專利名稱：電腦壓力補(bǔ)償式水位計的制作方法
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)視汽包水位的測量裝置。
以往蒸汽鍋爐大都采用玻璃(云母)水面計作為標(biāo)準(zhǔn)水位表來監(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)的玻璃水面計來監(jiān)視汽包水位，這將對安全生產(chǎn)十分不利。因?yàn)椴Ａ嬗嬘伤鋮s所引起的負(fù)誤差可達(dá)100mm左右，所以按傳統(tǒng)的玻璃水面計調(diào)整汽包水位，必然要造成汽包長期處于高水位(超過正常允許值)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量裝置，水位儀表顯示水位的數(shù)值對應(yīng)差壓變送器輸出的電流信號，而差壓變送器的差壓信號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，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)際水位沒有改變，但差壓信號仍可改變，水位儀表對應(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。為此對汽包水位的測量需應(yīng)裝有帶壓力補(bǔ)償功能的水位計。如目前用DDZ電動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，精度低而一直沒有投入使用。
針對上述現(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。
本實(shí)用新型的目的是由如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的它主要由微型計算機(jī)(以下簡稱微機(jī))、可編程鍵盤／顯示器接口電路、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、模擬電子開關(guān)電路和兩個電流／電壓轉(zhuǎn)換電路組成。兩個電流／電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別與用于檢測汽包壓力信號和差壓信號的壓力變送器和差壓變送器的輸出端相連，模擬電子開關(guān)電路設(shè)有三個輸入端，其中兩個輸入端分別與電流／電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，另一個為“O”輸入端，模擬電子開關(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、計算、記錄和輸出控制元件，微機(jī)經(jīng)可編程鍵盤／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、壓力信號，即將差壓變送器和壓力變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號分別經(jīng)電流／電壓轉(zhuǎn)換電路送入模擬電子開關(guān)電路，被選中的測量信號通過模擬電子開關(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)位端連接一個自動復(fù)位電路。此外在微機(jī)的輸出端還可連接一個固態(tài)繼電器、一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個打印接口電路，固態(tài)繼電器的接點(diǎn)供連接報警電路用；數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接一個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，打印報警信息及繪制參數(shù)變化的曲線。
由于本水位計既有差壓信號輸入，又有壓力信號輸入，即充分考慮到鍋爐壓力的變化，通過軟件實(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18由可編程鍵盤／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和自動復(fù)位電路13以及工作電源(圖中省略未畫)組成。本水位計18的兩個信號輸入端(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14、15分別為汽包和平衡容器。其中兩個電流／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和一非門電路1／6 74LS04組成，將由LM331將電壓信號轉(zhuǎn)換成正比于頻率的信號，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)的整個應(yīng)用程序固化在程序存貯器2764中，當(dāng)系統(tǒng)啟動開始連續(xù)運(yùn)行時，由單片機(jī)8031發(fā)出控制信息，選通模擬電子開關(guān)CD4051的輸入通道，采樣“O”漂值并保存(所謂“O”信號輸入，即在沒有外接信號時取值)，然后順序采樣差壓信號△P和壓力信號P，經(jīng)程序除“O”及限幅處理后，再根據(jù)貯存的計算公式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)此計算出當(dāng)前水位絕對值再依工程習(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)行越限報警判斷，用當(dāng)前水位值分別與由鍵盤所設(shè)定的高一、高二、低一、低二四種報警比較，確定有無越限情況，當(dāng)有報警發(fā)生時，一方面確定光報警顯示代碼，另一方面立即讀取表內(nèi)實(shí)際時時鐘，記取報警發(fā)生或結(jié)束的時刻送至數(shù)據(jù)存貯器6264中，圖2中CD4060為分頻器；可編程鍵盤／顯示器接口電路1由8279集成電路組成，由與配置的九個功能鍵(K1－K9)，設(shè)定予置時間和打印、予置報警等控制命令；顯示器8由譯碼器74LS138、位驅(qū)動器74LS145、段驅(qū)動器9012和四個8段數(shù)碼管LED組成。其中3個顯示數(shù)字，1個顯示“－”號(“＋”號不顯示)；打印接口電路10由兩個非門1／3 74LS04、一個與非門1／4 74LS00、鎖存器74LS374和一個打印機(jī)插座CZ組成，通過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，可以在任何時刻將打印機(jī)(SHARP－515P或LASERPP40)電纜插頭插在插座上，按打印鍵啟動打印程序?qū)?shù)據(jù)貯存器中存的報警信息打印出來。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)計算出水位值所對應(yīng)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號送入恒流源電路12；恒流源電路12由四個運(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)械選擇開關(guān)K組成，將數(shù)模轉(zhuǎn)換器0832輸出的模擬電壓信號變換成0－10mA或4－20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流以提供給記錄儀等負(fù)載，可通過機(jī)械開關(guān)K來選擇兩種電流中之一；自動復(fù)位電路13包含一集成片74LS122和一個由非門74LS04和兩個與非門74LS00及電阻R、電容C組成的“看門狗”電路，開機(jī)時通過軟件使單片機(jī)自動復(fù)位，工作時，當(dāng)偶然不可預(yù)見因素發(fā)生致使軟件工作不正常時也可使單片機(jī)自動復(fù)位，使其重新開始正常工作。
權(quán)利要求1.一種測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算機(jī)、可編程鍵盤/顯示器接口電路、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、模擬電子開關(guān)電路和兩個電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，兩個電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別與用于檢測汽包壓力信號和差壓信號的壓力變送器和差壓變送器的輸出端相連，模擬電子開關(guān)電路設(shè)有三個輸入端，其中兩個輸入端分別與兩個電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，另一個為“0”輸入端，模擬電子開關(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、計算、記錄和輸出控制元件，微機(jī)經(jīng)可編程鍵盤/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，其特征在于在微型計算機(jī)的復(fù)位端連接一個由集成片74LS122、一個非門74LS04、兩個與非門74LS00及電阻R、電容C組成的自動復(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，其特征是所述微型計算機(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，其特征是在微型計算機(jī)的輸出端連接一個數(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，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)用新型公開了一種測量鍋爐水位的電腦壓力補(bǔ)償式水位計，它主要由微型計算機(jī)、可編程鍵盤/顯示器接口電路、顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、模擬電子開關(guān)電路和兩個電流/電壓轉(zhuǎn)換電路組成，既有差壓信號輸入，又有壓力信號輸入，即充分考慮到鍋爐壓力變化給水位顯示帶來的誤差，通過軟件實(shí)現(xiàn)壓力全量程補(bǔ)償，使該水位計較準(zhǔn)確地顯示鍋爐水位數(shù)值，使用極為方便，無需用戶調(diào)整任何硬件。
文檔編號G01F23/22GK2094726SQ9121090
公開日1992年1月29日 申請日期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 申請人:東北電力試驗(yàn)研究院