060為分頻器；可編程鍵盤(pán)／顯示器接口電路1由8279集成電路組成，由與配置的九個(gè)功能鍵(K1－K9)，設(shè)定予置時(shí)間和打印、予置報(bào)警等控制命令；顯示器8由譯碼器74LS138、位驅(qū)動(dòng)器74LS145、段驅(qū)動(dòng)器9012和四個(gè)8段數(shù)碼管LED組成。其中3個(gè)顯示數(shù)字，1個(gè)顯示“－”號(hào)(“＋”號(hào)不顯示)；打印接口電路10由兩個(gè)非門(mén)1／3 74LS04、一個(gè)與非門(mén)1／4 74LS00、鎖存器74LS374和一個(gè)打印機(jī)插座CZ組成，通過(guò)該打印接口把單片機(jī)8031數(shù)據(jù)口線經(jīng)鎖存器74LS374后與外部打印機(jī)連接，因此允許打印機(jī)離線操作，也可以帶電插撥，在需要打印時(shí)，可以在任何時(shí)刻將打印機(jī)(SHARP－515P或LASERPP40)電纜插頭插在插座上，按打印鍵啟動(dòng)打印程序?qū)?shù)據(jù)貯存器中存的報(bào)警信息打印出來(lái)。打印完畢后，可直接撥下電纜插頭而不關(guān)儀表電源；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路11由數(shù)模轉(zhuǎn)換器0832組成，將單片機(jī)計(jì)算出水位值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)送入恒流源電路12；恒流源電路12由四個(gè)運(yùn)算放大器μA741、三極管BG1、BG2、穩(wěn)壓管DW、電阻R7－R12、W1、W2和機(jī)械選擇開(kāi)關(guān)K組成，將數(shù)模轉(zhuǎn)換器0832輸出的模擬電壓信號(hào)變換成0－10mA或4－20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流以提供給記錄儀等負(fù)載，可通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)K來(lái)選擇兩種電流中之一；自動(dòng)復(fù)位電路13包含一集成片74LS122和一個(gè)由非門(mén)74LS04和兩個(gè)與非門(mén)74LS00及電阻R、電容C組成的“看門(mén)狗”電路，開(kāi)機(jī)時(shí)通過(guò)軟件使單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，工作時(shí)，當(dāng)偶然不可預(yù)見(jiàn)因素發(fā)生致使軟件工作不正常時(shí)也可使單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，使其重新開(kāi)始正常工作。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量鍋爐水位的電腦壓力補(bǔ)償式水位，其特征在于它包括微型計(jì)算機(jī)、可編程鍵盤(pán)/顯示器接口電路、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、模擬電子開(kāi)關(guān)電路和兩個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，兩個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別與用于檢測(cè)汽包壓力信號(hào)和差壓信號(hào)的壓力變送器和差壓變送器的輸出端相連，模擬電子開(kāi)關(guān)電路設(shè)有三個(gè)輸入端，其中兩個(gè)輸入端分別與兩個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，另一個(gè)為“0”輸入端，模擬電子開(kāi)關(guān)電路的輸出端經(jīng)放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與微機(jī)的輸入端相連，模擬電子開(kāi)關(guān)電路的選通端與微機(jī)選通控制端相連，采用微機(jī)作為系統(tǒng)的采樣，數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、記錄和輸出控制元件，微機(jī)經(jīng)可編程鍵盤(pán)/顯示器接口電路與顯示器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電腦壓力補(bǔ)償式水位計(jì)，其特征在于在微型計(jì)算機(jī)的復(fù)位端連接一個(gè)由集成片74LS122、一個(gè)非門(mén)74LS04、兩個(gè)與非門(mén)74LS00及電阻R、電容C組成的自動(dòng)復(fù)位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的電腦壓力補(bǔ)償式水位計(jì)，其特征是所述微型計(jì)算機(jī)由單片機(jī)8031、鎖存器74LS373、程序存貯器2764、數(shù)據(jù)存貯器6264組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電腦壓力補(bǔ)償式水位計(jì)，其特征是在微型計(jì)算機(jī)的輸出端連接一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，該數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接一個(gè)恒流源電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電腦壓力補(bǔ)償式水位計(jì)，其特征是模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用電壓／頻率轉(zhuǎn)換器LM331。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種測(cè)量鍋爐水位的電腦壓力補(bǔ)償式水位計(jì)，它主要由微型計(jì)算機(jī)、可編程鍵盤(pán)/顯示器接口電路、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、模擬電子開(kāi)關(guān)電路和兩個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路組成，既有差壓信號(hào)輸入，又有壓力信號(hào)輸入，即充分考慮到鍋爐壓力變化給水位顯示帶來(lái)的誤差，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)壓力全量程補(bǔ)償，使該水位計(jì)較準(zhǔn)確地顯示鍋爐水位數(shù)值，使用極為方便，無(wú)需用戶調(diào)整任何硬件。
文檔編號(hào)G01F23/22GK2094726SQ9121090
公開(kāi)日1992年1月29日 申請(qǐng)日期1991年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月16日
發(fā)明者曾繁記, 石亞和 申請(qǐng)人:東北電力試驗(yàn)研究院