專利名稱：船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鍋爐水位顯示及控制裝置，特別是涉及一種船用增壓 鍋爐水位顯示及控制裝置。
背景技術(shù)：
鍋爐的水位控制與顯示，是鍋爐安全運(yùn)行中必不可少的設(shè)備，較為簡單的 顯示儀表是玻璃水位計(jì)，它能直接顯示鍋?zhàn)o(hù)內(nèi)的水位，但不具備控制功能，稍 稍復(fù)雜的是帶有控制功能的遠(yuǎn)傳二次儀表，其水位信號檢測，多采用浮子式或 電感式等間接方式，它不能直接讀取到水位，只能檢側(cè)出水位交化引起的電信 號，且誤差甚大。
在現(xiàn)有技術(shù)中，專利號為95204563. X的實(shí)用新型專利《鍋爐水位電子顯示 及控制裝置》，具有上述鍋爐安全自控和水位顯示功能，它由水位傳感器和控制 箱構(gòu)成?？刂葡渲邪ˋ/D轉(zhuǎn)換器，顯示電路，控制電路，控制功能指示電路和執(zhí) 行電路，它能分別在鍋?zhàn)o(hù)"運(yùn)行"和"壓火"狀態(tài)對水位自控。尤其是在極低 水位時，能自動關(guān)閉鼓風(fēng)，并進(jìn)行停爐。但對鍋爐蒸汽壓力，環(huán)境條件要求苛 刻，使其應(yīng)用受到了一定的限制，在船舶上的使用更是困難。
另外，威肋鍋爐安全運(yùn)行的水位計(jì)中的虛假水位問題，直到今天，還設(shè)有 一種儀表能加以識別并將其檢測出來。目前國內(nèi)外對鍋爐水位動態(tài)特性的研究 大部分是關(guān)于電站鍋爐的，而對船用鍋爐水位動態(tài)特性的研究還非常不夠。船 用鍋爐與電站鍋爐相比具有慣性小、動態(tài)變化大、啟停及增減負(fù)荷頻繁、各子 系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)和制約因素多等特點(diǎn)；船用增壓鍋爐與非增壓鍋爐相比，這些因素 的影響更為明顯。另外船舶在帶有載荷及大風(fēng)浪中航行時，往往存在一定程度 的橫傾和縱傾，對鍋爐汽包水位有很大影響。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種通過對兩路水位信號進(jìn)行處理并加以識別判 定，對鍋爐水位進(jìn)行監(jiān)測，特別是對虛假水位進(jìn)行識別，并控制鍋爐的運(yùn)行的 船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是由傳感器、轉(zhuǎn)接箱、監(jiān)測箱、流量調(diào)節(jié)閥組成； 差壓變送器為傳感器，裝于鍋爐外壁上，并有水管與鍋爐相接；轉(zhuǎn)接箱，位于機(jī) 艙；監(jiān)測箱，位于集控室操縱臺旁邊，用串口線與機(jī)艙集控臺相連；監(jiān)測箱內(nèi) 設(shè)有數(shù)據(jù)采集板和數(shù)據(jù)處理裝置。
采用水位補(bǔ)償?shù)姆椒ǎx用差壓變送器為傳感器，裝于鍋爐外壁上，并有水 管與鍋爐相接，采集鍋爐水位，蒸汽壓力，過熱蒸汽溫度等信號，采集這些信 號并將信號轉(zhuǎn)為4到20mA的電流信號，傳給數(shù)據(jù)處理裝置。
轉(zhuǎn)接箱位于機(jī)艙，包括兩路汽包壓力輸入信號接口，兩路過熱器壓差輸入 信號接口，兩路過熱器蒸汽溫度輸入信號接口，兩路爐膛燃燒指示輸入信號接口，兩路熄火指示輸入信號接口轉(zhuǎn)接箱。采用轉(zhuǎn)接箱是為了保證了機(jī)艙布置和 系統(tǒng)維修的方便。
轉(zhuǎn)接箱中的電源由船舶電力系統(tǒng)和應(yīng)急供電裝置供給，電源種類為左舷、
右舷電源為220V、 50Hz，應(yīng)急電源為24V直流、90VA。其中PC104主板需5伏 電源，傳感器需要電源24 V電源，顯示屏需12 V電源，數(shù)據(jù)采集板上需兩路 隔離的正負(fù)15 V電源， 一路5 V電源。因此為了盡可能節(jié)約電源模塊，先將 外部電力經(jīng)過開關(guān)電源轉(zhuǎn)為24伏，然后再經(jīng)過相應(yīng)的模塊電源轉(zhuǎn)為所需的電壓。 由控制面板上的電源開關(guān)接通電源，即可同時提供5V的數(shù)據(jù)采集板電源和24V 的傳感器電源。當(dāng)過電壓幅值很高時，電路中的壓敏電阻器將過電壓限制在較 低的水平上(小于設(shè)備的耐壓)，同時通過壓敏電阻器的沖擊電流很大，使壓敏 電阻劣化，這時通過熔斷器的電流較大，熔斷器斷開，這樣既使電器設(shè)備、元 器件免受過電壓沖擊，也可避免由于壓敏電阻器的劣化擊穿造成線路短路。
