嵌入式系統(tǒng)在吸附式氫氣干燥器中的應(yīng)用.pdf

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1、第30卷第6期東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．30．NO．62010年12月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．．2010文章編號(hào)：1005—2992(2010)06-0023一O5嵌入式系統(tǒng)在吸附式氫氣干燥器中的應(yīng)用邢曉敏，陳靜2，牟雪峰。(1．東北電力大學(xué)電氣212程學(xué)院，吉林吉林132012；2．國(guó)電蚌埠發(fā)電有限公司，安徽蚌埠233411；3．吉林工程學(xué)校，吉林吉林132011)摘要：在氫冷發(fā)電機(jī)組中，常用的吸附式氫氣干燥器一般用PLC作為電氣控制系統(tǒng)的核心。因工作環(huán)境電磁干擾極強(qiáng)，PLC有時(shí)無(wú)法正常工作。介紹了吸附式氫氣干燥器的工作原理，闡述了一種用A

2、VR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)控制吸附式氫氣干燥器電氣部分的方法，該方法降低了設(shè)備成本，并使系統(tǒng)具有抗干擾性強(qiáng)、擴(kuò)展方便、易于操控的優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)介紹了單片機(jī)如何采用PLC通信協(xié)議與工業(yè)觸摸屏鏈接的方法，該方法可以在軟件上最大程度的保護(hù)既有投資并使后續(xù)軟件開(kāi)發(fā)的工作量最小。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；氫氣干燥器；工業(yè)觸摸屏中圖分類(lèi)號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A我國(guó)電網(wǎng)主力發(fā)電機(jī)組絕大部分采用氫氣冷卻方式。氫冷發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，常由于氫氣濕度超標(biāo)影響運(yùn)行效率和使用壽命，因而國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了多種氫氣干燥設(shè)備監(jiān)控發(fā)電機(jī)氫氣濕度，以確保大容量氫冷發(fā)電機(jī)組可靠運(yùn)行。迄今為止，發(fā)電廠選用的氫氣干燥設(shè)備原理基本是采用吸附式或制冷式

3、原理。經(jīng)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明吸附式氫氣干燥器優(yōu)點(diǎn)更多，得到了廣大用戶(hù)的認(rèn)可，其市場(chǎng)潛力巨大．2J。某型號(hào)吸附式氫氣干燥器在多個(gè)電廠投入運(yùn)行后，有個(gè)別電廠反映設(shè)備運(yùn)行期間出現(xiàn)過(guò)非正常停機(jī)故障。開(kāi)發(fā)人員勘察現(xiàn)場(chǎng)后，排除了軟件錯(cuò)誤、硬件損壞兩種情況，認(rèn)定故障原因是因?yàn)樵撛O(shè)備安裝在發(fā)電機(jī)組下方，工作環(huán)境電磁干擾極強(qiáng)，導(dǎo)致程序異常。吸附式氫氣干燥器電氣控制系統(tǒng)一般采用PLC(ProgrammableLogicController)作為控制核心，觸摸屏作為人機(jī)界面。通過(guò)在PLC梯形圖程序中設(shè)置多重標(biāo)志位可以解決上述問(wèn)題，但是有的用戶(hù)又提出了要在主控室中同時(shí)監(jiān)控設(shè)備的要求，這使得再使用PLC編程有些力不從心，

4、難以滿(mǎn)足用戶(hù)需求。若改用單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)作為氫氣干燥器的控制核心，則既可降低設(shè)備成本，又可使設(shè)備具有擴(kuò)展方便、易于操控的優(yōu)點(diǎn)。本文采用AVR單片機(jī)為例詳細(xì)介紹了嵌入式控制系統(tǒng)在吸附式氫氣干燥器實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的具體應(yīng)用。1吸附式氫氣干燥器工作原理吸附式氫氣干燥器是由干燥塔(2只)、內(nèi)置式專(zhuān)用磁力驅(qū)動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)(2只)、電加熱器(2只)、隔爆型鎧裝鉑電阻PtlO0溫度傳感器(2只)、兩位四通閥(2只)、冷凝器、氣水分離器、電氣控制系統(tǒng)等組成，如圖1所示。為了保證氫氣干燥工作的連續(xù)性，裝置必須設(shè)置至少兩個(gè)干燥塔，兩塔交替工作在吸附狀態(tài)(吸附氫氣中的水分子)和再生狀態(tài)(釋放干燥劑中的水分子)。裝置啟動(dòng)后，

