電壓監測儀范文
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導語:如何才能寫好一篇電壓監測儀,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
中圖分類號:TM933.2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2012)0110150-01
為了保證電網的安全運行,了解電網運行狀況,需要對電網的電壓運行參數進行實時監測。而電壓是電能質量的主要指標之一,電壓質量對電網穩定及電力設備安全運行具有重大的影響,給用戶提供優質的電能是保證用戶安全生產、產品質量和設備使用壽命的前提條件之一。電壓監測儀就是一種用于監測電壓變動的儀表,可應用于各類電壓等級的電壓實時監測功能,具有報警不可靠電壓及不合格電壓的功能。
1 電壓監測儀的選用
電壓監測儀是電壓監測的主要手段,早期采用的是走字表底型記錄電壓時間的電壓監測儀,它自TV引入被測電壓交流為100V,用電壓比較器判斷電壓超上限、超下限,有三排走字輪分別累計電壓總監測時間、超上限時間及超下限時間,由人工計算求出電壓合格率。20世紀80年代國內開始使用了第二代電壓監測儀——統計式電壓監測儀,這種電壓監測儀以數碼管顯示電壓的最大值、最小值、超上限率、超下限率、合格率等數據。抄表方式從人工抄表、IC卡抄表、掌上電腦抄表,發展到通過MODEM電話線遠傳,一直到近幾年采用GSM短信、GPRS傳輸數據的抄表方式,提高了電壓監測管理的自動化水平。
現代的電壓監測已從模擬電路完全過渡到數字電路,從單純的電壓監測發展到具有諧波測量,分析的功能,從單純的電壓合格統計到分時、多時段的電壓合格的監測分析。儲存的歷史數據達到兩個月的每5分鐘電壓值,叁年的月有效電壓、諧波畸變率。電壓監測儀已不僅是作為合格率的單一統計儀表,已發展成具有多功能的監測,分析的儀表。在電壓監測儀上使用GPRS通訊與其它通訊方式比較有取數快捷,方便的特點,因此目前廣西電網公司梧州供電局采用的是GPRS電壓監測儀。
2 電壓監測儀的組成及原理
GPRS電壓監測儀的框架結構上說分為交流信號采樣,有效值運算放大器,壓頻轉換,單片機運算、統計,大容量不揮發靜態存儲器,顯示分為數碼管和液晶兩大類。面板上有薄膜按鍵作為手動查詢數據和儀表各項參數的設定。
交流采樣部分:主要功能是隔離交流高電壓與內部電路。用坡莫合金的電壓互感器無畸變地進行物理上安全隔離,利用交流有效值運算放大器作為前置放大,然后用V-F變換成數字信號。
單片機部分:儀表選擇用AT89C55WD增強性能的單片機作為處理數據的核心,程序固化在內部20K Flash存儲器中,高精度的時鐘芯片產生的秒脈沖作為單片機中斷源。達到每天誤碼率差在1S之內。根據國家對電壓監測儀的標準要求,采樣的電壓數據是每秒一次,再對60秒作算術平均,取60秒的平均值進行相關的統計的基本樣本值,記錄電壓超標的累計時間,和極值發生時刻。單片機作為數據處理的核心,編制嚴密的程序是保證儀表能準確、穩定的保證。
3 電壓監測儀的安裝流程
由于作者親自參與了GPRS電壓監測儀的校驗、安裝和調試,所以對安裝整個流程非常熟悉,現簡單介紹其安裝流程。
1)檢查儀表外觀無破損,側面系數標簽和儀表標識應完整,附件中有天線一根。
2)確認SIM卡已開通GPRS和撥號語音功能。
3)打開儀表面板,插上SIM卡,檢查卡座是否鎖緊,卡在卡座內是否位置正確。
4)對照小面板內側的接線圖指示,以實際電壓插好S4跳線。打開儀表下方的接線蓋,左下方的白色方框內是跳線夾,插在左側監測380V、中間監測220V電壓,右側監測110V電壓。在本局安裝的電壓監測儀選用380V、110V兩檔電壓值。
5)儀表大面板裝上,表后的掛板螺絲松開拉開掛板后擰緊螺絲,掛表在安裝位置。
6)在儀表上面的天線座內擰上附件中的天線,檢查是否擰緊到位。
(注意事項:上述操作時應無電操作。)
7)兩根電源線接入相應電壓的接線孔內,擰緊螺絲。把小面板裝上。如不能在無電下接線,應先用絕緣膠帶包好線頭,不要發生短路,火線碰殼等事故。
監測不同電壓,將電源線接入相應的端子內。
RS232為掌抄通訊口。
8)通電后儀表應有顯示,觀察網絡指示燈應閃亮(600ms亮-600ms滅),然后是單閃(75ms亮-3s滅),表示儀表在尋找網絡,幾分鐘后開始雙閃(75ms亮-75ms滅-75ms亮-3s滅),表示儀表已成功登陸GPRS網絡。在信號不好的地區,可能登陸的時間會長一點,有時達十幾分鐘。可斷一次電,再重新上電,并換用長天線。
9)做好額定電壓,上限電壓,下限電壓,儀表系數,儀表號等參數設定。如果不符合要求應更改,更改后的數值是在設定全部結束后才能生效。否則是不能生效的。注意如果設了密碼,在設定開始應輸密碼,否則參數更改也是無效的。
10)設定后應再檢查所有參數正確無誤。等一分鐘后面板才能以新設定的電壓值顯示。
11)檢查時鐘的時間是否當前時間。誤差大應當重新設定,應再次檢查是否正確。
12)用手機撥打SIM卡的卡號。在一聲振鈴后,關掉手機。網絡指示燈應長亮(0.5s)一下,緊接著繼續長閃一下,其余時間都應當雙閃。表示網絡基本上是通的。
13)服務器軟件的安裝,并在用戶電腦上進行使用測試。
4 結論
通過兩年時間的平穩運行,GPRS電壓監測儀的應用提高了電壓監測數據的準確性、真實性和完整性,有效地減少了管理人員統計和錄入數據的時間,加大了分析,便于對合格率較差的監測點制定相應的整改措施,有效地提高了供電電壓合格率的管理水平。運行兩年一直控制著良好的電能質量,電壓綜合合格率都超過95%,保證了電網的安全運行。
篇2
關鍵詞:電壓力鍋;傳感器;壓力檢測
中圖分類號:TP206+.3 文獻標識碼:B DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.05.055
目前,市面上的壓力鍋主要分為機械式和微電腦式。機械式由于沒有控制功能,所以存在功能單一、能源利用率低、安全性差等缺點;與其相比,微電腦式的電壓力鍋功能全面、操作簡單、能源利用率高、安全可靠,故越來越得到了人們的青睞。當前生產電壓力鍋廠家很多,基本上都是采用微控制器的方式[1]。總體來說,都具備了很好的測溫性能,但是在測壓方面,很少做到壓力的測量,要么是通過溫度進行折算,要么測量的是相對壓力。
