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冷化发电机构建组的气体湿化勘测

2011-09-26 10:55:03中国发电招标网

  1设计原理

  QJY- A型氢气湿度监控仪测量湿度的敏感元件采用高分子电容式湿度传感器,这种传感器响应快、线性好,它与调理电路组成一体化湿度变送器,输出4 20 mA电流信号,信号大小与相对湿度成线性关系。在输出形式上采用二进制输出方式。由于空气中的绝对湿度是温度和相对湿度的函数,因此需要监测温度。我们采用一体化二线制温度变送器,实时检测温度,其输出4 20 mA电流信号与温度成线性关系。温、湿度变送器输出的标准电流信号经过取样、调理放大、A/ D转换,输入给单片机系统完成数据采集识别、计算。计算机根据测得的温度值通过查表方式找出对应的饱和蒸汽压值,然后根据绝对湿度换算公式计算出绝对湿度并完成显示、打印输出、控制等功能。

  2仪器功能及技术指标

  该监控仪采用高精度温度变送器及湿度变送器与单片机组成温、湿度测控系统。它可实现温、湿度巡检,数字显示温度和绝对湿度值,人机对话控制参数设定,电子钟设定,并提供定时打印及随机打印功能,用户可以设定系统的当前工作状态,包括当前系统时间、定时打印时间间隔或取消定时打印,以及绝对湿度值的安全上限和下限值的设定。它具有超限自动声光报警功能并可外接控制设备。

  主要技术指标:

  测量范围:绝对湿度: 0 40 g/ m 3;相对湿度: 0 100%RH;温度: 0 50 ;准确度:绝对湿度2 g/ m 3;相对湿度3% RH( 20 ) ;温度: 0. 5级;

  湿度变送器输出: 4 20 mA;温度变送器输出: 4 20 mA;控制方式:开关量输出,二位式控制,可接负载:AC 220 V, 1 A.

  3软、硬件设计

  该系统硬件采用的二线制温湿度变送器的突出优点是准确度高、线性好、响应快,采用电流输出,抗干扰能力强。电厂的工作环境恶劣,电磁干扰较大,使用这种变送器增强了一次仪表信号的抗干扰能力。微机系统采用51系统单片机8031为主机,它与相应的外围接口电路、A/ D转换器以及信号规化放大电路一起组成最小微机测控系统。当温度湿度变送器输出电流信号时,经250电阻取样,由信号调整电路规化成0 2 V之间的电压信号,经A/ D转换器输入到单片机,由单片机来完成参量的计算、键盘操作、编辑应答式提问输入参数、显示打印以及输出控制等功能。输出控制采用固态继电器( SSR)控制外围设备,可增强输出控制的可靠性。

  在软件设计上采用模块化式设计,运算采用双精度四字节浮点乘除运算子程序,以保证运算不损失精度。软件流程图如所示。对输出参数进行合法性检验,对无意义(如设当前月13月)或不合理(如所设定的下限值高于上限值)的参数不予接受处理。为了在软件上提高抗干扰能力,采用了数字滤波技术,如对三次连续的A/ D转换取平均值。利用单片机的计时器实现电子钟功能,在中断T 0中自动完成对月、日、时、分、秒的计数,计时准确。外接TPU P- A16微型面板式打印机实现测量数据的硬拷贝输出,为避免由于打印机出现故障而导致微机系统死机,在软件中加了等待超时中断,当打印机经过200 ms仍未就绪(即打完一字符)则强制跳转出打印程序段,中断打印,继续其测试工作。

  4绝对湿度的计算方法

  根据日本JIS(日本工业标准) 28806标准,常压下,计算绝对湿度公式如下:

  D = (804 1+ 0. 00366 t) (e 760) ;(1)H = e/ e s 100% ,(2)式中e为水蒸汽压( mmHg) ; e s为饱和水蒸汽压( mmHg) ; ( 1mmHg = 133. 322Pa,以下同) ; H为相对湿度; t为温度( ) ; D为常压下的绝对湿度。

  在式(2)中的e s饱和水蒸汽压是温度的函数,通过查表可获得在不同温度下的饱和水蒸汽压值,然后,将实测的相对湿度H和查表得到的e s代入式(2)求得e,将e代入式(1)求出绝对湿度。由于管道常压是3个大气压,因此在实际运算时应将常压运算的绝对湿度值除以系数3,即可得实测绝对湿度值。

  5测试结果

  采用日本SRH精密湿度发生器测试该监控仪的性能,温度测试用0. 1级数字温度计监测。将计算标准值与仪器实测值比较,计算仪器测试的准确度。结果如1所示。

  1计算标准值与实际测量值

  标准值温度()相对湿度( % RH)饱和水蒸汽压( mmH g)绝对湿度( g/ m 3)5. 2 30 6. 64 0. 71 25. 5 70 24. 49 6. 59 45. 5 90 73. 80 27. 28 5. 5 32 6. 78 0. 78续表实际测量值温度()相对湿度( % RH)饱和水蒸汽压( mmHg)绝对湿度(g/ m 3)25. 6 68 24. 63 6. 45 45. 8 92 74. 94 28. 34

  准确度计算: D i max = D s i - D mi,(3)

  式中D i max为绝对湿度测量范围内,第i测试点计算的标准值与仪器实测值的最大绝对误差; D si为绝对湿度测量范围内,第i测试点计算的标准值; D mi为绝对湿度测量范围内,第i测试点仪器的实测值。

  通过测试结果,计算绝对湿度的准确度表明,该湿度监控仪的性能满足用户提出的技术指标要求。

  6结束

  本文采用氢气绝对湿度测量方法研制成功氢气湿度监控仪,解决了发电厂中氢冷发电机组氢气湿度实时在线监控的问题,保证了发电机组的使用寿命,减少了事故发生率。尤其它和氢气湿度干燥控制器配套,组成电厂发电机组氢气湿度监控系统,具有广泛的推广应用价值。

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