嵌入式系统在吸附式氢气干燥器中的应用.pdf

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1、第30卷第6期东北电力大学学报Vo1．30．NO．62010年12月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．．2010文章编号：1005—2992(2010)06-0023一O5嵌入式系统在吸附式氢气干燥器中的应用邢晓敏，陈静2，牟雪峰。(1．东北电力大学电气212程学院，吉林吉林132012；2．国电蚌埠发电有限公司，安徽蚌埠233411；3．吉林工程学校，吉林吉林132011)摘要：在氢冷发电机组中，常用的吸附式氢气干燥器一般用PLC作为电气控制系统的核心。因工作环境电磁干扰极强，PLC有时无法正常工作。介绍了吸附式氢气干燥器的工作原理，阐述了一种用A

2、VR单片机嵌入式系统控制吸附式氢气干燥器电气部分的方法，该方法降低了设备成本，并使系统具有抗干扰性强、扩展方便、易于操控的优点。详细介绍了单片机如何采用PLC通信协议与工业触摸屏链接的方法，该方法可以在软件上最大程度的保护既有投资并使后续软件开发的工作量最小。关键词：嵌入式系统；氢气干燥器；工业触摸屏中图分类号：TP273文献标识码：A我国电网主力发电机组绝大部分采用氢气冷却方式。氢冷发电机在运行过程中，常由于氢气湿度超标影响运行效率和使用寿命，因而国内外开发了多种氢气干燥设备监控发电机氢气湿度，以确保大容量氢冷发电机组可靠运行。迄今为止，发电厂选用的氢气干燥设备原理基本是采用吸附式或制冷式

3、原理。经多年运行经验证明吸附式氢气干燥器优点更多，得到了广大用户的认可，其市场潜力巨大．2J。某型号吸附式氢气干燥器在多个电厂投入运行后，有个别电厂反映设备运行期间出现过非正常停机故障。开发人员勘察现场后，排除了软件错误、硬件损坏两种情况，认定故障原因是因为该设备安装在发电机组下方，工作环境电磁干扰极强，导致程序异常。吸附式氢气干燥器电气控制系统一般采用PLC(ProgrammableLogicController)作为控制核心，触摸屏作为人机界面。通过在PLC梯形图程序中设置多重标志位可以解决上述问题，但是有的用户又提出了要在主控室中同时监控设备的要求，这使得再使用PLC编程有些力不从心，

4、难以满足用户需求。若改用单片机嵌入式系统作为氢气干燥器的控制核心，则既可降低设备成本，又可使设备具有扩展方便、易于操控的优点。本文采用AVR单片机为例详细介绍了嵌入式控制系统在吸附式氢气干燥器实现过程中的具体应用。1吸附式氢气干燥器工作原理吸附式氢气干燥器是由干燥塔(2只)、内置式专用磁力驱动循环风机(2只)、电加热器(2只)、隔爆型铠装铂电阻PtlO0温度传感器(2只)、两位四通阀(2只)、冷凝器、气水分离器、电气控制系统等组成，如图1所示。为了保证氢气干燥工作的连续性，装置必须设置至少两个干燥塔，两塔交替工作在吸附状态(吸附氢气中的水分子)和再生状态(释放干燥剂中的水分子)。装置启动后，

5、首先令上部两位四通阀旋转到位置②，令下部两位四通阀旋转到位置①，使1号塔工收稿日期：2010—10—15作者简介：邢晓敏(1973一)，女，硕士，东北电力大学电气工程学院讲师，研究方向：电气设备在线检测与状态维修等方面研究工作东北电力大学学报第3O卷作于吸附状态，2号塔工作于再生状态。在装置的循环风机和发电机氢冷系统循环风机双重作用下，发电机内潮湿的氢气进人装置的氢气人口，在1号干燥塔中，氢气中的水分被干燥剂吸收，在干燥塔的氢——一一‘气出口处符合湿度标准的氢气回到发电机内。一般．认为连续工作八小时后干燥剂达到饱和，此时令上厂1号塔、一r2号塔、部两位四通阀旋转到位置①，令下部两位四通阀旋铂

6、电阻铂电阻——====]一—====卜转到位置②，使1号塔工作于再生状态，2号塔工作冷凝于吸附状态。器。在再生状态的8h中，前4h通过电加热器和温℃吾度传感器控制塔内温度，使其保持在160oC～165oC00剂0范围内，这样干燥剂中的水会重新汽化为水蒸气，干燥剂再生，恢复了吸附功能。水蒸气与塔内原有氢电加热器．一’⋯～Il循环风机气在循环风机作用下通过冷凝器，水蒸气又凝结成水，经气水分离器被排出设备之外。后4h认为干燥酏一氢气l入口剂再生完毕，进入装置冷却状态，以免热氢气影响发电机氢冷系统的效果。图1吸附式氢气干燥器原理图0000。2AVR单片机嵌入式电气控制系统原理由吸附式氢气干燥器工作原

7、理可见其工作流程简单，控制量极少。因此，常见的控制方案是选择20点的微型PLCCPU单元作为控制核心，再搭配一个模拟量扩展模块用来采集温度参数，即可满足控制需要。用PLC开发电气控制系统的优点是开发速度快，其缺点是构成的系统不够灵活，例如对于电磁干扰的问题，在一般工业环境下PLC的抗干扰功能已经做的足够好，但是在特殊应用场合却显得还不够，要想解决问题很困难，定制PLC显然不太现实。再比如系统的扩展，一个微型P