為此,本文研發了一款用于電壓力鍋的精確測壓裝置,利用該裝置,可以做到對鍋內壓力的絕對值的準確測量,實現了對壓力的精確控制。當然也可以應用于氣體、液體等其他方面的測量。集處理部件兩部分組成。
傳感器信號采集部件內部集成了壓力傳感器和溫度傳感器,它可安裝于鍋蓋上部或者側面,用于感知鍋內實時壓力和溫度并將其轉換成電信號;信號采集處理部件負責采集傳感器電信號,通過溫度補償算法完成壓力、溫度電信號轉換成數字壓力值并通過串口送出,其壓力數值可以在數碼管上實時顯示、更新。
在將來的實際應用中電壓力鍋的主控通過接收信號采集處理部件的串口輸出得到電壓力鍋內的壓力值,并送到液晶顯示器顯示。用戶則可以通過電壓力鍋外的控制面板任意設置鍋內壓力值,從而極大地方便了電壓力鍋完成精確烹飪控制。同時當鍋內壓力超過設定安全值的時候,就會自動切斷電源,啟動報警功能,發出報警信號提示用戶,讓用戶安全、放心使用,從而制造出智能,環保,更人性化的廚房家電。
此部件主要由感知壓力和溫度的壓力傳感器組成,直接接觸在壓力發生變化的部位,可以將實時變化的壓力和溫度轉換成電信號后送往后續的信號采集處理部件。此部件會與食材接觸,故而對部件組成材料的無毒性要求很高,同時傳感器與空氣接觸表面要求具有很高靈敏度能快速撲捉變化,又能耐高溫、濕熱,整個部件必須具有一定的可靠性和使用年限。
理電路轉換成電壓值;通過大量的實驗,能找到電壓值和壓力值之間的折算關系,加之另外的一個傳感器值即溫度值,通過溫度補償可以達到很好的計算效果。最終壓力值將按照一定的規約形式通過串口輸出在液晶上顯示,將來使用本裝置的廠家可以通過此串口規約實時獲取電壓鍋內動態壓力,實現對壓力的精準控制。
在信號調理電路上有一塊單片機,軟件運行在此單片機上。通過對采集到的溫度值、電壓值按照一定的算法完成壓力計算,最終轉換成鍋內壓力值輸出,電壓力鍋廠商的主控板可以直接控制此壓力值完成整個烹飪過程的壓力控制。此算法是經過大量實驗統計出的經驗值,與應用場合非常一致,而且又考慮溫度補償,計算出壓力結果與真實壓力值相當,誤差在-1.5%~+1.5%之間,符合電壓力鍋對壓力精度的要求。
篇3
1、截止2019年,胎壓監測裝置費用加上安裝費用大概需要700元(胎壓監測裝置為普通款)不同的地區不同的4S店的價格有所差異。
2、截止2019年胎壓監測器十大排名有德國ANGOTAN(安格特)、Orange橙的、鐵將軍、安沃(AirOne)、AVE華麗、美國ACCUTIRE、VICTON偉力通、SCHRADER協瑞德、Tyredog胎壓狗、ORO。
(來源:文章屋網 )
篇4
【關鍵詞】電子血壓儀;監護儀;監測失準
當前,電子血壓儀已經在醫院及家庭中廣泛應用,而很多參數監護儀也已經成為醫院病房及手術室的常用設備,但是,經過長時間的使用發現,很多電子血壓儀及監護儀對于無創血壓的檢測不準確,容易受到干擾,由此對患者的血壓測量產生了影響[1]。現在對電子血壓儀及監護儀中血壓監測不準確的原因及改進策略進行分析,并將分析結果報告如下。
1資料與方法
1.1一般資料針對電子血壓儀及監護儀中血壓監測不準確的原因進行分析,并提出相應的改進策略。
1.2方法
1.2.1不準確的原因
1.2.1.1比較基準通常情況下,采用電子血壓儀及監護儀進行監測主要是依據一個固定的基準進行分析,這個基準的設定與大部分人的體征都是適合的,但是并不能夠適用于所有人群,尤其是對于血壓不正常或者是心功能異常的患者,對于心臟起搏的患者,測量值更容易出現較大的離散性,這是導致電子血壓儀監測出現不準確的重要原因。
1.2.1.2干擾影響在對患者進行血壓監測的過程中,由于周圍環境影響,容易導致監測不準確,如環境振動、噪音較強等,都可能導致出現異常性的壓力波動,從而對監測結果產生制約。如果是人耳聽柯氏音,能夠從眾多噪音中鑒別所需要的聲音,但是如果采用電子血壓儀進行監測,是無法將這些干擾聲音屏蔽的,由此導致對于患者的血壓監測不準確[2]。此外,如患者脈率異常、變動、溫度變化等也會導致電路參數出現漂移,由此造成監測不穩定。
1.2.1.3其他因素在一些監護儀中,有些主機和袖帶之間的管路連接較長,有時候會出現卷曲或者受壓的情況,從而導致氣壓傳導較為滯后,而柯氏音或者是壓力波動值被阻止,使得監測準確度大大降低。
1.2.2改進措施
1.2.2.1直接監聽動脈搏動聲在進行血壓監測的過程中,可以在袖帶位置安放一個微型話筒,確保話筒結構能夠貼近肱動脈,以對收縮壓和舒張壓進行檢測,這樣就可以在很大程度上客戶振蕩法帶來的誤差,確保血壓監測的準確性。
1.2.2.2改進算法對于血壓監測,可以采用與脈率同步的時間間隔,間歇性的對壓力變化及壓力波動峰值進行分析和量化處理,然后根據數據分析建立相應的數據庫,以根據不同人群的曲線變化情況進行修正,優化基礎算法,然后再進行分析處理,最后得出舒張壓和收縮壓,這樣就可以將比較值建立在綜合取樣后得出的數據基礎上,從而有效減少監測不準確情況的發生[3]。
1.2.2.3強化儀器使用和維護在日常工作過程中,對于電子血壓儀及監護儀的應用應當加強維護和保養,很多時候都是由于零件松動或其他問題導致監測不準確的,因此,工作人員應當定期對這些儀器進行全方位檢查,對于出現損壞的地方應當及時進行維修,并定期進行保養,以確保檢測儀的良好性能,從而有效降低監測不準確情況的發生。
1.2.2.4采用雙袖帶血壓測量技術雙袖帶血壓測量技術是建立在傳統血壓測量技術基礎上的,結合了示波法、柯氏音測量的優點,是對電子血壓測量的有效改進,通過應用此種測量方法,可以講大袖帶作為阻斷袖帶,將小袖帶作為聽音袖帶,從而明確判斷出收縮壓的位置,在監測過程中也能夠更加準確的讀出舒張壓和收縮壓,由此大大提高了監測準確率[4]。
2結果
血壓監測不準確的原因主要有應用原理、比較基準、干擾影響及其他因素等,對此主要采用直接監聽動脈搏動聲、改進算法、強化儀器使用和維護、采用雙袖帶血壓測量技術等。通過對這些原因和改進措施進行分析,能夠更好的滿足患者的應用需求,也更好的推廣到家庭當中,提高應用效率。
3討論
隨著社會發展越來越快,電子血壓儀及監護儀的應用越來越廣泛,對于人們的影響也越來越大,如何確保電子血壓儀及監護儀的準確監測度提高是當前急需解決的重要問題,通過對電子血壓儀及監護儀中血壓監測不準確的發生原因進行分析,并制定相應的改進策略,能夠有效促進電子血壓儀及監護儀的血壓監測準確度,從而更好的服務于廣大消費者。
