Đang tải... (xem toàn văn)
BiaBaoCao pdf Bé c«ng th−¬ng viÖn nghiªn cøu ®iÖn tö, tù ®éng, tin häc hãa B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi cÊp bé n¨m 2007 nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o ®a th«ng sè dïng cho ngµnh ®iÖn Chñ nhiÖm ®Ò[.]
Bộ công thơng viện nghiên cứu điện tử, tự động, tin học hóa Báo cáo tổng kết đề tài cấp năm 2007 nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đo đa thông số dùng cho ngành điện Chủ nhiệm đề tài: lê mạnh hùng 6938 04/8/2008 hà nội - 2007 B CÔNG TH NG VI N NC I N T , TIN H C, T -o0o - NG HOÁ BÁO CÁO TH C HI N TÀI C P B K T QU 2007 NGHIÊN C U, THI T K CH T O THI T B O A THÔNG S DÙNG CHO NGÀNH I N n v chù trì: Ch nhi m tài: Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá Lê M nh Hùng Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá Các thành viên tham gia: Lê Anh Tu n V Công Chi n Vi n NC i n t , Tin h c, T H Vi n NC i n t , Tin h c, T H c Trí Vi n NC i n t , Tin h c, T H T Ng c Hà Vi n NC i n t , Tin h c, T H Lê Thanh H i Vi n NC i n t , Tin h c, T H Bùi Hà N i, 11/2007 M cl c Ph n T ng quan C s pháp lý, xu t x c a tài 1.1 C s pháp lý 1.2 Xu t x c a tài Tính c p thi t m c tiêu nghiên c u c a tài .6 2.1 Tính c p thi t 2.2 M c tiêu nghiên c u it ng, ph m vi n i dung nghiên c u .7 3.1 i t ng, ph m vi 3.2 N i dung nghiên c u 3.2.1 T ng quan v nhà máy nhi t i n 3.2.1.1 Gi i thi u v nhà máy a) Chu trình c a h i n c b) Chu trình nhiên li u (than) 3.2.1.2 T ng quan v lò a) Lò b) H th ng khói, gió 12 c) H th ng nghi n nhiên li u 13 d) B s y khơng khí 14 e) H th ng th i b i 15 f) H th ng d u t lò 17 g) H th ng x lý n c 18 h) H th ng kh l u hu nh (FGD) 20 i) H th ng th i x 21 3.2.1.3 T ng quan v turbine 22 a) Turbine 22 b) H th ng n c ng ng 25 c) H th ng n c c p 26 d) H th ng n c tu n hoàn 26 e) H th ng d u thu l c 27 f) H th ng d u bôi tr n, d u chèn 28 g) H th ng khí ph c v , khí o l ng 28 3.2.1.4 T ng h p m t s thơng s o nhà máy i n 29 3.2.2 Ph ng pháp o thông s nhà máy i n 30 3.2.2.1 o nhi t 30 a) C m bi n nhi t i n tr 30 b) C m bi n c p nhi t ng u 32 c) o nhi t b ng diot tranzito 33 3.2.2.2 o áp su t ch t l u 34 a) C m bi n áp su t b ng bi n thiên tr kháng 34 b) C m bi n áp su t b ng bi n thiên i n dung 36 t c m 36 c) C m bi n áp su t b ng bi n thiên d) C m bi n áp su t b ng hi u ng áp i n 36 e) C m bi n áp su t b ng dao ông c i n 37 3.2.2.3 o l u l ng ch t l u 38 a) L u l ng k t i n 38 b) L u l ng k c dùng chuy n i i n 39 c) L u l ng k kh i l ng nhi t 40 3.2.2.4 o t c ch t l u 40 dùng dây màng m ng 40 a) o t c b) o t c dùng ion 41 c) o t c dùng chén bán c u cánh qu t 41 d) o t c dùng siêu âm 42 3.2.2.5 o m c 42 a) Ph ng pháp siêu âm o m c 42 b) Ph ng pháp phao n i, ph ng pháp th dây