為保證裝置的抗干擾能力，選用了電源濾波器，它是低通濾波器。利用電 容、電感等無源元件構(gòu)成的雙向網(wǎng)絡(luò)，抑制電源線上的干擾。其濾波范圍通常 在0.015-50MHz之間，對此頻帶范圍內(nèi)的干擾信號提供最高可達(dá)100dB以上衰 減。
監(jiān)測箱位于集控室操縱臺旁邊，面板上有電源指示燈、故障報警指示燈、 電源開關(guān)按鈕、可外接報警蜂鳴器的輸出接口、驅(qū)動電路和水位控制信號的輸 出接口；面板上部裝有四塊水位輸出通道模擬表，中部安裝液晶顯示屏，面板 下部還裝有報警消音按鈕、自檢按鈕、復(fù)位按鈕；監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集板和 數(shù)據(jù)處理裝置監(jiān)測箱。面板上部的四塊水位輸出通道模擬表，輸入電壓范圍為 正負(fù)5V，分別顯示鍋爐水位值，對水位傳感器信號進(jìn)行直觀顯示，這樣能同實(shí) 際的傳感器信號進(jìn)行對比。該輸出通道模擬表顯示為O時，指示水位為中水位。 中部安裝液晶顯示屏，正常工作時的顯示內(nèi)容有鍋爐水位的光柱顯示、汽包 蒸汽壓力、過熱器壓差、過熱蒸汽溫度等參數(shù)的數(shù)值顯示；配置了其他動態(tài)畫 面用于運(yùn)行參數(shù)整定顯示，自檢流程顯示，數(shù)據(jù)傳輸界面，各類水位不正常時 的報警界面等。面板下部還裝有報警消音按鈕、自檢按鈕、復(fù)位按鈕。報警消 音按鈕供用戶在系統(tǒng)報警時關(guān)閉聲響報警，此時顯示屏上的指示燈會由閃爍變 為常亮；自檢按鈕供操作人員檢査控制箱是否正常，按下自檢按鈕后，顯示屏 將出現(xiàn)自檢畫面，自檢完后將恢復(fù)工作狀態(tài)；復(fù)位按鈕供操作人員在系統(tǒng)出現(xiàn) 不正常重新起動系統(tǒng)。監(jiān)控箱還留有串口通訊接口，通過與機(jī)艙集中監(jiān)控臺的 通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在機(jī)艙集中監(jiān)控臺上實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，利用開發(fā)的仿真軟件 進(jìn)行故障狀態(tài)的仿真，提高鍋爐運(yùn)行管理及故障處理能力。
監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集板和數(shù)據(jù)處理裝置。數(shù)據(jù)采集板上有AD轉(zhuǎn)換電路， 模擬量輸出電路，DA轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)量輸出電路等。AD轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸出 電路均與信號線接口相連，DA轉(zhuǎn)換電路與PC104總線、流量調(diào)節(jié)闊信號接口線相連，開關(guān)量輸出電路與PC104總線、開關(guān)量信號接口線相連。PC104的地址線
和數(shù)據(jù)線通過地址譯碼器同LTC1606的數(shù)據(jù)線相連，地址譯碼器ADDR的輸出信 號與寫信號WR經(jīng)過或門后與LTC1606的轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C相連，同時譯碼器輸 出信號與讀信號rd經(jīng)或門后的信號與上述信號一起進(jìn)入二個與門，連接到 LTC1606的片選輸出引腳CS。數(shù)據(jù)處理裝置采用SED-486SN型PC/104 CPU模塊， 通過串口線可以將數(shù)據(jù)傳送到機(jī)艙集控臺，方便管理人員的操作。
在AD轉(zhuǎn)換電路中，A/D轉(zhuǎn)換器為數(shù)據(jù)采集板的核心芯片，它直接影響到采 集數(shù)據(jù)的質(zhì)量好壞。要求A/D轉(zhuǎn)換器能夠?qū)﹀仩t水位監(jiān)測信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且 能夠達(dá)到單路125K以上的采樣頻率。為保證系統(tǒng)對水位信號的采集精度，采用 了 LINEAR公司生產(chǎn)的LTC1606芯片。該芯片是具有采樣保持功能的16位高速 AD轉(zhuǎn)換芯片，分辨率高，采樣速率高、功耗小。芯片轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出線的高字節(jié) 和低字節(jié)的位置可用BYTE腳電平的變化加以改變，這樣LTC1606芯片與16位 數(shù)據(jù)總線和8位數(shù)據(jù)總線的微處理器均能接口，可滿足不同的應(yīng)用場合。