參考文獻
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篇5
[關鍵詞] 特發性血小板減少性紫癜;T淋巴細胞亞群;B淋巴細胞;NK細胞
[中圖分類號] R558+.2 [文獻標識碼] C[文章編號] 1674-4721(2011)04(c)-083-02
特發性血小板減少性紫癜(idiopathic thrombocytopenic purpura,ITP)發病機制尚不完全明了,目前認為可能與機體免疫功能失調、血小板相關抗體產生、免疫細胞介導的血小板凋亡等有關[1-2],但確切機制仍未完全明確。本文就淋巴細胞亞群與ITP發生的關系及其臨床意義進行了分析。
1 資料與方法
1.1 一般資料
2010年3月~2011年2月在本院血液科住院的ITP患者60例,男25例,女35例;年齡1~14歲,平均(6.1±2.3)歲,診斷均符合文獻標準[3]。將其分為:新診斷ITP組(診斷后3個月以內血小板減少)35例,持續性組(診斷后3~12個月血小板持續減少)15例,慢性ITP組(血小板減少持續超過12個月)10例,所有患兒在采集標本1周內均未接受糖皮質激素等任何免疫相關治療。對照組為30例為健康體檢者,男18例,女12例;年齡1~11歲,平均(5.8±6.1)歲。兩組年齡、性別差異無統計學意義,具有可比性。
1.2 方法
本實驗各單抗及相應的同型對照及試劑盒均為由美國BD公司提供,流式細胞儀為美國Beckman-Coulter公司產品。Th/Ts淋巴細胞亞群、B淋巴細胞及NK細胞為抽取晨起空腹外周血2 ml,用流式細胞儀進行淋巴細胞亞群測定,分析計算CD19+、CD16+CD56+細胞百分率及CD4+/CD8+細胞比值。調節性T細胞檢測為采集外周靜脈血5 ml,送檢并計算CD4+CD25+T細胞、CD4+CD25+Foxp3+T細胞占CD4+T細胞的比例。
1.3 統計學方法
采用SPSS 13.0軟件包進行處理,計量資料以表示,數據資料呈正態分布,組間比較采用t檢驗,P
2 結果
2.1 Th/Ts細胞亞群、B淋巴細胞和NK細胞檢測結果
見表1。
2.2 CD4+CD25+T細胞和CD4+CD25+Foxp3+T細檢測結果
見表2。
3 討論
ITP為一種自身免疫性疾病,其中急性ITP為急性、自限過程,免疫狀態好,隨病原菌清除而恢復,不需要治療,可自行恢復;慢性ITP為慢性病程,存在免疫失調和異常,細胞因子產生增強、淋巴細胞活性增加和特殊的自身抗體產生,需免疫治療[4]。Cines DB等[5]認為,盡管B細胞產生針對血小板的自身抗體是ITP發病的直接原因,但T細胞異常導致B細胞激活可能是ITP真正的發病機制。
T淋巴細胞在免疫反應中起重要作用,是細胞免疫和體液免疫的重要環節,按免疫應答中的功能不同,可將T細胞分成輔T細胞(Th)和抑制性T細胞(TS)。最新的研究表明,輔T細胞(Th)和抑制性T細胞(TS)中不是所有的CD4+CD25+T細胞均具有抑制自身免疫的功能,部分CD4+CD25+T細胞并不具有調節性T細胞的功能。CD4+CD25+T細胞發揮抑制自身免疫的功能需要達叉頭/翼狀螺旋轉錄因子基因的穩定持續和高水平表達,而其表達降低不僅使得CD4+CD25+T細胞調節喪失,還使得CD4+T細胞更易于分化為Th2細胞,從而誘發多種重大免疫相關性疾病,其中與自身免疫性疾病的生理病變進程密切相關[6]。
本研究結果顯示,CD4+CD25+細胞/CD4+T淋巴細胞和CD4+CD25+Foxp3+T細胞/CD4+細胞在持續性ITP組和慢性ITP組降低,在新診斷ITP組CD4+CD25+Foxp3+T細胞/CD4+細胞降低,提示CD4+CD25+和CD4+CD25+Foxp3+Treg免疫調節功能異常是ITP發病的重要機制。故筆者認為,T、B淋巴細胞免疫功能失衡在兒童持續性和慢性ITP的發病機制中起著重要作用。對于ITP患兒,尤其兒童持續性和慢性ITP具有重要的臨床意義。
[參考文獻]
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[4]吳海,廖欽晨,賀慧娟,等.擴張型心肌病患者CD4+CD25+Foxp3++細胞的檢測及意義[J].臨床心血管病雜志,2010,26(25):90-94.
[5]Cines DB,McMillan R.Pathogenesis of chronic immune thrombocytopenic purpura[J].CurrOpin Hematol,2007,14(5):511-514.
篇6
【關鍵詞】電力變壓器;變壓器運行;異常問題;檢查維護策略
0 引言
隨著現代技術在電力行業的深入發展,對電力變壓器的技術要求和安全要求越要越高,因變壓器是發電廠和變電站的重要設備,對整個電力系統的正常運轉有重要影響。一旦電力變壓器在運行中出現故障,就和可能影響整個電力系統的運轉,甚至可能會導致局部停電事故。因此,保證對變壓器的定期檢查和維修是變電工作中一項最為重要的技能和工作,對電力變壓器運行中的異常問題與檢修策略探討成為了當前電力行業最重要的課題。
1 電力變壓器運行中的異常問題及其原因
1.1 變壓器溫度過高與油位異常
按照國際電工委員會制定的相關規范顯示,雖然電力變壓器的運行溫度是根據其所帶符合大小和身邊環境溫度變化而定的,但是一般情況下,主變壓器的上層油溫不得超過95℃且不宜經常超過85℃,溫升一般不得高于55℃[1]。普遍意義上來講,變壓器正常運行時內部溫度和內部構件的溫度是相差無幾的,如果溫度比正常溫高出很多的話,就表明已經發生溫度過高故障了。主要原因有:繞組的絕緣體受損引起過熱、導電回路故障引起過熱、鐵芯多點接地引起過熱、冷卻系統異常引起過熱、散熱條件惡劣引起過熱、嚴重漏磁引起油箱、箱蓋等引起過熱等。此外,變壓器絕緣受潮、變壓器超負荷運行以及變壓器制造材料不好等也會引起變壓器溫度升高。
變壓器油位異常主要是指變壓器的油溫正常,而油標管內的油位變化不正常。引起油位異常的主要原因是:低溫過低導致油位過低,變壓器嚴重滲油引發油位異常,防爆管通氣孔堵塞,油枕呼吸器堵塞或有空氣,油標管堵塞,檢修人員未及時注油或未按照標準的油位線注油導致油位不當。
