本發(fā)明屬于風(fēng)機(jī)設(shè)備領(lǐng)域，涉及離心通風(fēng)機(jī)，具體涉及一種預(yù)防離心通風(fēng)機(jī)喘振的裝置及其預(yù)防喘振的方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)機(jī)屬于通用機(jī)械范疇，通?？煞譃殡x心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)和混流風(fēng)機(jī)三類，其中離心風(fēng)機(jī)的使用量最大，在電力、化工、石化等國民經(jīng)濟(jì)各部門有著廣泛的應(yīng)用，屬于關(guān)鍵設(shè)備。例如在發(fā)電廠中，離心風(fēng)機(jī)作為大型的回轉(zhuǎn)設(shè)備之一，是煙風(fēng)系統(tǒng)的動力源，其運行狀況直接關(guān)系到電廠的安全和經(jīng)濟(jì)運行；在煤礦開采行業(yè)，離心通風(fēng)機(jī)為煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，負(fù)責(zé)為井下輸送新鮮空氣、排除有毒氣體和降低瓦斯?jié)舛鹊?，保證井下工作人員的人身安全。因此，離心風(fēng)機(jī)能否安全、可靠、高效的運行，近年來一直為風(fēng)機(jī)設(shè)計、制造、科研、以及使用各部門所共同關(guān)注。

喘振是風(fēng)機(jī)常見的一種故障，當(dāng)風(fēng)機(jī)流量小于其極限流量時，工作點出現(xiàn)在非穩(wěn)定區(qū)，氣流強(qiáng)烈的周期性的來回流動，導(dǎo)致噪聲變大、葉片應(yīng)力加大，對葉輪和軸承及其連接部件產(chǎn)生很大沖力，當(dāng)這些力增大到一定程度，會使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動與靜止部件發(fā)生斷裂，甚至摧毀整個風(fēng)機(jī)和管道系統(tǒng)。因此，預(yù)防風(fēng)機(jī)的喘振，保證風(fēng)機(jī)安全、可靠的運行具有十分重要的意義。

防喘振放空閥是目前離心通風(fēng)機(jī)中廣泛采用的一種預(yù)防風(fēng)機(jī)喘振的裝置，通過在機(jī)器出口管路安裝一放空閥，當(dāng)風(fēng)機(jī)流量減小到接近喘振流量時，通過自動控制或人工打開放空閥，使風(fēng)機(jī)出口壓力立即下降，風(fēng)機(jī)流量隨即增大。目前的防喘振放空閥裝置普遍比較簡單，當(dāng)風(fēng)機(jī)出口流量低于極限流量時，采用人工或自動的方式將閥門全部打開，這樣雖然能夠避免喘振發(fā)生，但同時也將經(jīng)過葉輪獲得能量的氣體白白放掉，使整個裝置的效率較低，能耗增加。同時對于風(fēng)機(jī)流量的測量，存在流量傳感器響應(yīng)速度慢、低流速氣體難以檢測準(zhǔn)確等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種預(yù)防離心通風(fēng)機(jī)喘振的控制裝置及其預(yù)防喘振的方法，采用熱式流量傳感器精確測量風(fēng)機(jī)流量，根據(jù)流量測量值與風(fēng)機(jī)喘振流量值的差值大小動態(tài)調(diào)整氣動調(diào)節(jié)閥的開度，從而達(dá)到預(yù)防風(fēng)機(jī)喘振，提高裝置效率，降低能耗的目的。

本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種預(yù)防離心通風(fēng)機(jī)喘振的裝置，包括傳感器電路、信號調(diào)理電路、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和氣動調(diào)節(jié)閥。所述的傳感器電路的輸出電壓信號接信號調(diào)理電路的輸入端，信號調(diào)理電路的輸出端與單片機(jī)的ad采樣接口相連，單片機(jī)io口與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電流信號輸出端與氣動調(diào)節(jié)閥的控制信號端相連。傳感器電路包括組合熱膜探頭，組合熱膜探頭的測速電阻rv和測溫電阻rt與第一精密電阻r1、第二精密電阻r2組成測量橋路；第一精密電阻r1和第二精密電阻r2的連接端共同接地。運放的同相輸入端和反相輸入端分別接測量橋路的兩個橋臂；運放的gnd腳接地，vcc腳接3v，輸出端經(jīng)第三電阻r3連接到三極管的基極；三極管的集電極接12v，發(fā)射極為測量橋路供電。運放的同相輸入端輸出電壓信號。

