智能电接点水位计

　　1　引言

　　锅炉汽包水位是锅炉运行的重要参数,它直接影响锅炉运行的安全性和经济性,因此,锅炉汽包水位的正确测量和控制是锅炉安全运行的重要研究方向。电接点水位计作为监控水位的主要仪表,具有很好地耐高温、高压的能力及很高的安全性、可靠性和稳定性,已经成为热工水位保护不可分割的组成部分。传统机械式水位计只能实现现场水位的测量与显示,而没有远传信号的输出功能,不利于对多个测量点的实时监控,而且这种水位计没有报警功能或者报警方式单一,很难实现对汽包内水位及时的控制与调节。智能电接点水位计以单片机为核心,用数字和模拟两种方式实现水位动态显示的新型仪表。它具有可设定的六个上下限水位声光自动报警,同时带有继电器输出功能。它弥补了传统的只读式机械水位计没有远传信号输出的不足,实现了4~20 mA标准电流信号的输出功能。

　　2　水位测量原理

　　智能电接点水位计属于连通管式水位计,它的测量筒通过一个汽联管和一个水联管与汽包相连接。由于连通管的作用,在测量筒内会出现与汽包等高度的水位。检测装置通过直接检测对测量筒内部水位就可以实现对汽包水位的间接检测。如图1所示。

　　智能电接点水位计的物理基础是水和蒸汽有不同的电导率,在检测方式上表现为蒸汽的电阻阻值大于水的电阻阻值。电接点水位计使用电极为检测工具,通过对测量筒内不同高度横截面处介质的电阻阻值进行测量,确定测量筒内蒸汽和水的分布情况,运用相应的算法,便可以计算出实时的水位值。

　　3　系统构成及实现

　　系统主要由激励信号触发单元、数据采集单元、声光自动报警单元、电源模块、单片机等部分构成,系统框图如图2所示。

　　其中,单片机是Mcirochip公司生产的PIC16F877。它具有哈佛(Harvard)双总线和两级指令流水线结构,其最高可达160 ns的单指令运行速度确保了系统对实时性的要求。单片机内部带有10位的A/D转换器,简化了采样电路的设计。单片机内部还集成了256字节的EEPROM[3],可直接用于系统参数的保存。

　　3.1　信号激励与检测部分

　　该部分是智能电接点水位计的关键部分,它由激励信号触发单元和数据采集单元构成。激励信号可分为交流激励和直流激励,交流信号激励的优点是减小了电解水效应对系统测量的影响,但是,数据采样电路的设计相当复杂。直流信号激励的优势在于数据采样电路设计简单,实时性好,但是长时间的直流信号激励会使水电解,电解后在电极附近会出现H+和O2-,这些离子之间存在的电势差对检测结果会产生一定的影响。