1 問題提出
原航空航天工業部國營三○三九廠生產的U HM B型工業鍋爐水位顯示控制報警裝置, 在一般工業鍋爐上使用的較為廣泛, 該裝置結構簡單, 動作靈敏, 可靠。但該裝置自設計出以來 (從1992 年) 一直未做太大的改動, 技術實現上已經很落后。而根據市場需要, 用戶要求技術含量更高, 具有一定的智能, 特別是磁致伸縮位移傳感器要能與計算機接口的數字化產品。原產品已不能適應, 應原廠現航空工業總公司漢中天利航空機電有限公司的要求, 對原系統進行改造,甚至重新設計, 使其數字化。故而必須對原裝置的測量部分進行改造, 滿足數字化要求。
2 鍋爐水位的測量
鍋爐水位的測量使用浮子式液位傳感器來測量的, 該浮子是一種特制的不銹鋼圓筒, 圓筒內附有磁鐵, 故而該浮子也叫磁鋼浮子。像原來用浮子測量液位一樣, 是通過水位計與鍋筒汽水連管結合處的專用連接三通, 將鍋爐內汽水引至傳感器外套筒內, 使磁鋼浮子在套筒內與鍋爐水位同步升降, 浮子的磁場力作用在套筒外的磁控開關陣上, 當液位高時, 浮子上移, 與浮子磁鐵對應處的干簧管吸合, 其他的干簧管則處于斷開狀態。
由于液位高低不同, 致使浮子在套筒內的高低位置亦不同, 與此對應的干簧管的動作亦不同, 故而用干簧管的狀態就可以表征出液位的高低位置。當按如圖2 的電路進行設計連接時, 浮子位置不同, 從單片機P0, P1, P2 口讀到的數據必然不同, 且浮子位置與單片機 IO 口讀到的數據有著嚴格的關系, 該關系描述了液位的高低狀態。
3 軟件流程
由硬件可知, 當液位不同時, 從 P0, P1, P2 口讀取液位的測量數據不同, 對此數據的處理由軟件來解決。軟件要解決以下幾個問題:
(1) 硬件連接須進行數據編碼。由于從P0, P1, P2 讀取的數據可能相同, 但表示的液位卻不同,故而對每一個液位都要進行相應的編碼, 由該編碼表征液位的高低。
(2)數據的通訊。
(3)當磁鋼浮子位置不正確時要給出相應的信號, 即傳感器處于非正常的位置時亦給出相應的編碼。
累加器A 中的編碼01H , 02H , 03H , …, 20H , 21H , 22H 分別對應著鍋爐液位+ 100, + 90, + 80, + 70, …,+ 10, 0, - 10, …, - 70, - 75, - 80, - 90, - 100 處的位置, 將累加器A 中的編碼值通過串口發送出去便可實現液位的通訊。在+ 100 處與在- 100 處的A 中的值分別附加了一個高、低位標志, 當液位出現異常時, 給累加器A 中送編碼00H , 由于有標志故給累加器A 中送00H 可分為以下3 種情形:
(1)當A = 00H 時, 且無高、低標志, 此錯誤碼表示開機時傳感器工作狀態不正常。
(2) 當A = 00H 時, 且有高位標志, 表示液位高于+100, 即液位太高。
(3)當A = 00H 時, 且有低位標志, 表示液位低于-100, 即液位太低。
一旦系統出現傳感器故障, 以上處理方法為現場維護人員提供了判定依據, 便于迅速查出問題所在。斷電機是否上電運行, 若是, 則進行數據采集處理并自動檢測電機運行狀態。若發現電機不正常運行, 則立即識別故障類型, 進行故障處理, 并顯示出故障信息, 接著執行相應的跳閘環節。
5 結 語
基于對高壓異步電動機故障特征的詳細分析, 將過流保護分解為過流、負序和零序保護3 大類, 由此構成的綜合保護可基本覆蓋電動機的所有常見故障類型。提出了數字式綜合保護算法, 采用超低功耗的單片機監測電動機故障, 具有成本低、性價比高、可靠性強、適應性好的特點,應用前景廣闊。