所述的信號調(diào)理電路包括信號調(diào)理芯片，信號調(diào)理芯片的型號為tlc2254。信號調(diào)理芯片的第5腳與第四電阻r4及第五電阻r5的一端相連，第四電阻r4另一端接地，第五電阻r5另一端輸入傳感器電路的輸出電壓信號；信號調(diào)理芯片的第6腳與第六電阻r6及第七電阻r7的一端相連，第六電阻r6的另一端與可調(diào)電阻r9及第八電阻r8的一端相連，可調(diào)電阻r9另一端接2.5v，第八電阻r8另一端接地；信號調(diào)理芯片的第7腳與第七電阻r7的另一端及第十電阻r10的一端相連，第十電阻r10的另一端接信號調(diào)理芯片的第12腳；信號調(diào)理芯片的第8腳與第9腳相連作為輸出端；信號調(diào)理芯片的第10腳與第十四電阻r14及第二電容c2的一端相連，第二電容c2的另一端接地；第十四電阻r14的另一端及第十三電阻r13的一端與第一電容c1的一端相連，第一電容c1的另一端接地；第十二電阻r12的一端及第十三電阻r13的另一端與信號調(diào)理芯片的第14腳相連；第十一電阻r11的一端及第十二電阻r12的另一端與信號調(diào)理芯片的第13腳相連，第十一電阻r11的另一端接地；信號調(diào)理芯片的第4腳接3v，第11腳接地，第1、2、3腳均懸空。

所述的單片機(jī)采用msp430f437芯片。單片機(jī)的第1、60和100腳接3v，第61、99和98腳接地；單片機(jī)的第8腳與第三電容c3及晶振y的一端相連，第9腳與晶振y的另一端及第四電容c4的一端相連；第三電容c3的另一端與第四電容c4的另一端共同接地；單片機(jī)的第2腳為ad采樣接口；單片機(jī)的第60腳與第一電解電容cd1正極和第五電容c5的一端相連；第一電解電容cd1負(fù)極和第五電容c5的另一端與單片機(jī)的第61腳相連；單片機(jī)的第100腳與第二電解電容cd2正極和第六電容c6的一端相連；第二電解電容cd2負(fù)極和第六電容c6的另一端與單片機(jī)的第98腳相連；單片機(jī)的第71、68、70腳均作為輸出端。

所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的型號為ad420。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第23腳接12v，第4腳和第11腳接地；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第2腳和第5腳共同接第七電容c7的一端，第七電容c7的另一端接地；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第7、8、9腳分別與單片機(jī)的三個io口相連；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第18、20、21腳分別與第十一電容c11、第九電容c9、第八電容c8的一端相連；第八電容c8和第九電容c9的另一端與第十電容c10的一端共同接12v；第十電容c10的另一端和第十一電容c11的另一端共同接地；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第14腳和第15腳相連。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第18腳作為電流信號輸出端。

所述運放的型號為lmv321，三極管的型號為mjd122。

所述氣動調(diào)節(jié)閥的控制信號端輸入4-20ma電流。

本發(fā)明預(yù)防離心通風(fēng)機(jī)喘振的裝置預(yù)防喘振的方法具體如下：

將組合熱膜探頭放入管道的幾何中心測量風(fēng)機(jī)流量，組合熱膜探頭的輸出電壓信號經(jīng)信號調(diào)理電路后，輸入單片機(jī)的ad采樣接口，單片機(jī)計算出流量值q，與風(fēng)機(jī)喘振流量極限值qmin做差值，即δq＝q-qmin，確定δq的區(qū)間范圍，單片機(jī)根據(jù)δq的范圍控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器對應(yīng)輸出4-20ma電流信號，從而動態(tài)調(diào)節(jié)氣動調(diào)節(jié)閥閥門的開度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

采用熱式流量傳感器檢測風(fēng)機(jī)的流量，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)流量的變換進(jìn)行快速響應(yīng)，流量測量精度高，測量范圍寬，尤其適合低流速氣體測量。

放空閥采用4-20ma電流控制的氣動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)流量變化情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)閥門開度，提前預(yù)警，提高風(fēng)機(jī)裝置的效率，降低能耗，節(jié)約能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的具體電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種預(yù)防離心通風(fēng)機(jī)喘振的裝置，包括傳感器電路1、信號調(diào)理電路2、單片機(jī)3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器4和氣動調(diào)節(jié)閥5。傳感器電路1的輸出電壓信號經(jīng)信號調(diào)理電路2處理后，連接到單片機(jī)3的ad采樣接口，單片機(jī)3的p3口與數(shù)模轉(zhuǎn)換器4的通訊端相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器4的電流信號輸出端與氣動調(diào)節(jié)閥5的控制信號端相連。