LTC1606芯片在片選輸出引腳CS和轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C的共同作用下，可有 兩種情況開始一次A/D轉(zhuǎn)換，其中之一是當(dāng)片選輸出引腳CS固定為低電平，在 轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C的脈沖下降沿啟動一次A/D轉(zhuǎn)換。該負(fù)跳變脈沖至少應(yīng)持續(xù) 40ns，且最大脈沖寬度應(yīng)不超過6us。在一次A/D轉(zhuǎn)換啟動后，轉(zhuǎn)化器狀態(tài)指 示引腳BUSY將變?yōu)榈碗娖讲⒈３种敝帘敬无D(zhuǎn)換完成。當(dāng)轉(zhuǎn)化器狀態(tài)指示引腳 BUSY為低電平時，新的轉(zhuǎn)換命令將不起作用。在轉(zhuǎn)化器狀態(tài)指示引腳BUSY變高 之前，轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C和片選輸出引腳CS必須變?yōu)楦?，否則將啟動一次無效 的轉(zhuǎn)換過程。LTC1606芯片的轉(zhuǎn)換結(jié)果以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式并行輸出。轉(zhuǎn)換結(jié)果 可按字16位讀取，也可按字節(jié)8位分兩次讀取。在一次轉(zhuǎn)換完成之后，轉(zhuǎn)換結(jié) 果送入輸出寄存器鎖存。當(dāng)且僅當(dāng)轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C為高電平而片選輸出引腳 CS為低電乎時，轉(zhuǎn)換結(jié)果才能被讀取。開始一次AD轉(zhuǎn)換的另一種方式是當(dāng)轉(zhuǎn)換 輸出引腳R/C腳為低電平時，在片選輸出引腳C S引腳的脈沖下降沿啟動一次 A/ D轉(zhuǎn)換。該負(fù)跳變脈沖至少應(yīng)持續(xù)4 0 n s ，且最大脈沖寬度應(yīng)不超過6 u s。啟動AD轉(zhuǎn)換后，根據(jù)時序圖，為讀取AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，只需在保持片選輸 出引腳CS為高電平的同時在轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C腳產(chǎn)生一低電平，這種方式對負(fù) 跳變脈沖的要求與第一種情況相同。用片選輸出引腳CS的低電平啟用AD轉(zhuǎn)換， CPU先發(fā)出向AD轉(zhuǎn)換器寫的命令，地址選通信號和寫信號WR相或而成的低電平 信號，使轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C變?yōu)榈碗娖剑说碗娖叫盘柦?jīng)過與門使片選輸出引 腳CS變?yōu)榈碗娖?，這二個信號的組合，啟動AD轉(zhuǎn)換，然后通過査詢到AD轉(zhuǎn)換 結(jié)束的信號后，CPU發(fā)出讀命令，同樣，地址選通信號和讀信號RD相或而成的 低電平信號，使轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C變?yōu)榈碗娖?，此低電平信號?jīng)過與門使片選 輸出引腳CS變?yōu)榈碗娖剑@二個信號的組合，使轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)能被讀入內(nèi)存。當(dāng)轉(zhuǎn) 換輸出引腳R/C為低電平時，要啟動一次A/D轉(zhuǎn)換，在片選輸出引腳CS的負(fù)跳變脈沖至少應(yīng)持續(xù)40ns。在片選輸出引腳CS輸入端增加一個與門，這樣會使轉(zhuǎn) 換輸出引腳R/C和片選輸出引腳CS上的低電平該信號間隔時間增加為14nS，更 好的滿足AD轉(zhuǎn)換的時序要求，保證了 AD轉(zhuǎn)換的可靠性。
