鍋爐一次風(fēng)速在線顯示系統(tǒng)的研究

　在電廠鍋爐運(yùn)行中，對(duì)于四角布置的直流燃燒器，其風(fēng)壓測(cè)量多采用傳統(tǒng)的靜壓表，U形管，即監(jiān)測(cè)一、二次風(fēng)道的靜壓值這種監(jiān)測(cè)方式對(duì)鍋爐運(yùn)行和燃燒都是不科學(xué)的，因?yàn)殪o壓無法反應(yīng)一、二次風(fēng)噴口的流動(dòng)速度和狀況，對(duì)一、二次風(fēng)的調(diào)整和控制由于沒有正確的、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)裝置，運(yùn)行人員無法對(duì)鍋爐進(jìn)行有效的燃燒調(diào)整。嚴(yán)重時(shí)引起火焰中心偏移，燃燒不穩(wěn)，從而導(dǎo)致熄火放炮，局部結(jié)焦及爐管爆漏，鍋爐熱效率降低在我國(guó)電站鍋爐煤質(zhì)多變的情況下，這些問題已嚴(yán)重地危及機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　隨著電站鍋爐向大容量和高參數(shù)發(fā)展，僅用靜壓表計(jì)作為運(yùn)行人員監(jiān)控提供數(shù)據(jù)已不能適應(yīng)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求因此為運(yùn)行人員提供可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃燒器風(fēng)速參數(shù)已顯得十分迫切和重要。

　　武漢大學(xué)與湖南金竹山電廠開發(fā)的這套風(fēng)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于監(jiān)測(cè)鍋爐一次風(fēng)速，幫助運(yùn)行人員準(zhǔn)確調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，使鍋爐運(yùn)行達(dá)到配風(fēng)均勻，燃燒穩(wěn)定，防止堵管的目的最終提高鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性及燃燒效率。其具體的組成框圖如所示1硬件系統(tǒng)構(gòu)成該系統(tǒng)由信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理3部分構(gòu)成采用的硬件設(shè)備均適合于在工業(yè)基金項(xiàng)目：湖南省電力科技項(xiàng)目1952-），男，教授，碩士生導(dǎo)師，從事智能儀表。智能控制及電廠熱工自動(dòng)化方面的研究以及壓力傳感器等組成在一個(gè)周期內(nèi)，PC機(jī)通過向下發(fā)送指令，通過ADAM4520和ADAM 4018采得各個(gè)通道壓力傳感器來自現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，將其通過運(yùn)算保存并送顯示，以達(dá)到風(fēng)速監(jiān)測(cè)的目的。為了得到更為準(zhǔn)確的風(fēng)速值，還可用熱電偶測(cè)得風(fēng)溫，對(duì)風(fēng)速信號(hào)進(jìn)行溫度補(bǔ)償1.1壓力傳感器壓力傳感器采用的是武漢超宇公司生產(chǎn)的CY2000系列的微壓微差壓變送器它選用進(jìn)口的高精度、高穩(wěn)定性傳感器芯片，采用鋁合金外殼和應(yīng)力隔離技術(shù)組裝，該傳感器的主要特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好，微壓補(bǔ)償線性放大，因此特別適合風(fēng)道的壓力（差壓）監(jiān)測(cè)本系統(tǒng)中采用的CY2000微壓變送器的量程為0~ 1KP，測(cè)量精度是0. 2級(jí)，過載極限是量程的1.5倍，使用前應(yīng)確認(rèn)被測(cè)量不超過量程范圍安裝時(shí)采用水平安裝，因?yàn)槠渌�安裝形式會(huì)對(duì)零點(diǎn)輸出有影晌標(biāo)牌下有兩個(gè)孔，正對(duì)著調(diào)零電位器和量程電位器在進(jìn)行標(biāo)定的時(shí)候，只需擰松標(biāo)牌，調(diào)整相應(yīng)的電位器即可測(cè)量時(shí)通過動(dòng)壓測(cè)量元件仿機(jī)翼測(cè)速管得到各個(gè)一次風(fēng)管內(nèi)的動(dòng)壓，并引入差壓變送器，經(jīng)溫度補(bǔ)償，線性放大，V"變換，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為今20mA或1~ 5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。