圖2是本發(fā)明裝置的一種具體電路實例，圖例中，傳感器電路1包括組合熱膜探頭，探頭的測速電阻rv和測溫電阻rt與第一精密電阻r1、第二精密電阻r2組成測量橋路。運放(型號為lmv321)的第1腳和第3腳分別接測量橋路的兩個橋臂；運放的第2腳接地，第5腳接3v，第4腳經(jīng)第三電阻r3連接到三極管(型號為mjd122)的基極；三極管的集電極接12v，發(fā)射極為測量橋路供電。

信號調(diào)理電路2包括信號調(diào)理芯片，型號為tlc2254。信號調(diào)理芯片的第5腳與第四電阻r4和第五電阻r5的公共端相連，r4另一端接地，r5另一端接運放的第1腳；信號調(diào)理芯片的第6腳與第六電阻r6及第七電阻r7的一端相連，r6的另一端與可調(diào)電阻r9和第八電阻r8的公共端相連，可調(diào)電阻r9另一端接2.5v，第八電阻r8另一端接地；信號調(diào)理芯片的第7腳與r7的另一端及第十電阻r10的一端相連，r10的另一端接信號調(diào)理芯片的第12腳；信號調(diào)理芯片的第8、9腳接單片機(jī)的第2腳；信號調(diào)理芯片的第10腳與第十四電阻r14及第二電容c2的一端相連，c2的另一端接地；第十四電阻r14的另一端及第十三電阻r13的一端與第一電容c1的一端相連，第一電容c1的另一端接地；第十二電阻r12的一端及第十三電阻r13的另一端與信號調(diào)理芯片的第14腳相連；第十一電阻r11的一端及第十二電阻r12的另一端與信號調(diào)理芯片的第13腳相連，第十一電阻r11的另一端接地；信號調(diào)理芯片的第4腳接3v，第11腳接地，第1、2、3腳均懸空。

單片機(jī)3采用msp430f437芯片。單片機(jī)的第1、60和100腳接3v，第61、99和98腳接地；單片機(jī)的第8腳與第三電容c3及晶振y的一端相連，第9腳與晶振y的另一端及第四電容c4的一端相連；第三電容c3的另一端與第四電容c4的另一端共同接地；單片機(jī)的第2腳為ad采樣接口；單片機(jī)的第60腳與第一電解電容cd1正極和第五電容c5的一端相接；第一電解電容cd1負(fù)極和第五電容c5的另一端與單片機(jī)的第61腳相接；單片機(jī)的第100腳與第二電解電容cd2正極和第六電容c6的一端相接；第二電解電容cd2負(fù)極和第六電容c6的另一端與單片機(jī)的第98腳相接。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器4包括數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，型號為ad420。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第23腳接12v，第4腳和第11腳接地；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第2腳和第5腳共同接第七電容c7的一端，第七電容c7的另一端接地；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第7、8、9腳分別與單片機(jī)3的第71、68、70腳相連；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第18、20、21腳分別與第十一電容c11、第九電容c9、第八電容c8的一端相連；c8、c9的另一端與第十電容c10的一端共同接12v；c10的另一端與c11另一端共同接地；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第14腳和第15腳相連。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的第18腳與氣動調(diào)節(jié)閥5的控制信號端相連，氣動調(diào)節(jié)閥5的控制信號端輸入4-20ma電流。

該預(yù)防離心通風(fēng)機(jī)喘振的裝置，預(yù)防喘振的方法具體如下：

將組合熱膜探頭放入管道的幾何中心測量風(fēng)機(jī)流量，探頭的輸出電壓信號u經(jīng)信號調(diào)理電路后，輸入單片機(jī)的ad采樣接口，單片機(jī)計算出流量值q，與風(fēng)機(jī)喘振流量極限值qmin做差值，即δq＝q-qmin，確定δq的區(qū)間范圍，單片機(jī)根據(jù)δq的范圍控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片對應(yīng)輸出4-20ma電流，從而動態(tài)調(diào)節(jié)氣動調(diào)節(jié)閥閥門的開度。