在DA轉(zhuǎn)換電路中，該電路完成控制信號由模擬量輸出通道轉(zhuǎn) 換為電壓信號去控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂破鞯妮敵鼋涌诓捎?位D/A轉(zhuǎn)換芯 片DAC0832。該轉(zhuǎn)換器由輸入寄存器和DAC寄存器構(gòu)成兩級數(shù)據(jù)輸入鎖存。使用 時，數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)線DO-7可以采用兩級鎖存(雙鎖存)方式，或單級鎖存(一級 鎖存， 一級直通)方式，或直接輸入(兩級直通)方式，此外，由三個與門電路 組成寄存器輸出控制邏輯電路，該邏輯電路的功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存控制，當(dāng)LE =0 時，輸入數(shù)據(jù)被鎖存；當(dāng)LE4時，鎖存器的輸出跟隨輸入的數(shù)據(jù)。D/A轉(zhuǎn)換電 路是一個R-2R的T型電阻網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型采用直接輸 入方式。此方式適合于連續(xù)反饋控制線路中，數(shù)據(jù)鎖存允許信號ILE接高電平， 片選輸出引腳CS、第一寫信號WR1、第二寫信號WR2、數(shù)據(jù)傳送控制信號XFER 接低電平，使所有控制信號(第一寫信號WR1、第二寫信號WR2、數(shù)據(jù)鎖存允許 信號ILE、數(shù)據(jù)傳送控制信號XFER)均有效，第一電流輸出信號Ioutl，第二電 流輸出信號1out2經(jīng)運(yùn)算放大器后轉(zhuǎn)為電壓信號Vout，并傳送到相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)
在運(yùn)行時，通過鍵盤操作可以進(jìn)入模擬量校準(zhǔn)流程。模擬量經(jīng)過傳感器、 變送器的測量進(jìn)入控制器，對于溫度而言傳感器測量出的是電阻，對于流量、 壓力、閥位而言變送器的輸出是電流信號，而控制器最終顯示的溫度的當(dāng)前值 是攝氏度，流量的當(dāng)前值是噸/小時，壓力的當(dāng)前值是兆帕，闊位的當(dāng)前值是一 個百分?jǐn)?shù)。那么這些量和傳感器進(jìn)來的電阻和電流之間就有一個映射關(guān)系，控 制器也就是通過這個映射關(guān)系才能從傳感器的測量通過計(jì)算得出模擬量的當(dāng)前 值。模擬量校準(zhǔn)流程不能在線進(jìn)行，即不能在鍋爐運(yùn)行中進(jìn)行校準(zhǔn)，只需要在 系統(tǒng)投運(yùn)前進(jìn)行一次就可以了。校準(zhǔn)時主要檢査模擬量輸入信號，調(diào)整傳感器 的零點(diǎn)。調(diào)整時應(yīng)特別注意在有引壓管的傳感器調(diào)零時，要注意使引壓管內(nèi)注 滿水，并把水柱產(chǎn)生的壓力在相應(yīng)的傳感器中消除掉，若管內(nèi)存有空氣，則當(dāng) 氣壓上升時，差壓會產(chǎn)生很大的誤差。
在模擬量輸出電路中，用兩片運(yùn)算放大器接成反相輸入電路，該電路較好 地滿足了顯示精度和調(diào)節(jié)方便的要求，但由于反相輸入電路存在虛地，因此對 運(yùn)算放大器的共模抑制比要求低，而且電路調(diào)整變得十分方便，由于該電路的 輸入電阻不高，采用了高輸入阻抗運(yùn)放TL084，它是采用結(jié)型場效應(yīng)管做輸入級 的集成運(yùn)放，雙極性輸入，輸入阻抗大于109歐姆，轉(zhuǎn)換速度也比較高。
投如運(yùn)行前應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求調(diào)整好模擬表的零點(diǎn)和量程，監(jiān)測箱的輸入電 流為4-20mA，信號回路選用的精密電阻為220Q，若要求模擬表顯示為一 5V--+5V,于是可求得第一個運(yùn)放的放大倍數(shù)應(yīng)為2. 84，當(dāng)電流為4mA時，經(jīng)過第一個放大器后的電壓為-2.5V，調(diào)節(jié)Rl的電阻使運(yùn)放后電壓為此值，然后再 調(diào)節(jié)第二個運(yùn)放的R4阻值，使模擬表顯示為OV，即完成了模擬表的校準(zhǔn)。