　　風(fēng)速的具體計(jì)算公式如下：采用熱電偶測(cè)量風(fēng)溫?fù)Q算得到的。

　　傳感器是直接安裝在就地控制箱上固定的，在用軟管把高低壓介質(zhì)從各風(fēng)道上引到變送器對(duì)應(yīng)的壓力入口因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的是4~20mA的信號(hào)，必須按電流輸出型接線。每個(gè)變送器的輸出電流都送入eAMM，模塊的S駔應(yīng)數(shù)據(jù)通道。具本的安裝和接線如圖I 1.2數(shù)據(jù)采集器ADAM4018數(shù)據(jù)采集模塊選用Advantech的8通道模擬量輸入模塊ADAM4018其特點(diǎn)主要有：輸入靈活，七20mA，0~2.5V的各種分度號(hào)的熱電偶，mV等信號(hào)輸入；采集速率為10點(diǎn)/s，精度為±38.4kbps；網(wǎng)絡(luò)能力：最多256臺(tái)；體積小，安裝簡(jiǎn)便1.3通訊轉(zhuǎn)換器ADAM4520多臺(tái)數(shù)據(jù)采集模塊ADAM4518組成網(wǎng)絡(luò)采用的是RS-485通訊方式，PC機(jī)通用的串行通訊接口是RS-232通訊方式，為實(shí)現(xiàn)這2種通訊方式之間的連接，米用Advantech的八0人皿4520模塊，實(shí)現(xiàn)只3-485川3-232的轉(zhuǎn)換最高轉(zhuǎn)換速率可達(dá)34吐卩8；通訊距離可達(dá)1km；電源范圍可寬至：+ 10~+30V；耐壓可達(dá)500V1.4嵌入式平板計(jì)算機(jī)PCC120系統(tǒng)上位機(jī)采用Advantech的嵌入式平板計(jì)算機(jī)PPC120，直接安裝在控制屏上作為數(shù)據(jù)采集、管理、記錄、分析、計(jì)算控制及顯示的核心，其主要參數(shù)如下：采用12英寸的TFT真彩平板液晶顯示器，視角為135°，有效距離4m顯示器分辨率串行通訊口（1），10M以太網(wǎng)接口（1），并行打印口（1）；PS/2鼠標(biāo)接口（1），標(biāo)準(zhǔn)鍵盤接口（1），軟盤驅(qū)動(dòng)器接口（1）；一體化設(shè)計(jì)主板、顯示器、硬盤及其它外圍設(shè)備集成在（300mmK外殼內(nèi)，適合嵌入式安裝在控制盤上；2上位機(jī)軟件構(gòu)成上位計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成如所示。

　　近年來VB已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，由于VB的通用性，我們采用VB來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的上風(fēng)速顯示：包括實(shí)時(shí)棒圖顯示和平均棒圖顯示，以及實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)顯示，和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)應(yīng)，以圖形的方式形象地實(shí)時(shí)地表示風(fēng)速的變化數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和查詢：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、平均數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的記錄，定時(shí)刪除實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)的查詢串口通信：通過ADAM4520模塊和數(shù)據(jù)采集模塊ADAM4018通信，取得各數(shù)據(jù)通道的測(cè)量值并換算成實(shí)際的風(fēng)速值，然后存入數(shù)據(jù)庫(kù)面畫面畫- -"風(fēng)速實(shí)時(shí)棒圖x風(fēng)速實(shí)時(shí)數(shù)值風(fēng)湮下限報(bào)聱x風(fēng)速下下限報(bào)警q風(fēng)速平均棒圖風(fēng)速實(shí)時(shí)趨勢(shì)苗乎均風(fēng)速顯示1-風(fēng)溫日平均風(fēng)速日平均曲線1越限時(shí)間及次數(shù)風(fēng)速下限風(fēng)速下下限1-停爐判斷工零點(diǎn)校驗(yàn)倨程校驗(yàn)1-手動(dòng)設(shè)置校驗(yàn)、報(bào)警設(shè)置：對(duì)各通道進(jìn)行校驗(yàn)，得到零點(diǎn)校驗(yàn)、量程校驗(yàn)以及零點(diǎn)手調(diào)的值，以盡量消除各種可能產(chǎn)生的偏差；設(shè)置風(fēng)速下限和下下限，發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，并記錄到當(dāng)日故障文件中。

　　系統(tǒng)軟件構(gòu)成軟件實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)3.1風(fēng)速顯示程序啟動(dòng)時(shí)加入實(shí)時(shí)棒圖畫面，各棒條的長(zhǎng)度隨著各通道的具體值而加長(zhǎng)或減短，這是用MSChart控件來實(shí)現(xiàn)的，把一時(shí)刻各通道的具體值賦給一數(shù)組，然后將ChartData屬性設(shè)為該數(shù)組實(shí)時(shí)趨勢(shì)的顯示也是由MSChart控件實(shí)現(xiàn)的。

　　報(bào)警的閃爍是由改變Shape控件的Fillcolor屬性而實(shí)現(xiàn)的，分別對(duì)于越風(fēng)速下限和下下限的情況表現(xiàn)出不同的顏色，從而報(bào)警3. 2數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和查詢程序需要記錄各通道的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算，得到平均數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，生成每日的歷史文件，并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。此外還有零點(diǎn)校驗(yàn)量程校驗(yàn)和零點(diǎn)手調(diào)的值，每設(shè)置一次就記錄一次，并在程序執(zhí)行的時(shí)候進(jìn)行調(diào)用。因此，在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中要涉及到6個(gè)基本的表格，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、平均數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和零點(diǎn)校驗(yàn)、量程校驗(yàn)和零點(diǎn)手調(diào)在每天晚上12點(diǎn)，要將歷史數(shù)據(jù)生成以日期命名的當(dāng)日的歷史數(shù)據(jù)表，并將原歷史數(shù)據(jù)表格中的數(shù)據(jù)刪除，以便保存第二天的歷史數(shù)據(jù)值。