m xung 43 c) o m c b ng áp su t 45 d) o m c b ng áp su t (gây hi n t ng n i b t) 46 e) Ph ng pháp i n dung o m c 48 3.2.2.6 o rung, gia t c 48 a) C m bi n o t c rung 48 b) o gia t c áp i n 49 c) o gia t c áp tr 49 m 50 3.2.2.7 ô a) m k i n ly 50 b) m k h p th 51 c) m k bi n thiên tr kháng 52 d) m k ng ng t 53 e) Tính n ng ch y u c a m t s c m bi n m 54 3.2.3 Thi t k thi t b o (Ký hi u PM07) 55 3.2.3.1 t v n 55 3.2.3.2 Thi t k ph n c ng thi t b 58 a) Kh i x lý trung tâm (CPU) 59 b) Kh i u vào t ng t (AI) 62 c) Kh i l c chuy n i tín hi u dịng/áp (IFV) 63 d) Kh i u vào s (DI) 64 e) Kh i u s (DO) 65 f) Kh i ngu n (Power) 66 3.2.3.3 Thi t k ph n m m cho thi t b 66 a) c s li u t ADC 69 b) L y trung bình s li u 69 c) Hàm c phím 69 d) Quét hi n th 69 e) Tính tốn s li u o 69 f) Hàm ki m tra password tr c vào cài t thi t b 69 T ng quan tình hình nghiên c u ngồi n c 70 4.1 Tình hình nghiên c u n c 70 4.2 Tình hình nghiên c u n c 70 4.2.1 Nhóm thi t b thu c th h thi t b t ng t 70 4.2.2 Nhóm thi t b thu c th h thi t b s 70 4.2.3 M t s thi t b o hãng n c ch t o 71 4.2.3.1 Thi t b o nhi t 72 a) Thi t b o nhi t kênh 72 b) Thi t b o nhi t kênh 73 4.2.3.2 Thi t b o v n t c 74 4.2.3.3 Thi t b o gia t c 75 Ph n Th c nghi m 76 Ph ng pháp ti n hành nghiên c u 76 Thi t b , d ng c , nguyên v t li u hoá ch t s d ng cho nghiên c u 76 K t qu th c nghi m 76 3.1 Tài li u h ng d n s d ng thi t b PM07 76 3.1.1 Gi i thi u thi t b 76 3.1.2 Các thao tác v i thi t b 77 3.1.2.1 M t tr c c a b ch th phím ch c n ng 77 3.1.2.2 Tr ng thái ch th 77 3.1.3 S k t n i ph n c ng 81 3.1.3.1 J c c m Bus l ng 81 3.1.3.2 J c c m kh i x lý trung tâm 81 a) J c 25 chân c k t n i v i b ch th phím ch c n ng 81 b) J c chân c cho truy n thơng n p ch ng trình 82 3.1.3.3 J c c m kh i u vào t ng t 82 3.1.3.4 J c c m kh i l c chuy n i dòng/áp 82 a) J c 15 chân c cho tín hi u vào dòng 4-20mA 82 b) J c 15 chân cho tín hi u áp 83 3.1.3.5 J c c m kh i u vào s 83 3.1.3.6 J c c m kh i u s 83 3.1.4 Giao th c truy n thông 83 3.1.4.1 Thi t l p c u hình truy n thông 83 3.1.4.2 nh d ng khuôn m u d li u truy n thông 83 3.1.4.3 H l nh truy n thông 85 a) L nh c thông s 85 b) L nh ghi thông s 85 c) B ng mã l nh c/ghi 86 3.2 K t qu th nghi m thi t b PM07 86 3.2.1 Th nghi m t ng kh i (module) 87 3.2.1.1 Th nghi m kh i ngu n (Power) 87 a) i n áp +5V digital 87 b) i n áp +5V communication 87 c) i n áp +15V analog 88 d) i n áp -15V analog 89 e) i n áp +24V 89 3.2.1.2 Th nghi m kh i u vào t ng t (AI) 90 3.2.1.3 Th nghi m kh i l c chuy n i tín hi u dịng áp (IFV) 91 3.2.2 Th nghi m thi t b o sau ghép n i kh i (module) 92 3.2.3 Th nghi m thi t b o v i transmitter phát chu n sensor 94 3.2.4 Th nghi m thi t b o o nhi t 95 3.2.4.1 o nhi t phòng t i