在地址譯碼電路中，采用74HC688結(jié)合7位撥碼開關(guān)，該方法可以根據(jù)微 機(jī)實(shí)際所分配的端口地址號，靈活對板卡分配端口地址，不會與其他設(shè)備沖突。
釆用兩片比較器HC688和一片3—8譯碼芯片138實(shí)現(xiàn)譯碼功能進(jìn)行所有地 址線的譯碼，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定。
數(shù)據(jù)處理裝置采用SED-486SN型PC/104 CPU模塊。通過串口線可以將數(shù)據(jù) 傳送到機(jī)艙集控臺，方便管理人員的操作。
可以根據(jù)船舶工況的特點(diǎn)，通過流量調(diào)節(jié)閥來滿足實(shí)時控制的要求。
本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)
1) 對燃燒過程的檢測。在鍋爐運(yùn)行過程中，巡回檢測燃燒器是否正常運(yùn)行 以及燃燒器程序控制器發(fā)出的火焰信號是否正常，如果不正常則發(fā)出聯(lián)鎖停爐信號。
2) 對鍋爐汽水系統(tǒng)的檢測。包括蒸汽壓力、蒸汽流量、給水流量、汽包水 位、爐膛溫度、爐膛壓力等A/D轉(zhuǎn)換信號的采集；水位圖像顯示，即為了動態(tài) 反映鍋爐水位變化的特點(diǎn)，在顯示屏上用光柱的形式來表現(xiàn)水位，蒸汽部分用 紅色表示，水部分用綠色表示，并使水位的波動規(guī)律與實(shí)際情況相一致；故障 報警和處理，根據(jù)給定的壓力上、下限，水位上、下限對各種異常情況進(jìn)行判 斷，如果出現(xiàn)不正常的情況則發(fā)出聲光報警信號，甚至聯(lián)鎖停爐。。
3) 對鍋爐給水系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)自動調(diào)節(jié)，對輸入量采用PID控制算法進(jìn)行計(jì) 算并輸出控制量。對水位變化的狀態(tài)進(jìn)行識別和判斷是鍋爐故障預(yù)測的重要參 數(shù)，通過過去一段時期采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行査詢，根據(jù)水位信號的變化特點(diǎn)，能自 動識別正常的水位信號的變動或非正常的水位信號變動。
4) 各被控參數(shù)的給定值，各種控制算法的整定參數(shù)以及其它各種工藝參數(shù) 均可以在閉環(huán)控制的情況下利用鍵盤實(shí)現(xiàn)在線修改。全部可調(diào)參數(shù)均可以在相 應(yīng)的畫面上用十進(jìn)制單位顯示出來，從而使系統(tǒng)投運(yùn)參數(shù)簡便迅速。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用了當(dāng)前處于最先進(jìn)水平的變送器作為傳感器，易 發(fā)生故障的電源系統(tǒng)、水位的顯示系統(tǒng)和控制系統(tǒng)采用了冗余設(shè)計(jì)，性價比較 高。同時，通過過去一段時期采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行査詢，根據(jù)水位信號的變化特點(diǎn)， 能自動識別正常的水位信號的變動或非正常的水位信號變動。

圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)用新型電源布置示意圖。
圖3為本實(shí)用新型AD芯片接線示意圖。
圖4為本實(shí)用新型模擬表顯示電路示意圖。
圖5為本實(shí)用新型DA芯片接線示意圖。 .圖中El.開關(guān)電源，U.濾波器，E2.第一模塊電源，，E3.第二模塊電源，