1.2 變壓器聲音異常
正常變壓器在運行時會產生連續、均勻的低沉聲音,如果發出一些特殊的響聲或者聲音斷斷續續不均勻的話,就表明變壓器出現了聲音異常故障。主要表現及原因為:①變壓器發出“嗡嗡”聲,這是由變壓器過負荷造成的;②變壓器發出“噼啪”放電聲,這是變壓器內部或表面出現局部放電造成的;③變壓器的聲音比正常情況下大,有明顯的雜音,這是有變壓器鐵心螺栓和夾緊件松動造成的;④變壓器聲音超大,這是由過電壓造成的;⑤變壓器運行聲音夾雜水沸騰的聲音,這是由變壓器繞組短路故障造成的;⑥變壓器的聲音夾雜不均勻的破裂聲,這是由變壓表面或內部絕緣體受損造成的。
1.3 鐵芯絕緣和接地不良
按照《電力設備預防性試驗規程》中油浸式電力變壓器關于鐵芯及其夾件絕緣電阻相關要求顯示,運行中的變壓器鐵芯接地電流一般不應超過0.1A[2]。變壓器的鐵芯是由硅鋼片疊裝形成的,各個硅鋼片之間有層絕緣漆膜,鐵芯的一點接地是通過硅鋼片的銅片與夾件、地螺栓三者之間而成的。一旦硅鋼片沒有固定好就會造成絕緣漆膜受損,鐵芯在接地后內部產生一定的渦流使得鐵芯過熱導致鐵芯的絕緣漆膜老化。如果鐵芯接地不良的話,就會導致變壓器產生連續發電的問題,使得電壓升高,影響了電壓器的正常運行。
1.4 過電壓和過負荷
過電壓故障是指變壓器在進行操作分合閘時或者被雷擊時產生的操作過電壓或者大氣過電壓,大氣過電壓一般很少出現,因為一般電廠都安裝了避雷針,而操作過電壓出現的概率較大,因變壓器長時間處于超負荷運行工作中。一般而言,操作過電壓的數值為額定電壓的2-4.5倍。過負荷是指變壓器長時間運轉導致變壓器溫度過高,絕緣體受損,加速了變壓器的老化程度過負荷也是導致過電壓問題的原因之一。如我廠使用的型號為SFP10-370000/220主變壓器的額定電壓為242/20kV,超過了這個額定電壓的2-4.5倍,就會導致變壓器出現過電壓故障。
1.5 套管故障
套管的常見故障主要有閃絡放電、炸毀、漏油等,主要原因有:開關觸頭放電使得開關表明出現熔化和灼燒,呼吸器不合理優化配置,對呼吸器吸入的水分沒有及時處理,套管的密封效果不好使得絕緣受損,有水分滲入套管使得套管受潮。這其中套管閃絡放電是最常見、最嚴重的套管故障,套管閃絡放電會損害套管絕緣,加劇變壓器的老化程度,甚至導致爆炸事故,主要有套管制造不良、焊接工作不到位導致絕緣體受損以及套管表面不干凈或不光滑導致的。
1.6 滲漏油問題
滲漏油是變壓器最常見的問題,滲油和漏油差別不大,這只是在大小上有所區別,在變壓器運行中一般變壓器的閥門系統會出現滲漏油現象,主要原因是閥門的材質安裝不到位以及放油閥進度不準使得其無法滿足螺紋處滲漏。同時在膠墊接線也會出現滲漏油現象,主要因為小瓷瓶破裂、膠墊的密封性不好以及高壓套管基座流出線樁頭等。此外,變壓器的安裝材質不良、制造不精也會導致變壓器出現滲漏油現象。
1.7 其他異常問題
變壓器外觀異常,如防爆管的防爆膜破裂、壓力釋放閥拒動或誤動等,是因防爆膜材質不佳、呼吸器堵塞以及閥門系統的密封性不好導致的。顏色、氣味異常問題,如線夾處顏色變暗、套管較臟引發放電產生大量的臭氧氣味以及呼吸器硅膠受潮變色等,其中呼吸器硅膠變色的原因是空氣濕度大使得吸濕變色大,硅膠玻璃罩有裂痕使得水分進入,油封罩油位過低以及呼吸器容量太小。瓦斯動作問題,這主要是因為其他繼電器中的氣體異常所致,一旦氣體繼電器內的氣體過低聚集時,就很可能導致瓦斯動作。
2 電力變壓器運行中對異常問題的檢修維護策略
2.1 電力變壓器的正確安裝及科學操作
正確安裝電力變壓器保障變壓器正常運行的前提,在安裝變壓器過程中要做好變壓器設備的安裝工作,注重對變壓器相關的設備安裝。主要考慮三方面:要在建造標準和設備設計的基礎上選擇合適的安裝地點,確保變壓器安裝地點附件的環境良好,保證變壓器的負荷設計在合理的范圍內[3]。
科學的操作運行是為了防止人為操作不當而引發的變壓器故障,在很大程度上能保證變壓器的可靠運行。工作人員在操作前要對變壓器的電壓和直流電阻進行測試比較、測試變壓器的短路和空載、檢查變壓器的運行條件是否滿足基本要求等,在操作時要嚴格按照操作規程,避免錯誤操作導致變壓器出現故障。
2.2 變壓器溫度過高的檢修維護策略
針對繞組過熱而導致的變壓器過熱檢修策略就是采用雙螺旋結構的低壓繞組。針對冷卻系統或者散熱系統異常引起過熱的檢修策略是定期對冷卻器和散熱器進行清潔,確保其不被異物堵塞,我廠利用每次檢修機會都會對冷卻器進行沖洗,以保證變壓器冷卻系統高效穩定運行。檢查變壓器的負載和冷卻介質的溫度并進行溫度核對,如果一旦發現不是冷卻系統或者通風系統引起的變壓器升溫就要立即停運變壓器,并進行全面的維修;如果不能立即停止變壓器運行,值班人員或相應的工作人員要按照規定調整變壓器的負載,以確保其能在合理的溫度范圍內運行。此外,正確銜接分接開關和引線、加強電力變壓器色譜分析工作、定期展開電力變壓器的遠紅外測溫工作、加大對變壓器運行溫度的測量和監控、加強對變壓器的管理、制定嚴格的檢修維護制度、在更換電力變壓器時要選擇損耗參數低的變壓器等都是檢查維修變壓器溫度過高的有效對策[4]。
2.3 變壓器聲音異常的檢修維護策略
針對變壓器發出“嗡嗡”聲,要及時對超負荷情況進行簡單并加大監管力度;針對變壓器發出“噼啪”放電聲,要對變壓器進行全面的檢查再做定奪,或者直接停止使用變壓器,讓專業的技術人員檢修;針對變壓器的聲音比正常情況下大,有明顯的雜音,這種情況一般不是很嚴重,工作人員可酌情處理;針對變壓器聲音超大,要通過對測量儀表計有擺動和是否有接地信號來斷定;針對變壓器運行聲音夾雜水沸騰的聲音,要及時停止使用變壓器,讓專業的技術人員進行檢修;針對變壓器的聲音夾雜不均勻的破裂聲,要及時停止使用變壓器,讓專業的技術人員進行檢修。
2.4 變壓器套管問題的檢修維護策略
首先,在天氣好的情況下,定期檢查變壓器的套管,檢查其在端部有沒有密封好,如果一旦發現沒有密封好就要及時改造。其次,要定期對套管進行清潔,保障套管保持干凈,使用砂紙定期摩擦套管,保持套管的光滑。最后,時刻保持套管干燥,以防水分進入套管,一旦套管受潮的話,就要及時吸干套管的水分,經過多年實踐和經驗總結,目前保持套管干燥的最有效方法是采用熱油真空霧化干燥處理技術。
