CN117170269A - 一种带自控功能的酸露点仪控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带自控功能的酸露点仪控制电路，涉及生产安全监控技术领域，主要包括：接口转换模块接收各传感器采集到的数据，并将其由USB传输协议转换为UART传输协议；主控芯片根据采集到的各项数据进行酸露点温度预测，并在实时温度与酸露点温度的差值小于预设阈值时输出调节信号；泵控制单元根据控制信号由低速运行状态切换为高速运行状态；阀门控制单元根据控制信号时由关闭状态切换至开启状态。本发明根据含硫烟气实际生产工况设计酸露点仪，解决了实际生产中含硫烟气环境参数随机变化带来的酸露点值的变化，并通过主控芯片和光耦实时控制烟气系统不同流体的泵、电动阀的动作，实现既能正常生产，又能避免酸露点腐蚀的安全生产隐患。
Description
技术领域
本发明涉及生产安全监控技术领域，具体涉及一种带自控功能的酸露点仪控制电路。
背景技术
烟气酸露点是电站锅炉稳定运行的影响因素之一。由于锅炉的燃料中通常含有一定量的硫元素，因而其尾部烟气中含有酸性气体，在低温条件下这些酸性气体与烟气中的水蒸气进一步结合形成相应的酸蒸气。若排烟温度过低，导致金属对流受热面壁温低于烟气酸露点，便会在金属受热面表面冷凝出酸液滴。这些冷凝的酸液滴不仅将对受热面造成腐蚀，还能进一步与烟气中的飞灰颗粒和金属受热面腐蚀剥落的铁锈结合引起积灰硬化堵塞烟道，造成负压维持困难，甚至可能导致炉内燃烧恶化或者无法运行。因而，能否准确获得烟气的酸露点对电站锅炉的安全、稳定运行具有重要意义。
发明内容
为了更好的对酸露点进行预测，避免酸液滴对生产设备的破坏，本发明提出了一种带自控功能的酸露点仪控制电路，包括：
三氧化硫传感器，用于监测烟道出气口烟气的实时三氧化硫浓度数据；
烟气温度传感器，用于监测烟道出气口烟气的实时温度数据；
烟气压力传感器，用于监测烟道进气口烟气的实时压力数据；
烟气湿度传感器，用于监测烟道进气口烟气的实时湿度数据；
接口转换模块，用于通过USB接插件接收各传感器采集到的数据，并将其由USB传输协议转换为UART传输协议后传输至主控芯片；
主控芯片，用于根据采集到的各项数据进行酸露点温度预测，并在实时温度与酸露点温度的差值小于预设阈值时输出调节信号；
泵控制单元，用于在接收到控制信号时控制泵由低速运行状态切换为高速运行状态；
阀门控制单元，用于在接收到控制信号时控制阀门由关闭状态切换至开启状态。
进一步地，所述接口转换模块包括接口转换芯片IC1，含有第一引脚至第二十八引脚，所述USB接插件包括第一接插口至第五接插口，其中：
所述接口转换芯片IC1的第一引脚和第五引脚为接口转换芯片与主控芯片之间的数据传输接口，第十七引脚通过第五电容接地，第十六引脚连接USB接插件的第二接插口，第十五引脚连接USB接插件的第三接插口，第二十三引脚连接第二发光二极管E2的负极，所述第二发光二极管E2的正极通过第二电阻R2连接至铁氧体磁珠FB1的一端，第二十二引脚连接第三发光二极管E3的负极，所述第三发光二极管E3的正极通过第三电阻R3连接至铁氧体磁珠FB1的一端，第二十六引脚、第二十五引脚、第七引脚、第十八引脚、第二十一引脚、第八引脚和第二十四引脚相连并接地，第四引脚和第二十引脚连接至铁氧体磁珠FB1的一端，并通过并联的第二电容C2和第三电容C3接地；
第一接插口连接至铁氧体磁珠的另一端，第四接插口接地并通过第一电容C1连接至铁氧体磁珠的另一端，第五接插口接地。
进一步地，所述酸露点温度通过如下公式预测：
式中，为预测的酸露点温度，为实时湿度数据，为实时压力数据，为实时三氧化硫浓度数据，为权重参数，为偏置量。
进一步地，所述调节信号的输出判断表示为如下公式：
式中，为实时温度数据，为预设阈值，当I=0时不输出调节信号，当I=1时输出调节信号。
进一步地，所述主控芯片IC2含有第一引脚至第三十二引脚，其中：
所述主控芯片IC2的第一引脚为泵控制信号输出引脚，第二引脚为阀门控制信号输出引脚，第三引脚和第五引脚连接并接地，第四引脚和第六引脚连接并接入芯片电压，第七引脚和第八引脚之间连接有第一晶振XT1，同时第七引脚通过第六电容C6接地，第八引脚通过第七电容C7接地，第十七引脚顺序通过第四电阻R4和第四发光二极管E4接地，第十八引脚接入芯片电压，第二十一引脚接地，第三十二引脚顺序通过第一电阻R1和第一发光二极管E1接地。
进一步地，所述泵控制单元含有第六光耦IC6，含有第一引脚至第四引脚，其中：
