专利名称：电脑压力补偿式水位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于超高压锅炉上监视汽包水位的测量装置。
以往蒸汽锅炉大都采用玻璃(云母)水面计作为标准水位表来监视汽包水位，以此保证锅炉的安全运行。但随着超高压锅炉的投产，如仍采用传统的玻璃水面计来监视汽包水位，这将对安全生产十分不利。因为玻璃水面计由水柱冷却所引起的负误差可达100mm左右，所以按传统的玻璃水面计调整汽包水位，必然要造成汽包长期处于高水位(超过正常允许值)运行状态。在有由差压变送器和二次水位仪表组成的水位测量装置，水位仪表显示水位的数值对应差压变送器输出的电流信号，而差压变送器的差压信号既随水位变化而变化，也随锅炉压力的变化而变化。当锅炉压力变化时，气包内的饱和水、饱和蒸汽重度也随之变化，这样即使汽包实际水位没有改变，但差压信号仍可改变，水位仪表对应显示的水位数值随之改变，因而不能准确地表示锅炉水位的实际数值。为此对汽包水位的测量需应装有带压力补偿功能的水位计。如目前用DDZ电动单元组合仪表组成的水位表虽具备压力补偿功能，但因其调整复杂，精度低而一直没有投入使用。
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在是提供一种精度较高，使用方便的电脑压力补偿式水位计。
本实用新型的目的是由如下技术方案来实现的它主要由微型计算机(以下简称微机)、可编程键盘／显示器接口电路、显示器、模数转换电路、放大电路、模拟电子开关电路和两个电流／电压转换电路组成。两个电流／电压转换电路的输入端分别与用于检测汽包压力信号和差压信号的压力变送器和差压变送器的输出端相连，模拟电子开关电路设有三个输入端，其中两个输入端分别与电流／电压转换电路的输出端相连，另一个为“O”输入端，模拟电子开关电路的输出端经放大电路和模数转换电路与微机的输入端相连，模拟电子开关电路的选通端与微机选通控制端相连，采用微机作为系统的采样，数据处理、计算、记录和输出控制元件，微机经可编程键盘／显示器接口电路与显示器相连。由微机选通控制端发出控制信息，选通模拟电子开关电路的输入通道，采样“O”漂值并保存，然后顺序采样差压信号、压力信号，即将差压变送器和压力变送器输出的标准电流信号分别经电流／电压转换电路送入模拟电子开关电路，被选中的测量信号通过模拟电子开关电路后经放大电路放大再经模数转换电路送入微机中，经固化在微机内存中的程序进行数据处理、查表、计算后由显示器显示汽包内水位数值。
为了使本机具有软件自动复位功能和防止意外干扰造成的死机现象，在微机的复位端连接一个自动复位电路。此外在微机的输出端还可连接一个固态继电器、一个数模转换器和一个打印接口电路，固态继电器的接点供连接报警电路用；数模转换器连接一个恒流源电路可配接模拟式常规记录仪表；打印接口电路便于与打印机相连，打印报警信息及绘制参数变化的曲线。
由于本水位计既有差压信号输入，又有压力信号输入，即充分考虑到锅炉压力的变化，通过软件实现压力全量程补偿，使显示器较准确地显示水位的实际数值，其精度为0.2％，分辨率为1毫米，使用极为方便，无需用户调整任何硬件。
本实用新型的具体细节由以下实施例及其附图给出
图1是本实用新型安装结构示意图。
图2是本实用新型电路方框图。
图3是本实用新型电路原理图。
图4是自动复位电路原理图。
图5是恒流源电路原理图。
参考附图，本水位计18由可编程键盘／显示器接口电路1、微机2、模数转换器3、放大电路4、模拟电子开关电路5、电流／电压转换电路6、7、显示器8、固态继电器9、打印接口电路10、数模转换电路11、恒流源电路12和自动复位电路13以及工作电源(图中省略未画)组成。本水位计18的两个信号输入端(即电流／电压转换电路6、7的输入端)分别与差压变送器16、压力变送器17的输出端相连，图1中的序号14、15分别为汽包和平衡容器。其中两个电流／电压转换电路6、7分别由电阻R1、R2、电容C1和电阻R3、R4、电容C2组成；模拟电子开关电路5由集成片CD4051组成；放大电路4由运算集成放大器CA3140和电阻R5、R6组成；模数转换电路3由一电压／频率转换器LM331和一非门电路1／6 74LS04组成，将由LM331将电压信号转换成正比于频率的信号，使之提高抗干扰能力，适应电厂的恶劣应用环境；微机2由单片机8031、锁存器74LS373、程序存贮器(ROM)2764、数据存贮器(RAM)6264组成，系统的整个应用程序固化在程序存贮器2764中，当系统启动开始连续运行时，由单片机8031发出控制信息，选通模拟电子开关CD4051的输入通道，采样“O”漂值并保存(所谓“O”信号输入，即在没有外接信号时取值)，然后顺序采样差压信号△P和压力信号P，经程序除“O”及限幅处理后，再根据贮存的计算公式H＝ ((γ1－γ″)－△P)/(γ′－γ″)以压力P的采样为据查常数表取得(γ1－γ″)和(γ′－γ″)两项数据，式中L为常数，H为汽包14内水位值(即显示器显示的水位数值)，△P为正、负压侧水管之间的差压，γ1为正压侧水管内水的平均重度，γ′为汽包14内饱和水重度，γ″为汽包14内饱和蒸汽重度。