1 导言
煤作为动力燃料,首要目标之一是煤的发热量。发热量是核算热平衡、热效率和煤耗的依据,以及锅炉规划的参数。对热值的准确丈量关系到动力的挖掘和有用运用。按照热值能确认运用燃料的多少,到达节约动力、下降生产成本的意图。跟着人们对动力计量认识的进步,热量计的运用越来越被注重。运用发热量测定仪己成为遍及。为了适用于电力、煤炭、造纸、石化、水泥、农牧、医药科研、教育等职业和部分测定丈量煤、石油等可燃物的热值,体系应能灵敏设置以习惯不同需求。
2 体系功用
依据实践运用的需求,体系应到达下列各项技能目标:
1. 由微机完结丈量进程的主动操控,体系具有杰出的可扩展性;
2. 能对仪器的各个部件进行主动测验,主动辨认氧弹、主动挑选热容量;
3. 试验进程中温度丈量、焚烧、拌和、数据处理、进程判别、成果打印、数据储存、顶盖升降全进程主动化,并供应自诊断体系,确保仪器运转正常;
4. 体系连入带规范通讯口的电子天平后无需人工称重,能主动输入试样质量;
5. 体系热容量的标定、弹筒发热量的核算及关于煤的不同基发热量的换算亦由核算机依据操作人员输入的各种已知含硫量或含氢量以及水分含量主动完结;
6. 体系能用于煤和油的热值丈量,并设有两种丈量公式:瑞方公式和奔特公式可挑选。
3 热值丈量体系硬件电路规划
3.1 热值丈量体系原理框图
为习惯体系主动测验的要求,机械体系需进行改造,新的机械体系规划示意图如图1。由2, 3, 4. 9构成水循环体系,其间泵、上下阀由电子电路操控完结进水、灌水和放水,而量杯4制作成特别形状,以容积法代替称重法完结对内筒的充水进程,实测标明此法充水差错小于1g,彻底满意国标要求,因而使主动充水成为可能。 [align=center]
图1 热值丈量体系原理框图 1.外筒 2.泵 3.上阀 4.量杯 5.温度传感器 6.拌和器 7.内筒 8.氧弹 9.下阀[/align] 3.2 热值丈量体系硬件原理框图
为完结上面所述的各项功用,主动热量体系选用PC、主单片机89052和从CPU 8902051协同作业的办法,各项功用区分如图2所示。温度丈量、焚烧丝检测与操控、电扇拌和以及网络接口由89052完结,阀门、内筒操控和氧弹辨认等由8902051完结,PC机则完结样重采样和各89052数据搜集、数据处理、数据运算、存储、报表生成和硬拷贝输出。PC和两单片机之间经过CAN网络依据指令交互和谐作业进程。
图2 热值丈量体系硬件原理框图
3.3 温度参数的丈量
为完结温度丈量的免调整,铂电阻测温电路选用依据基准电阻的动态校准算法,使得丈量的精度仅与组成电桥的几个电阻有关。
3.3.1 温度丈量电路的原理
铂电阻测温电路如图3所示,桥路从左至右顺次为丈量支路、校准支路和电平偏移支路（参阅支路）.其间R1和Rt组成丈量支路,R0, RK、RL构成校准支路,R3和R4构成参阅支路。Rt为铂电阻传感器,RL为量程低端校准电阻,RK为量程高端校准电阻,R0、R1、RK、RL选用精细线绕电阻。铂电阻传感器选用4线接法,以下降环境温度发生变化时衔接线引起的丈量差错,r0、r1、r2、r3为传感器的输入衔接线电阻。A为扩大器,ADC为模数转化器。
图3 铂电阻测温电路
3.3.2 丈量支路
丈量电路中多路开关S的切换由双4选1模仿开关4052（内部的两个模仿开关是电绝缘的,彻底独立）完结,4052的输出直接接至扩大器的输入端。4052的Y0, Y1, Y3都接到电桥的参阅支路上,则当4052接通X0时,输出电压对应的数字量是NL;当4052接通X1时,输出电压对应的数字量是NH;当4052接至X3时,输出电压对应的数字量是Nt。X2这一通道留作焚烧丝检测运用。
丈量支路（既4052的X3通道）串接电阻IR5后经过%&&&&&%IC5接到地,意图是消除丈量时引进的噪声。
3.3.3 丈量扩大器
温度丈量电路中扩大器选用美国AD公司的精细单片集成丈量扩大器AD620。AD620是依据典型的三运放结构改善而成的一种单片外表扩大器,是一种完好的差分或减法扩大体系,因为对内部匹配电阻进行了精细激光修整,所以具有优秀的线性度和共模按捺。它仅用一只外接电阻设置增益,规模为2～1000单位增益无需外接电阻。