所述第六光耦的第一引脚接入芯片电压，第二引脚通过第九电阻R9接入泵控制信号，第三引脚同时连接第十四电阻R14和第十电阻R10的一端，所述第十四电阻R14的另一端通过第六发光二极管E6接入第一电源负极，所述第十电阻R10的另一端同时连接第十五电阻R15的一端和第二场效应管MOS2的基极，所述第十五电阻R15的另一端和第二场效应管MOS2的发射极接入第一电源负极，所述第二场效应管MOS2的集电极连接第三接插件J3的第二接插口，所述第三接插件J3的第一接插口和第六光耦IC6的第四引脚一同接入第一电源正极。
进一步地，所述阀门控制单元含有第五光耦IC5，含有第一引脚至第四引脚，其中：
所述第五光耦的第一引脚接入芯片电压，第二引脚通过第七电阻R7接入阀门控制信号，第三引脚同时连接第十一电阻R11和第八电阻R8的一端，所述第十一电阻R11的另一端通过第五发光二极管E5接入第二电源负极，所述第八电阻R8的另一端同时连接第十二电阻R12的一端和第一场效应管MOS1的基极，所述第十二电阻R12的另一端和第一场效应管MOS1的发射集接入第二电源负极，所述第一场效应管MOS1的集电极连接第二接插件J2的第二接插口，并顺序通过第一二极管D1和第六电阻R6接入第二电源的正极，所述第二接插件J2的第一接插口和第五光耦IC5的第四引脚一同接入第二电源的正极。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
本发明所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，根据含硫烟气实际生产工况设计酸露点仪，解决了实际生产中含硫烟气环境参数随机变化带来的酸露点值的变化，并通过主控芯片和光耦实时控制烟气系统不同流体的泵、电动阀的动作，实现既能正常生产，又能避免酸露点腐蚀的安全生产隐患。
附图说明
图1为一种带自控功能的酸露点仪控制电路的模块化示意图；
图2为接口转换模块的电路示意图；
图3为主控芯片的电路示意图；
图4为泵控制单元的电路示意图；
图5为阀门控制单元的电路示意图。
实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例
酸露点分析仪当燃用含硫高的燃料时，燃烧后形成的SO2有一部分会进一步被氧化成SO3，且与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点，它比水露点要高很多。烟气SO3（或者说硫酸蒸汽）含量愈多，酸露点就愈高，烟气中的酸露点可达140～160℃，甚至更高。因此酸露点是随烟气中三氧化硫含量、压力、湿度实时变化的。因此，为了更好的对酸露点进行预测，避免硫酸蒸汽液化对生产设备的腐蚀作用，如图1所示，本发明提出了一种带自控功能的酸露点仪控制电路，包括：
三氧化硫传感器，用于监测烟道出气口烟气的实时三氧化硫浓度数据；
烟气温度传感器，用于监测烟道出气口烟气的实时温度数据；
烟气压力传感器，用于监测烟道进气口烟气的实时压力数据；
烟气湿度传感器，用于监测烟道进气口烟气的实时湿度数据；
接口转换模块，用于通过USB接插件接收各传感器采集到的数据，并将其由USB传输协议转换为UART传输协议后传输至主控芯片；
主控芯片，用于根据采集到的各项数据进行酸露点温度预测，并在实时温度与酸露点温度的差值小于预设阈值时输出调节信号；
泵控制单元，用于在接收到控制信号时控制泵由低速运行状态切换为高速运行状态；
阀门控制单元，用于在接收到控制信号时控制阀门由关闭状态切换至开启状态。
其中，如图2所示，接口转换模块包括接口转换芯片IC1，含有第一引脚至第二十八引脚， USB接插件包括第一接插口至第五接插口，其中：
所述接口转换芯片IC1的第一引脚和第五引脚为接口转换芯片与主控芯片之间的数据传输接口，第十七引脚通过第五电容接地，第十六引脚连接USB接插件的第二接插口，第十五引脚连接USB接插件的第三接插口，第二十三引脚连接第二发光二极管E2的负极，所述第二发光二极管E2的正极通过第二电阻R2连接至铁氧体磁珠FB1的一端，第二十二引脚连接第三发光二极管E3的负极，所述第三发光二极管E3的正极通过第三电阻R3连接至铁氧体磁珠FB1的一端，第二十六引脚、第二十五引脚、第七引脚、第十八引脚、第二十一引脚、第八引脚和第二十四引脚相连并接地，第四引脚和第二十引脚连接至铁氧体磁珠FB1的一端，并通过并联的第二电容C2和第三电容C3接地；
第一接插口连接至铁氧体磁珠的另一端，第四接插口接地并通过第一电容C1连接至铁氧体磁珠的另一端，第五接插口接地。
因为大多数传感器所采集到的数据都是以UART传输协议进行的编制，无法直接被主控芯片所识别，因此，为了帮助主控芯片识别各类传感器的监测数据，本发明通过接口转换芯片（型号为FT232RL）对UART传输协议下的数据进行协议转换，统一转换为USB传输协议。