2.5 啟動瓦斯保護動作
瓦斯保護動作能夠對變壓器內部的部分故障提供一些有效的保護,不同于繼電保護動作,一旦變壓器出現故障時,瓦斯保護動作就會啟動,發出故障信號,緊接著瓦斯動作跳閘,這樣就能有效防止變壓器故障帶來的一連串不利影響。工作人員可以在瓦斯保護動作啟動后就意識到變壓器發生故障,能夠及時對變壓器進行檢查,從電壓或電流過高、負荷是否過重、油位降低等異常問題一個個排除,最終明確變壓器具體故障。啟動瓦斯保護動作對工作人員的要求較高,當瓦斯動作跳閘時,要綜合考慮故障原因,以明確是否應該停止變壓器運行。如檢查瓦斯繼電器內部的氣體是否為可燃氣體,如果是可燃氣體,應立即停止變壓器運轉;反之,如果明確了不是可燃氣體,可讓變壓器繼續運轉。
2.6 注重對變壓器的定期檢查維護
防止電力變壓器運轉中的異常問題的重要措施一是,按周期完成各項預防性試驗工作,并認真對試驗數據進行分析記錄,建立健全試驗記錄臺帳,通過歷史數據的對比分析設備有無故障隱患。通過試驗數據的變化趨勢,判斷設備健康水平或者設備隱患的劣化趨勢。二是,利用日常點檢機會記錄變壓器油面溫度、繞組溫度等重要的運行數據,建立設備在各負荷狀態下的運行數據記錄,通過點檢數據的動態對比來分區判斷變壓器運行狀態。三是,充分利用大小修機會對變壓器冷卻系統進行雙電源失電切換試驗和冷卻器清洗維護,對各接頭、連接部位進行檢查,對器身進行漏點檢查消除工作,以保證變壓器以最佳狀態投入運行。
3 結語
總之,電力變壓器關乎整個電力系統的正常運轉,必須加強變壓器的日常檢查維護,對產生的故障及時采取有效的措施,從而促進變壓器運行功能的最大化實現,促進我國電力行業的持續發展。
【參考文獻】
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篇7
【關鍵詞】自動檢定;指針式儀表;數字式儀表裝置;電壓監測儀
隨著科學技術的高速發展,電測量儀器也在不斷地向數字化、智能化、高度集成化、可程控化、多功能化發展。但是隨著現代通訊技術的發展,許多儀器配備多種通訊接口,從外部用計算機可以對其進行控制和讀數,這就為電測儀表的自動檢定帶來了契機[1,2]。
1、指針式儀表的自動檢定
按照JJG 124-2005《電流表、電壓表、功率表及電阻表檢定規程》的要求,電測量指示儀表的檢定方法一般是通過一臺標準源輸出相應電量使指示儀表的指針指向某一刻度線,讀取標準源的讀數(一般化為格數)與指針指示的刻度值,并計算兩個值之差,根據指示儀表的等級判斷是否合格。這樣一套系統用來檢定指示儀表。成本過高,而且性能也不夠穩定。所以,現在指示儀表的檢定一般采用半自動:取消成像系統,由人工來觀察表針示值,手動調節標準源,使指針指示在某一刻度線上,以手動確認使系統進行下一個點的檢定。系統自動計算誤差,判斷是否合格,并出具報告。
2、數字式儀表裝置的自動檢定
數字式儀表裝置自動檢定系統結構框圖中最主要的部分可歸納為——控制源的輸出,自動讀取原始數據,所以其關鍵技術和難點是通訊方面,即對儀器實現程序控制。隨著科學技術的發展,同類型產品的通訊協議也在不斷改進,在控制裝置輸出這一塊就相對較復雜。
2.1數據庫的應用。為了使系統具有高的擴展性和可移植性,使程序不會因修改儀表類型或修改測試參數而需要重新編碼,就要充分利用數據庫的優越性,將各種型號儀器的程控命令、測試參數都存儲于數據庫中而非固化在程序流程中.使系統的數據部分與測試部分獨立運作。系統可采用OFFICE辦公軟件里的ACCESS數據庫組件,將檢定需要用到的各類參數、函數關系和程控命爭等數據保存在數據庫相關的數據表和對應的數據字段中,把對各種數據的分類,分別存放于不同的數據表中,通過各數據表之間的關鍵字,使各個數據表之間的數據能夠相互關聯,并且保證數據的唯一性和安全性,減少數據冗余。在建立新的檢定方案時,通過設置,將此方案需要用到的新參數和關系寫入數據庫中。
2.2通訊設計。自動檢定系統中的通訊設計主要負責PC機與標準儀器及被檢儀器的通信,包括驅動設備、發送控制命令及接收原始數據。不同儀器設備的通訊協議存在差異,當然控制程序也不相同,將各類儀器的通訊設計函數用以儀器型號命名的數據表格形式寫入數據庫中,在設置了儀器的型號、表源模式、運行模式、波特率、延時等參數后,通過調用數據庫中儀器控制所需的函數和過程,實現儀器的在線檢查、系統同步處理、設置儀器初始值(例如接線方式、輸出電量)或控制儀器進行某項操作(例如暫停、中斷、輸出等)、接收儀器回送信息、查詢儀器狀態等自動操作。
2.3檢定過程及數據管理。根據規程的規定,儀表裝置的檢定流程是控制源(標準源或被檢源)發送不同檢定項目各量程的數據到表中,即根據選定儀器的檢定項目執行自動檢定。并把從被檢儀器中讀回的數據與標準裝置中讀回的數據進行比對,計算誤差,根據被檢儀器準確度等級和規程定義的超差公式判斷是否合格,并將不合格點用特殊顏色標記;提示檢定人員干預,同時自動保存檢定數據和結果。每臺儀器的檢定數據可根據儀器編號等形式命名存儲在特定的數據表格中,供將來查詢或將數據庫中的數據轉移到按照儀器的檢定項目預先編制的檢定證書模板中,生成標準檢定證書。對有功率檢定的項目中,功率是電流電壓選擇性的組合,并不是所有電流電壓的組合,需要在數據庫中查找所檢功率對應的編碼來更改證書模板中的編碼,避免數據轉移時出錯。
2.4主程序設計。主程序是整個軟件系統的框架,它作為整個系統人機交互的主要部分,是數據的中轉站,被測儀器的各項參數需要通過它定位到數據庫,而數據庫中的數據信息也需要通過它傳遞給測試模塊,通過調用測試程序完成資源管理、驅動調用、數據處理、報表生成以及其他用戶接口的功能,最終得到檢定結果。
3、電壓監測儀自動檢定技術
電壓監測儀可對多種電壓信號進行采集、顯示、分類統計,是電力系統監測、考核電網電壓質量的必備手段之一。為了確保電壓監測儀記錄的準確性,需要定期對其基本誤差、綜合測量誤差、電壓監測總時間、電壓超上限時間、電壓超下限時間、靈敏度測試、諧波影響等項目進行檢定。電壓監測儀的檢定項目除了電量準確度的檢定外,還有綜合測量誤差、靈敏度等與前面所述的儀表裝置的檢定不同的項目,所以自動檢定的實現也比較復雜。靈敏度檢定:在統計誤差的檢測中,對電壓監測儀在電壓合格區域的上、下限點的統計靈敏度提出了要求,統計靈敏度是指電壓監測儀在被測電壓超越其設定的電壓上、下限值時的反映能力。軟件控制硬件系統自動調整輸出值,當被檢表開始報警或從報警狀態停止報警,請按“Enter”鍵確認當前的輸出值,依次測得下限返回值、上限啟動值、上限返回值和下限啟動值,自動計算靈敏度并顯示。