箭頭l.到顯示屏，箭頭2.到傳感器，AC220V.左右舷交流電源，DC24V,左右舷應(yīng) 急24V電源，R.壓敏電阻，0F熔斷器，P1 二極管，D0-D15.數(shù)據(jù)線，A0-A15.地址 線，RD.讀信號線，WR.寫信號線，ADDR.地址譯碼器，BUS.譯碼器總線，DBO-DB15. 數(shù)據(jù)線引腳，BYTE.字節(jié)選擇引腳，BUSY.轉(zhuǎn)化器狀態(tài)指示引腳，CS.片選輸出引 腳，R/C轉(zhuǎn)換輸出引腳，R0第零調(diào)節(jié)電阻，R1.第一調(diào)節(jié)電阻，R2.第二調(diào)節(jié)電 阻，R3.第三調(diào)節(jié)電阻，R4.第四調(diào)節(jié)電阻，R5.第五調(diào)節(jié)電阻，R6.第六調(diào)節(jié)電阻， CS.片選引腳，ILE.數(shù)據(jù)鎖存允許信號，WR1.為第一寫信號，WR2.第二寫信號， XFER.數(shù)據(jù)傳送控制信號，Rfb.反饋電阻接線端，Ioutl.第一電流輸出信號， Iout2.第二電流輸出信號，Vout電壓信號，Vin.輸入電壓，Vout.輸出電壓， KM1.第一繼電器，KM2.第二繼電器，KM3.第三繼電器。
具體實(shí)施方式

由傳感器、轉(zhuǎn)接箱、監(jiān)測箱、流量調(diào)節(jié)闊等組成。 差壓變送器為傳感器，裝于鍋爐外壁上，并有水管與鍋爐相接 轉(zhuǎn)接箱，位于機(jī)艙，提供監(jiān)測箱及傳感器的供電，以及各提供信號線的轉(zhuǎn)接， 包括兩路汽包壓力輸入信號接口，兩路過熱器壓差輸入信號接口，兩路過熱器 蒸汽溫度輸入信號接口，兩路爐膛燃燒指示輸入信號接口，兩路熄火指示輸入 信號接口。
監(jiān)測箱，位于集控室操縱臺旁邊，供鍋爐操作員觀察和操作。監(jiān)測箱面板 上有電源指示燈、故障報警指示燈、電源幵關(guān)按鈕、可外接報警蜂鳴器的輸出 接口、驅(qū)動電路和水位控制信號的輸出接口。面板上部裝有四塊水位輸出通道 模擬表。中部安裝液晶顯示屏，面板下部還裝有報警消音按鈕、自檢按鈕、復(fù) 位按鈕。
監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集板和數(shù)據(jù)處理裝置。數(shù)據(jù)采集板上有AD轉(zhuǎn)換電路， 模擬量輸出電路，DA轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)量輸出電路等。AD轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸出 電路均與信號線接口相連，M轉(zhuǎn)換電路與PC104總線、流量調(diào)節(jié)閥信號接口線 相連，開關(guān)量輸出電路與PC104總線、開關(guān)量信號接口線相連。監(jiān)測箱用串口 線與機(jī)艙集控臺相連。數(shù)據(jù)處理裝置采用SED-486SN型PC/104 CPU模塊，通過 串口線可以將數(shù)據(jù)傳送到機(jī)艙集控臺。
如圖1所示，數(shù)據(jù)處理裝置把從傳感器輸出的電流信號將送入數(shù)據(jù)采集板。 數(shù)據(jù)處理裝置經(jīng)精密電阻將該電流信號轉(zhuǎn)為0-5V的電壓信號，AD轉(zhuǎn)換電路將此 電壓信號轉(zhuǎn)換成水位值，裝置通電后，PC104主板將自動執(zhí)行存儲器中的數(shù)據(jù)采 集及處理程序，首先讀取這些水位、蒸汽壓力、過熱器壓差值等數(shù)字信號，進(jìn) 行水位的補(bǔ)償運(yùn)算得到修正后水位值的數(shù)據(jù)。同時用數(shù)據(jù)和圖形表現(xiàn)水位值并 動態(tài)地表現(xiàn)水位的變化。進(jìn)行水位是否正常的判斷并輸出，使流量調(diào)節(jié)閥動作。 面板上有輸入輸出控制按鈕，數(shù)據(jù)處理裝置將會在每次的程序循環(huán)中檢測按鈕信息并執(zhí)行相應(yīng)的動作，若需中止程序并程序調(diào)試，可通過數(shù)據(jù)采集板上的發(fā) 送數(shù)據(jù)按鈕來完成。中止程序和發(fā)送數(shù)據(jù)完畢。
如圖2所示，El為開關(guān)電源，E2為第一模塊電源，提供PC104主板的電源， E3為第二模塊電源，提供顯示屏的電源，箭頭l表示到顯示屏，箭頭2表示到 傳感器。為滿足當(dāng)工作電源斷電時，能自動切換到備用電源，采用二個電壓轉(zhuǎn) 換模塊以及二個繼電器，當(dāng)左舷失電而右舷有電時，并在其回路中的第一繼電 器KM1線圈失電。使它的常開觸頭閉和，因此，使接在右舷電的第三繼電器KM3 通電，它的常開觸頭閉合，接通了右舷電；同理，當(dāng)右舷失電而左舷有電時， 將恢復(fù)左舷供電；左右舷的交流127V，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換模塊+24V直流，當(dāng)左舷或右 舷供電時，第二繼電器KM2有電，其常閉觸頭斷開，使應(yīng)急電源斷開，當(dāng)左右 舷均失電時，第二繼電器KM2將失電，其常閉出觸頭閉合，自動切換為應(yīng)急24V 電源供電，同時，在電路中采用二極管防止應(yīng)急電源供電時第二繼電器KM2通 電。