Trung tâm C&I 95 3.2.4.2 o nhi t v máy phát i n 96 3.3 M t thí d v vi c s d ng thi t b ng d ng vào H th ng giám sát i u n sach Hydro cung c p làm mát máy phát 96 3.3.1 Mô t h th ng 96 3.3.2 S h th ng 98 3.3.3 S k t n i thi t b PM07 vào i u n h th ng 99 3.3.4 Mô t i u n 101 Ph n K t lu n ki n ngh 102 K t lu n 102 Ki n ngh 102 Ph n Tài li u tham kh o .103 Ph n Ph l c I 104 Gi i thi u s m ch kh i (module) c a thi t b 104 1.1 Kh i x lý trung tâm (CPU) 104 1.2 Kh i u vào t ng t (AI) 107 1.3 Kh i l c chuy n i tín hi u dịng/áp (IFV) 109 1.4 Kh i u vào s (DI) 111 1.5 Kh i u s (DO) 113 1.6 Kh i ngu n (Power) 115 1.7 Kh i hi n th bàn phím 117 1.8 Bus l ng 118 Gi i thi u s linh ki n s d ng 120 2.1 Vi i u n 89S8252 120 2.2 ADC MCP3208 121 2.3 RTC DS1307 123 2.4 SERIAL EEPROM 24C256 125 Ký hi u vi t t t - NMN : NMT : TBA: TE: CE: C CH: K L: PM07: PTN: Nhà máy nhi t i n Nhà máy thu i n Tr m bi n áp Turbine End Collector End B chuy n i chu n hố tín hi u o l ng B khu ch i o l ng Ký hi u tên thi t b o a thơng s Phịng thí nghi m Ph n T ng quan C s pháp lý, xu t x c a tài 1.1 C s pháp lý - C n c Ngh nh s 55/2003/N -CP ngày 28 tháng n m 2003 c a Chính ph quy nh ch c n ng, nhi m v , quy n h n c c u t ch c c a B Công nghi p; C n c Quy t nh s 419/TTg ngày 21 tháng n m 1995 c a Th t ng Chính ph v c ch qu n lý ho t ng nghiên c u khoa h c phát tri n công ngh ; C n c Ngh nh s 81/2002/N -CP ngày 17 tháng 10 n m 2002 c a Chính ph quy nh chi ti t thi hành m t s i u c a Lu t Khoa h c Công ngh ; C n c Quy t nh s 3474/ Q -BCN ngày 05 tháng 12 n m 2006 v vi c giao k ho ch KHCN n m 2007; C n c vào H p ng nghiên c u khoa h c phát tri n công ngh s 142.07RD/H -KHCN ngày tháng 02 n m 2007 gi a B Công th ng Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá 1.2 Xu t x c a tà i Xu t phát t nhu c u th c t trình tham gia th c hi n h p ng v i ngành i n, nh n th y r ng: nhà máy i n (thu i n, nhi t i n), tr nhà máy i n m i c xây d ng h u h t nhà máy i n Nga (Liên Xô c ) xây d ng tr c ây (vào nh ng n m 80, 90 c a k niên tr c) thi t b ã tr lên c l c h u (công ngh s d ng th h analog) Ph n l n s thi t b o i u n ó ã h h ng ho c gây sai s l n Ph ng án nghiên c u, thi t k , ch t o thi t b o a thông s thay th t ng ph n ti n t i hoàn thi n h th ng o l ng i u n toàn b nhà máy c xu t d a nh ng thơng tin có c ó Tính c p thi t m c tiêu nghiên c u c a tài 2.1 Tính c p thi t Hi n vi c v n hành nhà máy i n c ch y u d a kinh nghi m d a vào y u t ng i i u ó v a làm lãng phí m t l ng nhân l c l n, v a không m b o v k thu t, v a khơng hi u qu v kinh t Qua tìm hi u thông tin m ng internet trao i v i cán b t i nhà máy i n c m i, c bi t: thi t b o i u n nhà máy i n hi n c hãng s n xu t th gi i ch t o theo công ngh m i (công ngh s , vi