4、結論
電測儀表裝置自動檢定技術的應用不但使檢定過程更加客觀、公正,科學規范,提高了檢定質量,避免了人工過程的失誤。而且減少了數據抄寫、計算等重復性勞動,大大降低了勞動強度,提高了檢定效率。
參考文獻
篇8
關鍵詞: 蓄電池; 核對性放電; 短時容量測試; PID
中圖分類號: TN914?34; TP273 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2013)17?0093?03
0 引 言
蓄電池組廣泛應用于電力、通信、金融、鐵路等行業,作為可靠的后備電源,為各行業提供直流或交流不間斷電源系統。在蓄電池維護過程中,需要對蓄電池的性能準確、及時的測量,提前判斷電池的質量,找出落后電池,并加以處理和維護[1]。本文針對蓄電池充放電過程,設計一種智能監測系統,能夠完成多種規格單體電池和蓄電池組的核對性放電實驗、蓄電池容量測試、停電后在線監測蓄電池容量及充電電壓檢測和數據管理功能。本文著重介紹監測系統的主機模塊的電路結構和軟件設計。
1 系統概述
監測系統主要由主機模塊、采集分機模塊和上位機數據管理模塊等組成,系統結構圖如圖1所示。主機模塊是監測系統的核心,負責蓄電池放電控制、本機數據顯示、采集分機的管理和與上位機的通信,測量電池組電壓、電流和容量等任務;采集分機模塊負責單體電池電壓和電流的測量,并通過網絡將數據傳遞給主機;上位機對蓄電池數據進行分析、處理,實現綜合管理。蓄電池放電過程中,主機模塊通過總線控制采集分機模塊測量各電池電壓并讀回電壓值,以實現監測功能。與此同時,主機還將各電池電壓、總電壓、總電流等數據實時傳給PC機,PC機的軟件又可對放電數據進行實時監測。放電結束后,數據還將保存到主機內部E2PROM中,用戶可以直接查看數據,也可通過U盤轉存數據后到PC上分析數據。
2 主機電路結構
主機模塊以ARM芯片LPC2132[2]為核心,擴展電路構成,電路結構如圖2所示,對蓄電池放電進行控制,測量蓄電池總電壓和總電流。LPC2132是32位ARM7TDMI?STM CPU,具有很強的數據處理能力,配置了豐富的接口資源,內部多通道10位精度A/D接口,完全滿足電池電壓、電流數據的采集精度要求,不需要增加A/D芯片,簡化了電路設計。監測儀采用新型PTC陶瓷電阻作為蓄電池放電負載,避免了紅熱現象,安全可靠無污染,LPC2132擴展I/O接口連接放電控制板,MOSFET與PTC電阻串聯[3],放電控制板控制MOSFET控制蓄電池流過PTC電阻上的放電電流。
主機模塊通過LCD液晶顯示器和按鍵構成人機交互電路。LCD12864液晶顯示器能夠顯示4×8個漢字,通過總線與ARM芯片連接,檢測儀的操作、參數設置、數據顯示、通信設置等,都能夠通過LCD顯示電路和按鍵電路完成。
監測系統支持多種存儲和通信方式,需要掉電保存的一些參數,存儲在E2PROM芯片24C1024中,通過I2C總線與LPC2132連接通信;測試數據可以通過U盤電路保存在U盤中,也可以通過RS 485總線傳輸給上位機。
蓄電池組的總電壓和總電流測量,由LPC2132內部A/D模塊完成,外接信號調理電路,信號調理電路采用儀表放大器INA128UA和低通濾波電路[4],將蓄電池電壓和電流信號信號幅度調理到A/D輸入的合適范圍,噪音干擾減小到最低,輸入A/D模塊,提高測量精度。
3 主機軟件設計
主機軟件是監測系統軟件設計的核心部分,負責蓄電池的放電控制、電壓采集、存儲、分機采集控制、通信管理和上位機數據傳輸等任務[5]。
程序開發采用了ARM Developer Suite V1.2編譯系統。程序編譯后下載到ARM芯片LPC2132內的FLASH ROM中。代碼編寫采用模塊化設計,包括低層驅動、用戶接口控件、用戶應用三個類型的代碼,菜單管理,層次分明,實現菜單設置、放電控制、測試控制、存儲控制等功能,主機軟件功能結構示意圖如圖3所示。
控制蓄電池放電并進行測試是監測儀的主要功能,需要完成本機放電、核對性放電和短時容量測試[6]。本機放電時,為了準確控制放電電流的大小,需要循環檢測實際電流大小,再與設定值比較,根據誤差通過PID計算來調節控制量[7],從而使得實際放電電流不斷逼近設定的放電電流,放電控制流程圖如圖4所示。
核對性放電,就是蓄電池放電要滿足一定條件,只有當這些條件都滿足時才可以控制放電,有一個條件不滿足都會停止放電[8]。這些條件大致可分為以下幾個:
(1)完成放電時間沒到;
(2)蓄電池每節電池電壓不低于最低電池電壓;
(3)蓄電池總電壓不低于設定的最低總電壓;
(4)蓄電池放電容量沒達到設定的允許放電容量值;
(5)用戶不強制終止放電。
蓄電池容量測試的方法有很多,最直接的方法是:對蓄電池進行放電,按照額定電流放電,測量出蓄電池按額定電流放電到終止電壓的時間,測出蓄電池容量[9]。但這種方法存在著缺點,一是測到容量后,蓄電池電已經放完;二是測試時間較長。為克服這些缺點,監測儀采用短時放電容量測試的方法用來測試容量[10],方法是:對蓄電池進行大電流放電10~20 min,監測其放電電壓下降趨勢。由于電池容量和電壓有一定的關系,所以通過分析電壓下降趨勢,估算出容量下降的趨勢,進而估算出電池容量,此種方法需要進行大量數據實驗,建立數學模型,才能保證測試的準確性。
4 測量界面與數據
監測系統數據主要是核對性放電和短時容量測試采集的電壓、電流數值。核對性放電需要設置電池組類型、電池類型、電池數量、放電電流、總終止電壓、單節終止電壓、放電容量、放電時間等參數。其中,電池組類型有24 V,48 V,110 V,220 V四種選擇。電池類型有2 V,4 V,6 V,12 V等選擇不同電流。
進入到放電界面后,監測儀等待1 min后才會開始放電,主要是為了在放電前先測量各電池電壓,以便讓測試人員了解這組電池的狀況。然后,選擇核對性放電,進入放電設置界面,如圖5所示,設置電池組類型為48 V,電池類型為2 V/1 000 A·H,電池數量24節,放電電流100 A,放電終止電壓43 V,單節終止電壓1.83 V,放電容量100 A·H,放電時間1 h。