5、首先令上部?jī)晌凰耐ㄩy旋轉(zhuǎn)到位置②，令下部?jī)晌凰耐ㄩy旋轉(zhuǎn)到位置①，使1號(hào)塔工收稿日期：2010—10—15作者簡(jiǎn)介：邢曉敏(1973一)，女，碩士，東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院講師，研究方向：電氣設(shè)備在線檢測(cè)與狀態(tài)維修等方面研究工作東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)第3O卷作于吸附狀態(tài)，2號(hào)塔工作于再生狀態(tài)。在裝置的循環(huán)風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)雙重作用下，發(fā)電機(jī)內(nèi)潮濕的氫氣進(jìn)人裝置的氫氣人口，在1號(hào)干燥塔中，氫氣中的水分被干燥劑吸收，在干燥塔的氫——一一‘氣出口處符合濕度標(biāo)準(zhǔn)的氫氣回到發(fā)電機(jī)內(nèi)。一般．認(rèn)為連續(xù)工作八小時(shí)后干燥劑達(dá)到飽和，此時(shí)令上廠1號(hào)塔、一r2號(hào)塔、部?jī)晌凰耐ㄩy旋轉(zhuǎn)到位置①，令下部?jī)晌凰耐ㄩy旋鉑

6、電阻鉑電阻——====]一—====卜轉(zhuǎn)到位置②，使1號(hào)塔工作于再生狀態(tài)，2號(hào)塔工作冷凝于吸附狀態(tài)。器。在再生狀態(tài)的8h中，前4h通過(guò)電加熱器和溫℃吾度傳感器控制塔內(nèi)溫度，使其保持在160oC～165oC00劑0范圍內(nèi)，這樣干燥劑中的水會(huì)重新汽化為水蒸氣，干燥劑再生，恢復(fù)了吸附功能。水蒸氣與塔內(nèi)原有氫電加熱器．一’?～I(xiàn)l循環(huán)風(fēng)機(jī)氣在循環(huán)風(fēng)機(jī)作用下通過(guò)冷凝器，水蒸氣又凝結(jié)成水，經(jīng)氣水分離器被排出設(shè)備之外。后4h認(rèn)為干燥酏一氫氣l入口劑再生完畢，進(jìn)入裝置冷卻狀態(tài)，以免熱氫氣影響發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)的效果。圖1吸附式氫氣干燥器原理圖0000。2AVR單片機(jī)嵌入式電氣控制系統(tǒng)原理由吸附式氫氣干燥器工作原

7、理可見(jiàn)其工作流程簡(jiǎn)單，控制量極少。因此，常見(jiàn)的控制方案是選擇20點(diǎn)的微型PLCCPU單元作為控制核心，再搭配一個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊用來(lái)采集溫度參數(shù)，即可滿(mǎn)足控制需要。用PLC開(kāi)發(fā)電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)發(fā)速度快，其缺點(diǎn)是構(gòu)成的系統(tǒng)不夠靈活，例如對(duì)于電磁干擾的問(wèn)題，在一般工業(yè)環(huán)境下PLC的抗干擾功能已經(jīng)做的足夠好，但是在特殊應(yīng)用場(chǎng)合卻顯得還不夠，要想解決問(wèn)題很困難，定制PLC顯然不太現(xiàn)實(shí)。再比如系統(tǒng)的擴(kuò)展，一個(gè)微型P