x lý) ho t ng t t Tuy nhiên giá thành cao, n u nh mua n l ho c c có d án thay th ng b ng th i, ta c ng không th c s ch ng c hoàn toàn v k thu t, c ng nh công ngh m i x y s c 2.2 M c tiêu nghiên c u Thi t b o a thông s dùng ngành i n, c hi u nhà máy i n (nhi t i n, thu i n) tr m bi n áp Tuy nhiên gi i h n v kinh phí c ng nh th i gian, tài t p trung nghiên c u, thi t k ch t o thi t b o thông s nhà máy nhi t i n M t s thông s o ó c ng phù h p v i nhà máy th y i n tr m bi n áp M c tiêu c a tài nghiên c u, thi t k ch t o thi t b o thông s sau: - Nhi t 0oC - 1300oC 25 kg/cm2 - 200 kg/cm2 - Áp su t i n áp 0.5 kV - 11.00 kV qua TU 100 A - 3000 A qua TI - Dòng i n - T c 1000 - 3000 v/p - Kh i l ng 500 - 4000 kg Các thông s o thông s quan tr ng, c s d ng nhi u nh t nhà máy nhi t i n Qua thông s o mà thi t b c a tài o c, nhóm th c hi n tài s c g ng hoàn thi n thi t b có th o, i u n m t q trình (chu trình) ó nhà máy C ng thông qua vi c th c hi n tài, chúng tơi có i u ki n tìm hi u m nh d n ký k t m t s h p ng v i công vi c ph c t p nhà máy nhi t i n Ch ng h n nh : - H p ng i tu toàn b cân than nh p (thay th u cân, ch nh nh h th ng cân b ng) - H p ng s a ch a h th ng i u n th i b i lò dây chuy n - H p ng s a ch a, thay th h th ng giám sát i u n làm s ch khí hydro cung c p làm mát máy phát 3.1 it it ng, ph m vi n i dung nghiên c u ng, ph m vi Nh tên ã ng ký Nghiên c u, thi t k ch t o thi t b o a thông s ng d ng cho ngành i n ã bao hàm i t ng, ph m vi nghiên c u c a tài Các chi ti t c th s c trình bày m c khác c a báo cáo 3.2 N i dung nghiên c u Trên c s m c tiêu ra, tài ti n hành n i dung nghiên c u, thi t k ch t o sau: - Tìm hi u t ng quan v nhà máy nhi t i n, chu trình o l ng, i u n nhà máy T ó a k t lu n v thông s o quan tr ng c s d ng nhi u nh t nhà máy nhi t i n - Tìm hi u v ph ng pháp o thơng s c s d ng nhà máy L a ch n xu t thi t k ph n c ng Thi t k , ch t o ph n c ng cho thi t b Thi t k , xây d ng ph n m m L p t, hoàn thi n th nghi m PTN 3.2.1 T ng quan v nhà máy nhi t i n 3.2.1.1 Gi i thi u v nhà máy a) Chu trình c a h i n c B nhi t Máy phát Bình ng ng LÒ B m ng ng B hâm van c p n Gia nhi t cao c Kh khí Gia nhi t h Hình T ng quan chu trình nhi t c a nhà máy Chu trình nhi t c a nhà máy nhi t i n chu trình khép kín c a h i n c c i xu ng bình H i n c sau sinh công t ng cánh cu i c a turbine h áp ng ng H i i vào bình ng ng nh h th ng n c tu n hồn i ng (hình ch U) gia nhi t b m t làm cho h i bình ng ng t l i thành n c N c sau kh i bình ng ng s vào u hút b m ng ng, b m ng ng b m lên kh khí qua gia nhi t h áp N c ng ng i ng ng c a bình gia nhi t h áp, s c gia nhi t b ng h i c a trích turbine h áp N c sau qua bình gia nhi t h áp ã c t ng nhi t lên cao Sau qua bình gia nhi t h áp