3.3.4 A/D转化器
温度丈量电路中模数转化器选用美国Intersil公司的ICL7135。ICL7135为全MOS工艺4位半双积分式A/D转化器。在单极性基准电压（VR=+1V ）供应之下,能对双极性输入的模仿电压进行A/D转化,并主动输出极性判别信号和主动量程操控信号。它选用了自校零技能,可确保零点在常温下的长时间安稳,零点的温度系数<2μV/℃,模仿输入可所以差动信号,输入阻抗极高,输入零点漏电流<10pA。选用字位动态扫描BCD码输出办法,一次A/D转化结束其数据输出选通脉冲输出端（STB）输出5个负脉冲,别离选通高位到低位的BCD码数据输出。 3.4 体系检测与操控模块 焚烧丝检测的本质是检测连入电路的焚烧丝的电阻巨细。当焚烧丝短路时,电阻值很小,断路时阻值较大,正常时电阻值介于两种状况之间。阀门的方位检测选用发光二极管和光敏三极管组成的光电检测电路。阀门和桶盖的开关运用可逆减速电机操控,焚烧、拌和和电扇的接通由双向可控硅操控。
3.5 网络接口模块
因为体系要求有必定的实时性和较杂乱数据处理才能,因而依托网络将试验数据发送到PC机进行处理将是适合的。操控局域网CAN是一种具有多主通讯才能的现场总线,且其传送的信息选用短帧结构,传输时间短,差错率低,能很好地满意体系的要求。因而本体系选用CAN总线建立分布式的主动测验网络。每一台热量计经过SJA1000和82C250衔接到总线,PC机则经过RS232-CAN外置转化卡衔接至总线上。
3.6 数据处理模块
数据处理模块首要由PC机监控软件组成,数据经过CAN总线由热量计经RS232-CAN外置转化卡传送到PC。监控软件选用多线程办法时间监督串口,一旦接收到数据,就运用PC机强壮的数据处理才能进行核算。一同在软件的操作界面上以实时曲线的办法动态显现试验数据,并用动画标明试验正处于的试验阶段。数据处理模块的首要功用是:操作串口收发指令与数据、试验参数设置（包含算法挑选）、热值核算、制作温度曲线、动画显现试验进程、试验数据办理、曲线和试验成果的打印输出等。
4 热值丈量体系软件规划
A/D转化器%&&&&&%L7135与单片机选用中止办法衔接,在中止INT0的中止服务程序中完结整个体系操作。在核算出温度值之前,有必要测得温度丈量电路的相关参数。因而在丈量温度之前,即在准备期中单片机经过模仿开关4052接到电路的不同方位,A/D转化顺次得NH、NL,并经过网络发送至PC机。在初期、主期和晚期测得的Nt也发送到PC机后,由PC机的软件核算,并经过解铂电阻传感器的二次传输方程得到温度值。不论是NH、NL仍是Nt,单片机都是将它们当作办法相同的数据发送至PC,PC软件依据试验正处于的不同阶段对之作不同处理。体系主程序流程如图4
图4 单片机主程序流程
5 差错剖析
微机型量热仪的定值输出及增益的稳定体系差错不会带来发热量的丈量差错,但它们的安稳性会影响发热量丈量精度。定值输出温漂系数、单位增益温漂系数描绘了这种影响的巨细。仪器传输特性的非线性对发热量丈量精度的影响最大,所以在运用新的量热仪前要进行线性度检定试验,即采纳不同质量的规范物质进行检定,假如测定成果的极差到达技能要求,则标明仪器的线性是好的。
依据对差错的剖析,可得到进步发热量丈量精度的办法:
（1） 尽量使丈量发热量时和标定热容量时的内筒开始温度附近,即二者均应与环境温度挨近;
（2） 坚持试验进程中的机内温度尽可能稳定:
（3） 依据试样发热量估计值,恰当操控用量,使试验的温升挨近于标定热容量时的温升。
6 小结与本文立异点
本文由此实践需求动身,具体地剖析热值丈量的原理和办法,规划出具有较高主动化程度的主动热量计,然后大大地进步了作业效率。而且依据实践运用要求运用现场总线（CAN总线）技能将多台主动热量计组成成分布式测验体系,由PC机作一致的操控和办理,各热量计之间彼此独立,互不搅扰。为使整个丈量进程完结主动化、智能化,本文为此丈量体系规划出了功用强壮的监控软件。最终剖析了运用本体系丈量所发生的差错,得到了一同传输特性的非线性对发热量丈量精度影响最大的定论,并就差错来历提出了若干进步丈量精度的办法。