而主控芯片IC2（芯片型号为media atmege328）的电路如图3所示，其含有第一引脚至第三十二引脚，其中：
所述主控芯片IC2的第一引脚为泵控制信号输出引脚，第二引脚为阀门控制信号输出引脚，第三引脚和第五引脚连接并接地，第四引脚和第六引脚连接并接入芯片电压（D+5V），第七引脚和第八引脚之间连接有第一晶振XT1，同时第七引脚通过第六电容C6接地，第八引脚通过第七电容C7接地，第十七引脚顺序通过第四电阻R4和第四发光二极管E4接地，第十八引脚接入芯片电压，第二十一引脚接地，第三十二引脚顺序通过第一电阻R1和第一发光二极管E1接地。
当主控芯片的第三十引脚和第三十一引脚接收到从接口转换模块传输来的各类监测数据后，其就会通过以下公式进行酸露点温度的预测，具体公式如下：
式中，为预测的酸露点温度，/>为实时湿度数据，P为实时压力数据，/>为实时三氧化硫浓度数据，/>为通过真实数据进行拟合获得的权重参数，/>为偏置量。
根据预测得到的酸露点温度，做出如下判断：
式中，为实时温度数据，/>为预设阈值，当I=0时不输出调节信号，当I=1时输出调节信号。
如图4所示，泵控制单元含有第六光耦IC6，含有第一引脚至第四引脚，其中：
所述第六光耦的第一引脚接入芯片电压，第二引脚通过第九电阻R9接入泵控制信号，第三引脚同时连接第十四电阻R14和第十电阻R10的一端，所述第十四电阻R14的另一端通过第六发光二极管E6接入第一电源负极（power-5V-GND），所述第十电阻R10的另一端同时连接第十五电阻R15的一端和第二场效应管MOS2的基极，所述第十五电阻R15的另一端和第二场效应管MOS2的发射极接入第一电源负极，所述第二场效应管MOS2的集电极连接第三接插件J3的第二接插口，所述第三接插件J3的第一接插口和第六光耦IC6的第四引脚一同接入第一电源正极（power-5V）。
如图5所示，阀门控制单元含有第五光耦IC5，含有第一引脚至第四引脚，其中：
所述第五光耦的第一引脚接入芯片电压，第二引脚通过第七电阻R7接入阀门控制信号，第三引脚同时连接第十一电阻R11和第八电阻R8的一端，所述第十一电阻R11的另一端通过第五发光二极管E5接入第二电源负极（24V-GND），所述第八电阻R8的另一端同时连接第十二电阻R12的一端和第一场效应管MOS1的基极，所述第十二电阻R12的另一端和第一场效应管MOS1的发射集接入第二电源负极，所述第一场效应管MOS1的集电极连接第二接插件J2的第二接插口，并顺序通过第一二极管D1和第六电阻R6接入第二电源的正极，所述第二接插件J2的第一接插口和第五光耦IC5的第四引脚一同接入第二电源的正极（24V-Power）。
当主控芯片发出控制信号后，泵控制单元和阀门控制单元中的光耦导通，从而促使各自场效应管基极处的电压发生改变，而当基极电压发生改变时，场效应管的导通状态也发生转变，从而使得各自连接的泵或者阀门能够接入相应的电源进行工作。
综上所述，本发明所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，根据含硫烟气实际生产工况设计酸露点仪，解决了实际生产中含硫烟气环境参数随机变化带来的酸露点值的变化，并通过主控芯片和光耦实时控制烟气系统不同流体的泵、电动阀的动作，实现既能正常生产，又能避免酸露点腐蚀的安全生产隐患。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带自控功能的酸露点仪控制电路，其特征在于，包括：
三氧化硫传感器，用于监测烟道出气口烟气的实时三氧化硫浓度数据；
烟气温度传感器，用于监测烟道出气口烟气的实时温度数据；
烟气压力传感器，用于监测烟道进气口烟气的实时压力数据；
烟气湿度传感器，用于监测烟道进气口烟气的实时湿度数据；
接口转换模块，用于通过USB接插件接收各传感器采集到的数据，并将其由USB传输协议转换为UART传输协议后传输至主控芯片；
主控芯片，用于根据采集到的各项数据进行酸露点温度预测，并在实时温度与酸露点温度的差值小于预设阈值时输出调节信号；
泵控制单元，用于在接收到控制信号时控制泵由低速运行状态切换为高速运行状态；
阀门控制单元，用于在接收到控制信号时控制阀门由关闭状态切换至开启状态。
2.如权利要求1所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，其特征在于，所述接口转换模块包括接口转换芯片IC1，含有第一引脚至第二十八引脚，所述USB接插件包括第一接插口至第五接插口，其中：
所述接口转换芯片IC1的第一引脚和第五引脚为接口转换芯片与主控芯片之间的数据传输接口，第十七引脚通过第五电容接地，第十六引脚连接USB接插件的第二接插口，第十五引脚连接USB接插件的第三接插口，第二十三引脚连接第二发光二极管E2的负极，所述第二发光二极管E2的正极通过第二电阻R2连接至铁氧体磁珠FB1的一端，第二十二引脚连接第三发光二极管E3的负极，所述第三发光二极管E3的正极通过第三电阻R3连接至铁氧体磁珠FB1的一端，第二十六引脚、第二十五引脚、第七引脚、第十八引脚、第二十一引脚、第八引脚和第二十四引脚相连并接地，第四引脚和第二十引脚连接至铁氧体磁珠FB1的一端，并通过并联的第二电容C2和第三电容C3接地；
第一接插口连接至铁氧体磁珠的另一端，第四接插口接地并通过第一电容C1连接至铁氧体磁珠的另一端，第五接插口接地。
3.如权利要求1所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，其特征在于，所述酸露点温度通过如下公式预测：
式中，为预测的酸露点温度，为实时湿度数据，为实时压力数据，为实时三氧化硫浓度数据，为权重参数，为偏置量。
4.如权利要求3所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，其特征在于，所述调节信号的输出判断表示为如下公式：
式中，为实时温度数据，为预设阈值，当I=0时不输出调节信号，当I=1时输出调节信号。
5.如权利要求1所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，其特征在于，所述主控芯片IC2含有第一引脚至第三十二引脚，其中：
所述主控芯片IC2的第一引脚为泵控制信号输出引脚，第二引脚为阀门控制信号输出引脚，第三引脚和第五引脚连接并接地，第四引脚和第六引脚连接并接入芯片电压，第七引脚和第八引脚之间连接有第一晶振XT1，同时第七引脚通过第六电容C6接地，第八引脚通过第七电容C7接地，第十七引脚顺序通过第四电阻R4和第四发光二极管E4接地，第十八引脚接入芯片电压，第二十一引脚接地，第三十二引脚顺序通过第一电阻R1和第一发光二极管E1接地。
6.如权利要求1所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，其特征在于，所述泵控制单元含有第六光耦IC6，含有第一引脚至第四引脚，其中：
所述第六光耦的第一引脚接入芯片电压，第二引脚通过第九电阻R9接入泵控制信号，第三引脚同时连接第十四电阻R14和第十电阻R10的一端，所述第十四电阻R14的另一端通过第六发光二极管E6接入第一电源负极，所述第十电阻R10的另一端同时连接第十五电阻R15的一端和第二场效应管MOS2的基极，所述第十五电阻R15的另一端和第二场效应管MOS2的发射极接入第一电源负极，所述第二场效应管MOS2的集电极连接第三接插件J3的第二接插口，所述第三接插件J3的第一接插口和第六光耦IC6的第四引脚一同接入第一电源正极。
7.如权利要求1所述的一种带自控功能的酸露点仪控制电路，其特征在于，所述阀门控制单元含有第五光耦IC5，含有第一引脚至第四引脚，其中：
所述第五光耦的第一引脚接入芯片电压，第二引脚通过第七电阻R7接入阀门控制信号，第三引脚同时连接第十一电阻R11和第八电阻R8的一端，所述第十一电阻R11的另一端通过第五发光二极管E5接入第二电源负极，所述第八电阻R8的另一端同时连接第十二电阻R12的一端和第一场效应管MOS1的基极，所述第十二电阻R12的另一端和第一场效应管MOS1的发射集接入第二电源负极，所述第一场效应管MOS1的集电极连接第二接插件J2的第二接插口，并顺序通过第一二极管D1和第六电阻R6接入第二电源的正极，所述第二接插件J2的第一接插口和第五光耦IC5的第四引脚一同接入第二电源的正极。
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| CN117491425A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-02 | 东方华瑞(成都)科技开发有限责任公司 | 一种用于烟气酸露点的检测装置 |
| CN117491425B (zh) * | 2024-01-03 | 2024-03-08 | 东方华瑞(成都)科技开发有限责任公司 | 一种用于烟气酸露点的检测装置 |
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