設置完畢后,進入放電界面,電池組總電壓和電流測試結果示意圖如圖6所示,其中,電池容量是已放出的電池組的容量,已放電容量為40 A·H,電壓是電池組總電壓,為45.2 V,電流是實際放電電流,為5.5 A,最低電池電壓是指在放電過程中電壓最低的單節電池,16#電池的放電電壓為1.9 V。
進入相關的頁面可以查看分機單體電池的放電情況,如圖7所示,顯示1#~8#電池的放電電壓。
5 結 語
本文主要介紹了蓄電池性能監測儀主機的電路結構和軟件設計,能夠很好地完成核對性放電和短時容量測試等蓄電池性能測試,具有測試精度高,操作簡單靈活,可靠性好等特點,能夠很好的滿足蓄電池性能測試和維護的需要。
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篇9
關鍵詞:火電生產;熱力儀表;維護保養;檢修作業
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.156
伴隨著我國國民經濟建設的持續繁榮,社會上的生產生活用電規模在陸續擴大,火電機組的產電能力日益增大以及生產過程中智能化控制水平的持續增高,對此類熱力型儀表設施在檢測其各類工藝運行數據的精準度要求上亦愈來愈嚴格化。熱力型監測儀表設施是產電裝置運行數據測定和衡算的基本器具,熱力型監測儀表設施使用的周期及平穩工作性能對于整個產電機組中的各機構穩定長效運行可發揮出無可替代的保障。火電生產機組是屬于蒸汽式動力驅動系統,由于機組產電規模及運行數據的持續強化,其系統中的運行壓力、操作溫度已經逼近或超越了工程規范中設定的臨界常數,萬一操作失態,必將會引發不可預料的生產責任事故。而熱力型檢測儀表作為現場區域內監測生產運行狀態的“火眼金星”裝置,其精準性是發電裝置在特定條件下實現安全作業的必要條件。
1 火電機組熱力儀表裝置類別劃分及其效能
火電機組中的熱力型檢測儀表裝置重點涵蓋有在生產現場中對系統運行壓力、操作溫度、介質流量、系統成分、微量濃度等一系列(約二十余種)緊密關聯到生產運行狀態的參數進行有效控制的連續性、即時性檢測和顯示的儀器儀表、測定器具等。
火電生產機組中的熱力型檢測儀表一般情況下主要測量的工藝運行狀態參數是溫度控制指標、壓力控制指標、流量運行指標以及液位控制指標這四種重點工藝參數。對此四項生產工藝運行指標的監測控制是現場操控人員實施生產工藝控制的基本框架需求,是實現生產裝備安全運行的基本要素。現階段主體發電設備的工藝控制很嚴格,在具體設計環節中為了整體權衡安全價值及經濟價值,選取設備工件的性能裕量均設定在一定幅度之內,倘若其工藝運行壓力、操作溫度的變化范圍超出了材料本身的容許限度,即極有可能引發不堪設想的的生產事故;汽包內水位線的控制對鍋爐設備的安全控制具有根本性的決定作用,汽包設備水位控制在合理區間內是真正實現鍋爐裝備及汽輪機裝置穩定運轉的基本條件。倘若鍋爐汽包內水位控制太高,即必然在很大程度上關聯著其汽包中的汽水兩態分離的品質,造成其飽和態蒸汽中水分濃度增加,所含鹽分濃度增加。在鍋爐汽包內水位線超出一定限度時,即可引發蒸汽夾水情況發生,由于液態水中的鹽分含量必然遠遠大于蒸汽體系內的鹽分含量,進而引發蒸汽純度降低。
2 火力發電企業熱力型監測儀表常見故障
2.1 工藝壓力監測儀表故障
工藝壓力監測儀表裝置的常見故障重點涵蓋:(1)外界氣候溫度變化導致的儀表顯示誤差波動:現場壓力監測儀表的設計工作溫度具備相應的適宜區間,一般控制在-45~62℃,當工作溫度超過此區間之后,即很容易導致其儀表結構中彈簧管本身力學品質的改變,進而引發監測壓力指標的刻度值不能精準顯示。所以在測定某些溫度很高區域的壓力大小時,需把壓力表裝置設置在現場溫度比較合適的部位;(2)設置部位引發的測定偏差:在壓力傳感機構和采樣點的實際高度不相稱時,在低壓體系內極容易造成因為液柱差距的存在而導致額外的偏差,形成測定偏差。所以對于火電生產裝置中的負壓體系,其壓力監測設施需要最大限度靠近檢測部位。
2.2 流量監測儀表的故障
火力發電廠的工藝介質涵蓋水及其他液體物料及水蒸汽、周邊大氣等氣態物料。對于液態物料,通常選取的是孔板型(噴嘴式)機構配置差壓傳導機制組合而成的流量監測儀表機構和電磁感應流量測定裝置展開具體的工藝流量測定過程;對于氣態物料,通常是采用差壓型測量機構配置差壓傳導機構而組合成的流量檢測儀表展開流量測定過程,氣態物料的差壓測定機構存在多類模式。
(1)電磁型流量表。在運用環節中,電磁型流量表易出問題包括:表針擺動、流量示值過大、示值不定等情況。
(2)差壓型流量表。差壓型流量表是火電裝置中普遍采用的一類流量表,重點涵蓋孔板型、噴嘴型、及風速測定儀等多種類型。常出問題包括示值過低或過高。
(3)液(料)面測試表。液面線是電力制造環節中必須密切監測的基本指標之一。測試液面的手段較多,測試機理是依托測定液面波動導致的電器容量數值、傳播速度、浮力數值等數據的改變來表現液面變化。火電裝置中,液面測定傳導儀通常是選取差壓型測量機構、智能型電磁液面測定儀等。
3 火電廠熱工儀表的檢修與維護工作
熱工儀表有效使用是鍋爐運行的重要監控措施,也是保證整個系統安全運行的有效手段,其重要性不言而喻。在火電廠實際生產中,一定要按照國家相關法律法規的要求對壓力表、變送器、溫度計等進行定期的校驗,保證其測量精度。另外要看熱工儀表的信號傳遞是否穩定。
(1)觀察法。熱工儀表檢修中較為常用的方法是觀察法。主要通過觀察來分析元件接觸是否有問題、導線有無斷線損壞、線頭接觸是否完整等。
(2)電壓法。電壓法是利用熱工儀表的電壓結構進行檢測,測量各部件電壓強度并與正產值對比,進而進行故障判斷。
(3)敲擊法。通過對儀表進行輕輕敲擊來檢驗故障的接觸不良有否的方法是敲擊法,如設備與熱工儀表之間的漏焊、儀表電源指示燈忽亮忽暗等,都可以通過敲擊法進行詳細的問題查找。
4 結語
總而言之,熱力型檢測儀表的精準度、測量精度以及穩定高效投入是總體火電系統中各類設備及機構穩定、高效運轉的基本型保障。電廠熱力儀表測量參數很多,各種熱力儀表種類也很多,為了保證熱力儀表的正常運行,需要熱力儀表維修人員具有豐富的經驗與精湛的技術。
參考文獻:
[1]于永安.淺談火電廠熱工儀表的檢修與維護[J].科協論壇(下半月),2013(09).