据此计算出当前水位绝对值再依工程习惯转换成带正负极性的工程值，在更新显示之前还要进行越限报警判断，用当前水位值分别与由键盘所设定的高一、高二、低一、低二四种报警比较，确定有无越限情况，当有报警发生时，一方面确定光报警显示代码，另一方面立即读取表内实际时时钟，记取报警发生或结束的时刻送至数据存贮器6264中，图2中CD4060为分频器；可编程键盘／显示器接口电路1由8279集成电路组成，由与配置的九个功能键(K1－K9)，设定予置时间和打印、予置报警等控制命令；显示器8由译码器74LS138、位驱动器74LS145、段驱动器9012和四个8段数码管LED组成。其中3个显示数字，1个显示“－”号(“＋”号不显示)；打印接口电路10由两个非门1／3 74LS04、一个与非门1／4 74LS00、锁存器74LS374和一个打印机插座CZ组成，通过该打印接口把单片机8031数据口线经锁存器74LS374后与外部打印机连接，因此允许打印机离线操作，也可以带电插拨，在需要打印时，可以在任何时刻将打印机(SHARP－515P或LASERPP40)电缆插头插在插座上，按打印键启动打印程序将数据贮存器中存的报警信息打印出来。打印完毕后，可直接拨下电缆插头而不关仪表电源；数模转换电路11由数模转换器0832组成，将单片机计算出水位值所对应的数字量转换成模拟电压信号送入恒流源电路12；恒流源电路12由四个运算放大器μA741、三极管BG1、BG2、稳压管DW、电阻R7－R12、W1、W2和机械选择开关K组成，将数模转换器0832输出的模拟电压信号变换成0－10mA或4－20mA的标准电流以提供给记录仪等负载，可通过机械开关K来选择两种电流中之一；自动复位电路13包含一集成片74LS122和一个由非门74LS04和两个与非门74LS00及电阻R、电容C组成的“看门狗”电路，开机时通过软件使单片机自动复位，工作时，当偶然不可预见因素发生致使软件工作不正常时也可使单片机自动复位，使其重新开始正常工作。
权利要求1.一种测量锅炉水位的电脑压力补偿式水位，其特征在于它包括微型计算机、可编程键盘/显示器接口电路、显示器、模数转换电路、放大电路、模拟电子开关电路和两个电流/电压转换电路，两个电流/电压转换电路的输入端分别与用于检测汽包压力信号和差压信号的压力变送器和差压变送器的输出端相连，模拟电子开关电路设有三个输入端，其中两个输入端分别与两个电流/电压转换电路的输出端相连，另一个为“0”输入端，模拟电子开关电路的输出端经放大电路和模数转换电路与微机的输入端相连，模拟电子开关电路的选通端与微机选通控制端相连，采用微机作为系统的采样，数据处理、计算、记录和输出控制元件，微机经可编程键盘/显示器接口电路与显示器相连。
2.根据权利要求1所述的电脑压力补偿式水位计，其特征在于在微型计算机的复位端连接一个由集成片74LS122、一个非门74LS04、两个与非门74LS00及电阻R、电容C组成的自动复位电路。
3.根据权利要求1和2所述的电脑压力补偿式水位计，其特征是所述微型计算机由单片机8031、锁存器74LS373、程序存贮器2764、数据存贮器6264组成。
4.根据权利要求1所述的电脑压力补偿式水位计，其特征是在微型计算机的输出端连接一个数模转换电路，该数模转换电路的输出端连接一个恒流源电路。
5.根据权利要求1所述的电脑压力补偿式水位计，其特征是模数转换电路采用电压／频率转换器LM331。
专利摘要本实用新型公开了一种测量锅炉水位的电脑压力补偿式水位计，它主要由微型计算机、可编程键盘/显示器接口电路、显示器、模数转换电路、放大电路、模拟电子开关电路和两个电流/电压转换电路组成，既有差压信号输入，又有压力信号输入，即充分考虑到锅炉压力变化给水位显示带来的误差，通过软件实现压力全量程补偿，使该水位计较准确地显示锅炉水位数值，使用极为方便，无需用户调整任何硬件。
文档编号G01F23/22GK2094726SQ9121090
公开日1992年1月29日 申请日期1991年7月16日 优先权日1991年7月16日
发明者曾繁记, 石亚和 申请人:东北电力试验研究院