　　考慮到實(shí)現(xiàn)的方便及性能的要求，采用了Access數(shù)據(jù)庫(kù)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是采用ADO與數(shù)據(jù)庫(kù)連接的：15之所以具有強(qiáng)大。能和靈活性于它可以連接到不同的數(shù)據(jù)提供者/ww并仍能使用相同的編程模式，而不管給定提供者的特定特性是什么這里選用的提供者是MicrosoftJet，不同于ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)需要在控制面板的ODBC數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)源，它在程序中用較簡(jiǎn)單的語言即可實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，因此較為簡(jiǎn)單和方便設(shè)計(jì)時(shí)，先定義一個(gè)Connection對(duì)象，并在其屬性中設(shè)定數(shù)據(jù)庫(kù)的弓|擎為MicrosoftJet，和該數(shù)據(jù)庫(kù)相連，然后再定Recordset和Command對(duì)象，即可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀與操作。因?yàn)楦鱾�(gè)窗體都有可能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，所以就在模塊Modulel里把各對(duì)象定義成公共的對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢用到的是SQL語句。在本監(jiān)控系統(tǒng)中，用到SQL語句最多的就是歷史數(shù)據(jù)查詢。當(dāng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中查到了歷史數(shù)據(jù)，也是通過MSChart控件顯示出來的；若是找不到歷史數(shù)據(jù)，就彈出對(duì)話框：“當(dāng)日無歷史紀(jì)錄！”故障數(shù)據(jù)的查詢也與此類j似3.3串口通信VB串口通信有許多文章進(jìn)行論述，本文采用VB的MSComm控件來實(shí)現(xiàn)串口通訊根據(jù)ADAM模塊的通信規(guī)約，首先須向ADAM模塊送命令：AAN，其中是一個(gè)界定符，AA時(shí)代表模塊地址的兩字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)，N表示所要選的通道在命令的結(jié)尾須加上表示屬性可米用默認(rèn)值，其CommPort屬性須根據(jù)實(shí)際情況而定，Rthreshold屬性設(shè)為1，表示接受到一個(gè)字符，就觸發(fā)通訊事件。用Timer控件來控制指令的發(fā)出和數(shù)據(jù)的采集3.4校驗(yàn)、報(bào)警設(shè)置程序?qū)ｉT設(shè)計(jì)了一個(gè)畫面供報(bào)警設(shè)置，其中包括風(fēng)速下限報(bào)警值，風(fēng)速下下限報(bào)警值，堵管風(fēng)速值，無信號(hào)時(shí)間值，以及認(rèn)為無信號(hào)的文件長(zhǎng)度。運(yùn)行人員和操作人員可以對(duì)其進(jìn)行設(shè)置還有一個(gè)畫面是校驗(yàn)設(shè)置的信號(hào)，主要是為了消除測(cè)量中產(chǎn)生的偏差所有差壓變送器的送氣口斷開，即送零信號(hào)，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使實(shí)時(shí)差壓信號(hào)在零點(diǎn)處變動(dòng)，然后按零點(diǎn)校驗(yàn)按鈕，得到各通道的零點(diǎn)校驗(yàn)值；所有差壓變送器送滿量程信號(hào)，調(diào)節(jié)量程電位器，使實(shí)時(shí)差壓信號(hào)在滿量程處（1KP）變動(dòng)，然后按量程校驗(yàn)按鈕，就得到了量程校驗(yàn)值最后等校驗(yàn)完成后按校驗(yàn)確認(rèn)按鈕，如果校驗(yàn)的誤差在允許范圍內(nèi)，會(huì)彈出校驗(yàn)完成的信息框，否則會(huì)彈出誤差超過規(guī)定的信息丨框如果認(rèn)為校驗(yàn)不合格，可以按重新校驗(yàn)按鈕進(jìn)行重新校驗(yàn)每次校驗(yàn)和報(bào)警設(shè)置的值都會(huì)存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中，方便使用時(shí)進(jìn)行調(diào)甩4結(jié)束語本文介紹了一種風(fēng)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)其硬件配置和軟件組成進(jìn)行了詳細(xì)描述，并的特點(diǎn)。同傳統(tǒng)的風(fēng)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比較，該系統(tǒng)能夠直觀實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映鍋爐的風(fēng)速，為鍋爐的安全運(yùn)行提供了保障我們已成功地將這一方案應(yīng)用在湖南金竹山電廠中，實(shí)踐證明這一方案是可行的，取得了良好的效果