篇10
關鍵詞MSP430F449單片機;室內環境監測;設計探討
對環境質量好壞進行判斷的數據可以從室內環境監測的有效性方面收集。對濕度、光照以及溫度3個重要室內環境監測數據監測精準度的實際意義十分重要。傳統室內環境監測設備通常存在大體積、大功耗、低精準度和較差的實時性等缺點,很難滿足現代化經濟發展的需求。在現代通信、單片機和傳感器技術不斷發展的情況下,對室內環境監測的方法和技術也隨之加強,各類高實時性、高精度、低功耗且體積適宜的測量系統已經應用到各大領域。根據以上內容進行室內環境監測儀設計,該監測儀測量精度高、功耗低、體積小,還能自動監測濕度、光照和溫度,有著十分長遠的研究道路。
1室內環境監測儀總體設計
以MSP430F449單片機為核心設計室內環境監測儀,完成數據采集工作時使用濕度傳感器、光照度傳感器和溫度傳感器進行。同時,還擴展了日歷、液晶顯示等外部模塊,對各個部分利用軟件編程進行協調工作。以MSP430F449單片機為核心設計室內環境監測儀結構圖如圖1所示為了將整個系統的可靠性提高,使用模塊化設計的方法將每個模塊特定的功能實現,將系統的數據采集、處理、存儲和輸出顯示等功能利用軟件實現。
2系統硬件設計
2.1信號采集模塊
在對環境進行標定時,溫度、光照度以及濕度是必不可少的三個參數,通常是使用傳感器實現參數的測量工作。該監測儀測量濕度時,使用產于Humirel公司的HS1101電容式相對濕度傳感器,該傳感器擁有可靠性高、穩定性強、脫濕快和響應時間快的優點,以及1%-99%的濕度測量范圍;測量溫度時,使用產于DALLAS公司的DS18B20一線式數字溫度傳感器[1],該傳感器擁有微型化、低功耗、測量范圍廣闊、高性能抗干擾能力以及強易配處理器等優點,可以使溫度變為串行數字信號并送至單片機進行處理;使用光敏電阻進行光照度的測量,因其十分接近人眼對可見光響應的光譜特性,所以只要通過人眼能夠感受到的光都可以造成阻值的變化。
2.2信息傳送模塊
本文中信息傳送的控制端采用4X4矩陣按鍵,其中包含確定按鍵、小數點按鍵、零下溫度選擇按鍵、0~9的10個數字按鍵以及溫濕度和光照性能設置按鍵。該系統采用非編碼式鍵盤以及全局掃描法識別按鍵。
2.3以MSP430F449單片機作為主控芯片
該芯片軟件編程靈活、算術運算功能強、自由度大,可以完成各種算法與邏輯控制,同時由于低功耗、低成本、技術先進、體積較小以及產品性價比高的優勢[2],足夠滿足系統設計要求。本系統中MSP430F449對采集到的濕度、光照信號和溫度不斷進行檢測,同時會對比輸入的相應控制值,一旦超過設定范圍,那么蜂鳴器就會以警報提醒外界。
2.4聲音指示模塊
能夠選擇音樂型、語音提示型和警報型等用于警示外界的聲音指示。該設計樣機使用成本較低、電路結構相對簡單的蜂鳴器,能夠實現較好的警報功能。2.5顯示模塊本設計采用液晶顯示器12864作為環境參數顯示部分,能在LCD上實時顯示三個環境參數值,使用8段共陽極數碼管7SEG-MPX4-CA進行環境參數顯示模塊的設定,能夠有效的對參數設定值進行監測。
3室內環境監測儀各模塊功能介紹以及元件的選取
3.1光照度傳感器電路
本設計采用BPW34硅光電池作為光照度傳感器.其光譜峰值在人眼可視范圍內,因此普遍使用在儀器測量和儀器分析方面。采樣電路是在硅光電池中接入并通過20Ω的電流[3],借助1000Ω的電阻變更為電壓信號,流入放大器LM385后增至20倍,并輸入位于單片機ADC12內部的P6.0口。光電池溫漂現象的抑制使用光敏電阻的溫度進行補償。該電路的設計如圖2所示。3.2溫度傳感器電路本設計以數字式溫度傳感器DS18B20作為溫度測量電路.由于DS18B20串行通信接口僅有一個單線制傳感器,所以硬件電路十分簡單。而DS18B20是單線制,因此必須以三態特性進行接收、發送,電阻因漏極開路輸出的出具口而外接上拉,保持高電平的常態。如圖3所示.
3.3濕度傳感器電路
該監測儀采用濕度傳感器HSI101對濕度進行測量。HSI101傳感器為電容性,類似于電容活動在電路中,其容量與濕度成正比擴充。將HSI101濕度傳感器添于555震蕩電路中,能通過頻率值輸出的形式將等效的電容值表現出來[4],其呈線性關系的輸出頻率和相對濕度,便于得出濕度值。測量電路如圖4所示。
3.4電源電路設計
在使用單片機和其他傳感器過程中都離不開電源。單片機要求3.6V電源,其他傳感器電路需要5V,因此必須設計電源電路。把兩節鋰電池以并聯的方式結合為7V的電壓,并使5V電壓流過三端穩壓器7805后輸出,然后流入RH5RL36A將電壓升至3.6V。鍵盤電路中普遍設計有功能鍵、“+”與“-”號鍵,以便時間參數的校準。以JM12864M液晶顯示器使濕度、光照度和溫度以及時間等展示出來。應用DS12C887為核心芯片的時鐘電路,該芯片可以將世紀、年、月、日、以及時、分、秒等信息自動生成,同時內部還添置了世紀寄存器,易于硬件電路對“千年”問題的處理。而且DS12C887中還備有鋰電池,哪怕外部電源停止,內部時間信息也能夠保持10年。
4系統軟件設計
在利用模塊化設計的系統軟件中,將Keil公司開發研制的uvision3編譯器作為本軟件的開發平臺,使用包含初始化子程序、鍵盤檢測子程序、溫濕度及光照度檢測子程序、顯示警報子程序的C51語言編寫程序進行本軟件的編寫。
5測量結果及分析
5.1溫度測量
以DS18B20數字式溫度傳感器直接對數字量輸出,因為未采取信號調理電路,因此不會出現信號誤差,對外界的干擾抗拒更強,其精確度是0.5℃。將得到的數據與標準水銀溫度計做比較,得到的測量結果如表1所示。
5.2光照度測量
使光照度測量數據受到影響的因素主要包含光電池的溫度特性和電路以及標定時的人為原因。在室溫25℃的情況下[5],對照度計光的強弱進行調解,使光源能在光電池表明進行照射,其精確度在2%以內,通過室內環境監測儀進行監測得到的數據如表2所示。
5.3濕度測量