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1、第30卷第6期東北電力大學(xué)學(xué)報Vo1．30．NO．62010年12月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．．2010文章編號：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，PLC有時無法正常工作。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、擴展方便、易于操控的優(yōu)點。詳細介紹了單片機如何采用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既有投資并使后續(xù)軟件開發(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)觸摸屏中圖分類號：TP273文獻標識碼：A我國電網(wǎng)主力發(fā)電機組絕大部分采用氫氣冷卻方式。氫冷發(fā)電機在運行過程中，常由于氫氣濕度超標影響運行效率和使用壽命，因而國內(nèi)外開發(fā)了多種氫氣干燥設(shè)備監(jiān)控發(fā)電機氫氣濕度，以確保大容量氫冷發(fā)電機組可靠運行。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)多年運行經(jīng)驗證明吸附式氫氣干燥器優(yōu)點更多，得到了廣大用戶的認可，其市場潛力巨大．2J。某型號吸附式氫氣干燥器在多個電廠投入運行后，有個別電廠反映設(shè)備運行期間出現(xiàn)過非正常停機故障。開發(fā)人員勘察現(xiàn)場后，排除了軟件錯誤、硬件損壞兩種情況，認定故障原因是因為該設(shè)備安裝在發(fā)電機組下方，工作環(huán)境電磁干擾極強，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，觸摸屏作為人機界面。通過在PLC梯形圖程序中設(shè)置多重標志位可以解決上述問題，但是有的用戶又提出了要在主控室中同時監(jiān)控設(shè)備的要求，這使得再使用PLC編程有些力不從心，
4、難以滿足用戶需求。若改用單片機嵌入式系統(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)備具有擴展方便、易于操控的優(yōu)點。本文采用AVR單片機為例詳細介紹了嵌入式控制系統(tǒng)在吸附式氫氣干燥器實現(xiàn)過程中的具體應(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)置式專用磁力驅(qū)動循環(huán)風(fēng)機(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)。裝置啟動后，
5、首先令上部兩位四通閥旋轉(zhuǎn)到位置②，令下部兩位四通閥旋轉(zhuǎn)到位置①，使1號塔工收稿日期：2010—10—15作者簡介：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)備在線檢測與狀態(tài)維修等方面研究工作東北電力大學(xué)學(xué)報第3O卷作于吸附狀態(tài)，2號塔工作于再生狀態(tài)。在裝置的循環(huán)風(fēng)機和發(fā)電機氫冷系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機雙重作用下，發(fā)電機內(nèi)潮濕的氫氣進人裝置的氫氣人口，在1號干燥塔中，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準的氫氣回到發(fā)電機內(nèi)。一般．認為連續(xù)工作八小時后干燥劑達到飽和，此時令上廠1號塔、一r2號塔、部兩位四通閥旋轉(zhuǎn)到位置①，令下部兩位四通閥旋鉑
6、電阻鉑電阻——====]一—====卜轉(zhuǎn)到位置②，使1號塔工作于再生狀態(tài)，2號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’?～Il循環(huán)風(fēng)機氣在循環(huán)風(fēng)機作用下通過冷凝器，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認為干燥酏一氫氣l入口劑再生完畢，進入裝置冷卻狀態(tài)，以免熱氫氣影響發(fā)電機氫冷系統(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、理可見其工作流程簡單，控制量極少。因此，常見的控制方案是選擇20點的微型PLCCPU單元作為控制核心，再搭配一個模擬量擴展模塊用來采集溫度參數(shù)，即可滿足控制需要。用PLC開發(fā)電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點是開發(fā)速度快，其缺點是構(gòu)成的系統(tǒng)不夠靈活，例如對于電磁干擾的問題，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)用場合卻顯得還不夠，要想解決問題很困難，定制PLC顯然不太現(xiàn)實。再比如系統(tǒng)的擴展，一個微型P