權(quán)利要求1、一種船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置，其特征在于由傳感器、轉(zhuǎn)接箱、監(jiān)測箱、流量調(diào)節(jié)閥組成；差壓變送器為傳感器，裝于鍋爐外壁上，并有水管與鍋爐相接；轉(zhuǎn)接箱，位于機(jī)艙；監(jiān)測箱，位于集控室操縱臺旁邊，用串口線與機(jī)艙集控臺相連；監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集板和數(shù)據(jù)處理裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置，其特征 在于所述的轉(zhuǎn)接箱包括兩路汽包壓力輸入信號接口，兩路過熱器壓差輸入信 號接口 ，兩路過熱器蒸汽溫度輸入信號接口 ，兩路爐膛燃燒指示輸入信號接口 ， 兩路熄火指示輸入信號接口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置，其 特征在于所述的監(jiān)測箱面板上有電源指示燈、故障報警指示燈、電源開關(guān)按 鈕、可外接報警蜂鳴器的輸出接口、驅(qū)動電路和水位控制信號的輸出接口；面 板上部裝有四塊水位輸出通道模擬表，中部安裝液晶顯示屏，面板下部還裝有 報警消音按鈕、自檢按鈕、復(fù)位按鈕；監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集板和數(shù)據(jù)處理裝 置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置，其特征 在于所述的數(shù)據(jù)采集板上有AD轉(zhuǎn)換電路，模擬量輸出電路，DA轉(zhuǎn)換電路，開 關(guān)量輸出電路；AD轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸出電路均與信號線接口相連，DA轉(zhuǎn)換電 路與PC104總線、流量調(diào)節(jié)閥信號接口線相連，開關(guān)量輸出電路與PC104總線、 開關(guān) 量信號接口線相連。；PC104的地址線和數(shù)據(jù)線通過地址譯碼器同LTC1606 的數(shù)據(jù)線相連，地址譯碼器ADDR的輸出信號與寫信號WR經(jīng)過或門后與LTC1606 的轉(zhuǎn)換輸出引腳R/C相連，同時譯碼器輸出信號與讀信號RD經(jīng)或門后的信號與 上述信號一起進(jìn)入二個與門，連接到LTC1606的片選輸出引腳CS。。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置，其特征 在于所述的數(shù)據(jù)處理裝置采用SED-486SN型PC/104 CPU模塊，通過串口線連 接到機(jī)艙集控臺。
專利摘要船用增壓鍋爐水位顯示及控制裝置由傳感器、轉(zhuǎn)接箱、監(jiān)測箱、流量調(diào)節(jié)閥等組成。選用差壓變送器為傳感器。轉(zhuǎn)接箱提供監(jiān)測箱及傳感器的供電以及各提供信號線的轉(zhuǎn)接。監(jiān)測箱面板上有電源指示燈、故障報警指示燈、電源開關(guān)按鈕、可外接報警蜂鳴器的輸出接口、驅(qū)動電路和水位控制信號的輸出接口。面板上部裝有四塊水位輸出通道模擬表，中部安裝液晶顯示屏，面板下方還裝有報警消音按鈕、自檢按鈕、復(fù)位按鈕。監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集板和數(shù)據(jù)處理裝置。優(yōu)點(diǎn)是對易發(fā)生故障的電源、水位的顯示和控制采用了冗余設(shè)計(jì)，性價比較高。能自動識別正常的水位信號的變動或非正常的水位信號變動。適用于船用增壓鍋爐的水位顯示及控制。
文檔編號F22B37/78GK201373383SQ20082023056
公開日2009年12月30日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者董良雄, 輝 陳 申請人:武漢理工大學(xué)