s n bình kh khí bình kh khí, n c s c kh i khí có nh h ng n s phá hu n mòn kim lo i, N c sau kh khí s n u hút c a b m c p, sau kh i b m c p n c i qua van i u ch nh, s i u ch nh l u l ng n c cho phù h p v i t i c a lò N c sau van i u ch nh s i qua gia nhi t cao áp, ây n c l i c gia nhi t m t l n n a t ng nhi t 1.4 Kh i u vào s (DI) Hình 42 S m ch nguyên lý Hình 43 S Hình 44 S m ch in s p x p linh ki n 1.5 Kh i u s (DO) Hình 45 S m ch nguyên lý Hình 46 S Hình 47 S m ch in s p x p linh ki n 1.6 Kh i ngu n (Power) Hình 48 S m ch nguyên lý Hình 49 S Hình 50 S m ch in s p x p linh ki n 1.7 Kh i hi n th bàn phím Hình 51 S m ch nguyên lý Hình 52 S Hình 53 S m ch in s p x p linh ki n 1.8 Bus l ng Hình 54 S m ch in Hình 55 S s p x p linh ki n Gi i thi u s linh ki n s d ng 2.1 Vi i u n 89S8252 89S8252 vi i u n bit CMOS công su t th p, t c cao v i 8K có th l p trình c b nh ch c xóa c, EEPROM Kb 89S8252 s d ng cơng ngh b nh m t cao t ng thích v i chu n h 8051 Flash có th t i chip cho phép b nh ch ng trình có th l p trình l i qua giao di n n i ti p SPI 89S8252 m t vi i u n r t m nh cho phép gi i pháp m m d o cao chi phí hi u qu cho ng d ng i u n nhúng 89S8252 có Kb Flash, 2Kb EEPROM, RAM 256 byte, 32 ng vào ra, watchdog timer, tr d li u, b nh th i, ki n trúc ng t c p vect , c ng n i ti p song công, m ch dao ng chip, m ch ng h Ch r i d ng CPU cho phép RAM, b nh th i, port n i ti p h th ng ng t ti p t c ho t ng Ch ngu n gi m l u tr thông tin c a RAM nh ng ng ng m ch dao ng, t t ho t ng c a chip khác cho n ng t ho c h th ng c reset T ng thích h 8051 B nh Flash Kb Giao di n n i ti p SPI cho l p trình Ghi xóa h n 1000 l n EEPROM Kb (ghi/xóa h n 100000 l n) i n áp ho t ng t V n V Khóa b nh l p trình c p RAM n i 256 x bit 32 ng l p trình vào/ra nh th i 3b nguyên nhân ng t Kênh n i ti p UART có th l p trình c Giao di n n i ti p SPI Ch ngu n gi m r i Ph c h i ng t kh i ch ngu n gi m Watchdog timer có th l p trình Con tr d li u ôi C ngu n S kh i: 2.2 ADC MCP3208 MCP3208 s d ng công ngh Microchip b chuy n i ADC 12-bit v i m ch l y m u gi m u board MCP3208 có th l p trình c cho phép c p u vào gi hay u n Differential Nonlinearity DNL LSB, Integral Nonlinearity INL 1(2) LSB Truy n thông v i nh ng thi t b nh vào vi c s d ng m t giao di n n i ti p n gi n v i giao th c SPI Nh ng thi t b có t c chuy n i lên n 100 ksps MCP3208 ho t ng vùng i n áp r ng (2.7V 5.5V) Thi t k dòng th p cho phép ho t ng d tr dòng ho t ng th c ch 500 nA 320 A phân gi i 12-bit LSB max DNL 1(2) LSB max INL kênh vào c nh Ngõ vào t ng t có th l p trình m t k t thúc n hay c p gi phân bi t L y gi m u chip Giao di n n i ti p SPI Ho t ng dùng ngu n nh t 2.7 V 5.5 V T c l y m u t i a 100 ksps VDD = V T c l y m u t i a 50 ksps VDD = 2.7 V Công ngh CMOS công su t th p Dòng d tr th c t 500 nA, t i a A Dòng ho t ng c c i 400 A i n áp V ho t ng công nghi p: -40 C Nhi t +85 C Có s n gói PDIP, SOIC TSSOP Ch c n ng c a chân: Tên VDD DGND t cho tín hi u s AGND t cho tín hi u t CH0-CH7 Ngõ vào t ng h n i ti p DIN D li u vào n i ti p CS /SHDN VREF DGND: k t n i ng t ng t CLK DOUT - Ch c n ng Ngu n +2.7V n 5V D li u n i ti p Ch n chip/Ngõ vào shutdown Ngõ vào i n áp quy chi u t c a tín hi u s n m ch i n t s bên - S AGND: k t n i t c a tín hi u t ng t n m ch i n t t ng t bên - CH0-CH7: ngõ vào t ng t cho kênh t n M i c p kênh ch Single-Ended hay Pseudo-Differential - CLK: chân ng h n i ti p SPI - Ngõ vào d li u n i ti p DIN: Chân ngõ vào d li u n i ti p SPI c dùng n p d li u c u hình n thi t b c dùng a - Ngõ d li u n i ti p DOUT: Chân ngõ d li u n i ti p k t qu c a chuy n i A/D D li u s luôn thay i theo s n âm c a ng h có s chuy n i c dùng kh i t o truy n thông v i thi t b - CS /Shutdown: Chân b kéo xu ng s k t thúc chuy n i t thi t b ch standby b kéo lên m c cao Chân CS /Shutdown ph i u c kéo lên cao gi a chuy n i kh i ch c n ng: 2.3 RTC DS1307 ng h th i gian th c DS1307 ng h BCD công su t th p v i 56-byte NV SRAM a ch d li u c truy n n i ti p qua dây, bus chi u ng h cung c p thông tin v gi , phút, giây, ngày, tháng, n m ng h có th ho t ng nh d ng 24 gi hay 12 gi v i ch th AM/PM DS1307 có m t m ch c m nh n ngu n ki m tra ngu n có l i hay khơng t ng chuy n sang ch dùng pin ng h th i gian th c m gi , phút, giây, ngày, tháng RAM (NV), pin, 56-byte Giao di n n i ti p dây Tín hi u ngõ sóng vng có th l p trình c Dò l i ngu n t ng m ch chuy n Tiêu th d i 500 nA ch pin Nhi t ho t ng t -40 C n +85 C Mô t chân: VCC X1, X2 VBAT GND SDA SCL SQW/OUT S kh i DS1307: Ngu n K t n i th ch anh 32.768 kHz Ngõ vào pin 3V t D li u n i ti p ng h n i ti p i u n ngõ ra/sóng vng 2.4 SERIAL EEPROM 24C256 EEPROM 256K bit bus I2C b nh có th l p trình c xóa c b ng i n t ch c thành kh i 32Kx8 bit, dùng công ngh CMOS có th ghi xóa h n tri u l n ghi nh d li u c 200 n m có th ho t ng u c d i i n áp r ng 1.8V 5.5V EEPROM t ng thích chu n I2C, giao di n n i ti p dây dùng bus d li u chi u ng h n i ti p B nh có mã nh danh thi t b bit (1010) theo quy nh c a bus I2C 24C256 óng vai trị thi t b t giao th c I2C c ng b v i ho t ng b nh khác EEPROM c phát tri n cho ng d ng cao, ng a ch cho phép công su t th p nh truy n thông cá nhân hay thu th p s li u EEPROM m t bus ngh a có 2Mbit khơng gian a ch Cơng su t th p Bus giao di n dây, t ng thích I2C Cho phép ghép n i cascade thi t b Chu k ghi/xóa nh th i Cho phép ghi trang 64 byte Th i gian chu k ghi nhanh B o v ghi c ng Ngõ vào Schmitt gi m nhi u Ghi/xóa 1.000.000 l n L u tr c 200 n m S kh i ch c n ng: