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目前隔離技術(shù)主要有磁隔離和光隔離兩大類(lèi)。從技術(shù)難度來(lái)看，磁隔離比光隔離技術(shù)復(fù)雜、難度更高。但是，采用磁隔離技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的要求選用合適的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，在產(chǎn)品的線性、精度、功耗等技術(shù)指標(biāo)上可以根據(jù)產(chǎn)品的要求靈活設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)要求。而對(duì)于光隔離的產(chǎn)品，在產(chǎn)品的線性、精度、功耗等方面只能依賴(lài)元器件廠家所提供光隔離元器件的技術(shù)指標(biāo)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員為達(dá)到一些技術(shù)指標(biāo)可以使用的手段很少，也不可能超過(guò)廠家提供的元器件技術(shù)指標(biāo)。另外，光隔離的功耗較大，導(dǎo)致產(chǎn)品的總功耗大、發(fā)熱量大，產(chǎn)品的精度、功耗、穩(wěn)定性與磁隔離產(chǎn)品相比都有較大的差距。光隔離元器件也不能應(yīng)用于無(wú)源隔離。總的來(lái)講，磁隔離比光隔離更具有先進(jìn)性。
選型方法
隔離器的選型應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制系統(tǒng)或二次儀表的接口進(jìn)行，目前自動(dòng)化行業(yè)輸入/輸出號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)為：4～20mADC或者1～5VDC，當(dāng)然也有一些特殊的輸入/輸出號(hào)。
按照儀器儀表的接口分為：號(hào)隔離類(lèi)；一入多出隔離類(lèi)；配電類(lèi)；一入多出配電類(lèi)；溫度隔離變送類(lèi)；無(wú)源隔離類(lèi)；二線制隔離類(lèi)；二線制配電類(lèi)；二線制溫度隔離變送類(lèi)等類(lèi)型。
用戶(hù)可以根據(jù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制系統(tǒng)或二次儀表的接口自由的選用。
技術(shù)指標(biāo)
在隔離器選型時(shí)除了要確定隔離器的功能、適應(yīng)前后端接口外，還有精度、輸出紋波、溫度漂移、功耗、響應(yīng)時(shí)間等許多參數(shù)需要用戶(hù)謹(jǐn)慎選擇。
精度
隔離器的精度是非常重要的參數(shù)，精度的高低直接關(guān)系到隔離器能否正常使用。隔離器的精度體現(xiàn)了隔離器的設(shè)計(jì)、制造水平。我們公司的生產(chǎn)的隔離器除小號(hào)、小量程等特殊輸入號(hào)的隔離變送器精度為±0.2%以外，其余的精度均為±0.1%。用戶(hù)在選用時(shí)應(yīng)該選用精度高的產(chǎn)品。
輸出紋波
對(duì)隔離器精度產(chǎn)生影響的參數(shù)還有輸出紋波。輸出紋波的產(chǎn)生是由于隔離器使用DC/DC電路對(duì)隔離器的工作電源進(jìn)行隔離給隔離器內(nèi)部電路供電，輸入號(hào)也要先使用DC/DC電路調(diào)制成交流號(hào)然后經(jīng)過(guò)隔離部分電路進(jìn)行號(hào)隔離，隔離后的號(hào)經(jīng)解調(diào)后再轉(zhuǎn)換成直流號(hào)輸出。以CPU為核心的隔離器也存在脈沖號(hào)。隔離器內(nèi)部存在的這種高頻的交流分量，就是產(chǎn)生輸出紋波的原因。這些高頻的交流分量它們的頻率一般都有幾百KHZ、諧波較多，對(duì)號(hào)的污染很難完全。如果輸出紋波較高，控制系統(tǒng)模擬量輸入模板采集到號(hào)的誤差就大，對(duì)于高速輸入的模擬量輸入模板更是如此。所以選擇隔離器時(shí)應(yīng)要求輸出紋波的峰-峰值越小越好。我
溫度漂移
溫度漂移是由于隔離器工作時(shí)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致隔離器內(nèi)所使用的電子元器件性能指標(biāo)下降造成隔離器的輸出值發(fā)生變化。選擇隔離器時(shí)應(yīng)要求溫度漂移的值越小越好。為了防止溫度漂移，隔離器應(yīng)進(jìn)行了低功耗、功耗設(shè)計(jì)，使得隔離器工作時(shí)本身的發(fā)熱量很小甚至于不發(fā)熱，這樣就能防止因產(chǎn)品工作時(shí)發(fā)熱引起所使用元器件的性能指標(biāo)下降，防止造成溫度漂移。
低功耗
功耗是指隔離器工作時(shí)所消耗的電能。它涉及到產(chǎn)品在工作時(shí)的發(fā)熱量，這個(gè)參數(shù)與隔離器的使用壽命、可靠性和隔離器的外形、安裝方式都有密切的關(guān)系。在選用隔離器時(shí)應(yīng)選擇功耗低的產(chǎn)品。我們公司在隔離器的電路設(shè)計(jì)上采用了多項(xiàng)獲得發(fā)明專(zhuān)利的新技術(shù)，這些新技術(shù)是：輸出部分可以根據(jù)負(fù)載的大小動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出功率的自適應(yīng)負(fù)載技術(shù)；隔離部分的電流互感功率補(bǔ)償技術(shù)；電源部分的參數(shù)式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源技術(shù)。目前我們公司隔離器的功耗只有目前世界品牌產(chǎn)品功耗的一半以下。
若產(chǎn)品的功耗大，在產(chǎn)品工作時(shí)產(chǎn)生的熱量就大，造成產(chǎn)品殼體內(nèi)的溫度高。組成產(chǎn)品的電子元器件長(zhǎng)期的處于高溫環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算放大器參數(shù)蛻變﹑電阻阻值變化﹑電容漏電增大等。這些問(wèn)題將使產(chǎn)品性能下降，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品故障、失效。
為了節(jié)約控制系統(tǒng)的控制柜、電源、接線端子、連接線和人工成本等工程費(fèi)用，用戶(hù)在選用時(shí)應(yīng)該選用低功耗的產(chǎn)品。
響應(yīng)時(shí)間
3.1該控制裝置有效的解決了目前各類(lèi)電動(dòng)閥門(mén)存在的關(guān)不嚴(yán)以及手動(dòng)關(guān)嚴(yán)后電動(dòng)又打不開(kāi)，電動(dòng)閥門(mén)限位開(kāi)關(guān)、過(guò)力矩保護(hù)開(kāi)關(guān)不易調(diào)整，以及電動(dòng)閥門(mén)調(diào)整好后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，又出現(xiàn)的關(guān)或開(kāi)位置不理想的問(wèn)題，有效地解決了電動(dòng)閥門(mén)的內(nèi)漏問(wèn)題。
3.2 該控制裝置實(shí)現(xiàn)了型化、模塊化、免維護(hù)的設(shè)計(jì)思想，使得現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試非常簡(jiǎn)單，既可以安裝在電動(dòng)閥門(mén)的配電盤(pán)、抽屜柜中，也可以安裝在電動(dòng)頭的內(nèi)部，通過(guò)手持式的編程器可以直觀地對(duì)電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，電動(dòng)閥門(mén)調(diào)試好后不需要任何維護(hù)。這不僅適用于電動(dòng)閥門(mén)制造企業(yè)升級(jí)換代產(chǎn)品，而且也適用于對(duì)已投運(yùn)電廠的電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行技術(shù)改造。
3.3該控制裝置具有完善的各種保護(hù)功能，當(dāng)電機(jī)發(fā)生短路、過(guò)載、過(guò)力矩、過(guò)熱、過(guò)電流、電機(jī)空轉(zhuǎn)等均有完善的保護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)電機(jī)燒毀的事故，同時(shí)各種故障均有記錄。
3.4該控制裝置徹底擺脫了傳統(tǒng)的被動(dòng)控制方式，采用先進(jìn)的智能化技術(shù)來(lái)模擬過(guò)力矩保護(hù)和限位保護(hù)，取消了需要進(jìn)行復(fù)雜調(diào)整的機(jī)械式力矩開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)。
3.5 該控制裝置具有自學(xué)習(xí)功能，只要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定，模塊內(nèi)部的處理器就自動(dòng)建立了一套適用于該電動(dòng)門(mén)的數(shù)學(xué)模型，處理器根據(jù)電動(dòng)閥門(mén)中電機(jī)電流的變化，分析和判斷閥門(mén)以及電機(jī)的工作運(yùn)行狀態(tài)，并將這些狀態(tài)息與建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較分析和運(yùn)算，自動(dòng)地進(jìn)行修正，確保電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)、關(guān)的準(zhǔn)確定位。
4 控制裝置的構(gòu)成及控制原理
ZDW-05B型控制裝置主要由定位器模塊MK、電流傳感器U1 、U2和電源開(kāi)關(guān)K1這三部分組成，控制原理如圖一所示。
DCS- K、DCS-G分別是DCS控制系統(tǒng)或其他控制系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的開(kāi)和關(guān)的指令接點(diǎn)，電流傳感器U1 、U2將采集到的電機(jī)電流參數(shù)號(hào)輸入到模塊內(nèi)部的處理器中，當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，模塊內(nèi)部常閉接點(diǎn)(第5、6號(hào)接線端子)閉合，當(dāng)閥門(mén)完全關(guān)閉或開(kāi)展到位時(shí)，以及閥門(mén)出現(xiàn)嚴(yán)重卡塞現(xiàn)象、電動(dòng)機(jī)斷相(任意相斷電)、電機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間超過(guò)設(shè)定值等故障時(shí)，模塊MK能夠檢測(cè)并加以識(shí)別，模塊內(nèi)部的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷交流接觸器CQK或CQG線圈的控制回路，交流接觸器觸點(diǎn)釋放，電機(jī)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn);如交流接觸器發(fā)生觸點(diǎn)粘連現(xiàn)象，電機(jī)會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，模塊檢測(cè)到此故障后，將在切斷交流接觸器CQK或CQG線圈的控制回路后的0～255秒(默認(rèn)值為2秒)可調(diào)時(shí)間范圍內(nèi)啟動(dòng)模塊內(nèi)部的常開(kāi)觸點(diǎn)(第3、4號(hào)接線端子，保護(hù)接點(diǎn))閉合，使控制電機(jī)的電源開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)，徹底切斷電機(jī)的供電電源。
5 ZDW-05B型智能定位器控制裝置在實(shí)際改造中的應(yīng)用
ZDW- 05B型智能定位器控制裝置實(shí)現(xiàn)了型化、模塊化、免維護(hù)的設(shè)計(jì)思想，對(duì)原有電廠電動(dòng)閥門(mén)的改造非常容易，只是將ZDW-05B型智能定位器模塊(81×53×106毫米)安裝在電動(dòng)閥門(mén)的配電盤(pán)、抽屜柜中或者安裝在電動(dòng)頭內(nèi)部，使用與之配套的手持式編程器，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)試即可使用。
適宜在還原性或中性介質(zhì)中使用，其熱電勢(shì)比較大，靈敏度高，線性度非常好，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是測(cè)溫上限不高。
在進(jìn)行熱電偶的選型時(shí)，除要注意上述熱電偶的使用環(huán)境、測(cè)量范圍、測(cè)量精度、靈敏度和響應(yīng)速度之外，還要注意熱電偶保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)、材料、耐壓強(qiáng)度及保護(hù)套管的插入深度等。對(duì)于精度要求較高，響應(yīng)速度和靈敏度要求較高的工藝測(cè)量點(diǎn)，必須選用較貴重的S型熱電偶;對(duì)于溫度較高，響應(yīng)速度和靈敏度要求不很高的工藝測(cè)量點(diǎn)，選用B型熱電偶：一般的工藝參數(shù)測(cè)量，我們選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的K型或E型熱電偶。例如：我公司窯尾煙室和分解爐的溫度測(cè)量，我們多選用S型或K型熱電偶。因?yàn)檫@兩處為動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)，其溫度隨噴煤量的變化而變化，要準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)此兩處的溫度，則熱電偶必須有較高的靈敏度和熱響應(yīng)速度。我公司窯頭和三次風(fēng)管(入窯尾煙室處)的溫度測(cè)量多選用B型熱電偶;而一、二、三級(jí)預(yù)熱器出口處的溫度測(cè)量多選用K型熱電偶;旋風(fēng)分離器出口、烘干破碎機(jī)出口、窯尾電除塵器出入口的溫度測(cè)量多選用E型熱電偶。
2. 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償
在生產(chǎn)實(shí)際中，由于熱電偶的工作端(測(cè)量端)與冷端(參比端)離得很近，而且冷端又暴露在工作環(huán)境之中，因而容易受到周?chē)ぷ鳝h(huán)境溫度波動(dòng)的影響，所以冷端溫度難以保持恒定，造成測(cè)量不準(zhǔn)。實(shí)際應(yīng)用是用專(zhuān)用補(bǔ)償導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸至溫度較低和比較穩(wěn)定的地方。
在使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意兩個(gè)問(wèn)題。其一，補(bǔ)償導(dǎo)線的型號(hào)要與熱電偶的型號(hào)相配。其二，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接端所處的溫度不超過(guò)100℃，否則補(bǔ)償導(dǎo)線所產(chǎn)生的金屬導(dǎo)體的溫差電勢(shì)不能忽略。
3. 熱電偶的安裝
(1)熱電偶的安裝應(yīng)盡可能保持垂直，以防止保護(hù)套管在高溫下產(chǎn)生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測(cè)介質(zhì)的流向插入，以保證測(cè)溫元件與流體的充分接觸。
(2)熱電偶應(yīng)安裝在有保護(hù)層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。
(3)熱電偶安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證測(cè)量處的密封性，以防止外界冷空氣進(jìn)入，使讀數(shù)偏低。
(4)熱電偶的接線盒面蓋應(yīng)向上，入線口應(yīng)向下，以避免雨水或灰塵進(jìn)入接線盒，影響測(cè)量精度。
介紹了一種實(shí)用化實(shí)時(shí)測(cè)溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了PIN硅光電二極管作光接收器件,由光學(xué)接收系統(tǒng)、號(hào)放大與處理系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)三部分組成。從系統(tǒng)的相對(duì)測(cè)溫靈敏度及探測(cè)器的溫度分辨率與波長(zhǎng)間的關(guān)系出發(fā),結(jié)合大氣對(duì)紅外輻射的透射特性,確定了系統(tǒng)的工作波長(zhǎng);從系統(tǒng)的抗反射輻射能力出發(fā),并結(jié)合探測(cè)器的小可探測(cè)光功率要求,確定了系統(tǒng)的波長(zhǎng)帶寬。從輻射能P1、P2的測(cè)量不確定度出發(fā),討論了待測(cè)目標(biāo)的發(fā)射率及溫度的測(cè)量精度。結(jié)果表明,當(dāng)λ=0·80μm、Δλ=20 nm時(shí),在測(cè)溫范圍600~2 500℃內(nèi),系統(tǒng)的測(cè)溫不確定度
1 引 言
輻射測(cè)溫法分為主動(dòng)式輻射測(cè)溫法和被動(dòng)式輻射測(cè)溫法兩類(lèi)[1,2]。在主動(dòng)式輻射測(cè)溫法中,由于使用了激光源或紅外源作為輔助測(cè)量光源[3~5],因而都能實(shí)時(shí)測(cè)出待測(cè)目標(biāo)的溫度,且都具有較高的精度。被動(dòng)式輻射測(cè)溫法又可分為單波長(zhǎng)、雙波長(zhǎng)及多波長(zhǎng)輻射測(cè)溫法三種[6,7]。由于目前的單波長(zhǎng)或雙波長(zhǎng)輻射測(cè)溫法不能測(cè)出待測(cè)目標(biāo)的發(fā)射率,因而往往都有較大的測(cè)溫誤差。本文所述的測(cè)溫儀器采用了PIN硅光電二極管作光電轉(zhuǎn)換器件。由于使用了反射鏡與之配合,因而可以“被動(dòng)地”同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)射率及溫度的測(cè)量,且具有較高的測(cè)量精度。
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