智能電子壓力開關(guān)研制及應(yīng)用

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　摘　要：分析了智能電子壓力開關(guān)的特點，研究并論述了智能電子壓力開關(guān)采取的模型識別技術(shù)及信號自動分段技術(shù)。研制的智能電子壓力開關(guān)已在輸油管道上應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明該智能電子壓力開關(guān)技術(shù)先進、性能穩(wěn)定可靠。

　　關(guān)鍵詞：電子壓力開關(guān)，信號分段，單片機。

　　Development and application of smart electron pressure switch

　　ZHAO Lianke

　?。↙uning Dept of SINOPEC Pipeline Storage and Transport Co.，Shand ong Zoucheng 273500，China）

　　Abstract：This article analyses the characteri stics of the smart electron pressure switch，the technology of pattern recognitio n and the technology of signal automatic subsection have been discussed.The smar t electron pressure switch has been applied in pipeline.The effect shows that th e smart electron pressure switch has good technology and the characteristics of stabilization and credibility. Keywords：electron pressure switch；signal segmentation；single c hip microcomputer.

　　1、研制開發(fā)重要性和必要性

　　目前，國內(nèi)針對原油的運送方式主要采用管道加熱輸送工藝。原油在管道輸 送中每間隔40～90 km就設(shè)一個分站來進行加熱、加壓。為降低能源消耗我國輸油管道都進行了現(xiàn)代化技術(shù)改造實現(xiàn)了計算機監(jiān)控。在輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)中為保護管線防止出站壓力超 高造成爆管，在出站及泵出口匯管處安裝了壓力開關(guān)。為防止輸油泵抽空在進站管線及泵入口管線上也安裝了壓力開關(guān)。但目前使用的壓力開關(guān)存在如下問題：

　?。?）工作不可靠在對進站壓力開關(guān)進行校驗時多次發(fā)現(xiàn)，當給定壓力低于設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)仍不動作，當用物體敲擊時又恢復(fù)正常。

　　（2）誤動作用戶反應(yīng)曾多次發(fā)生當管線內(nèi)壓力產(chǎn)生輕微波動時造成甩泵。致使某些壓力開關(guān)長期不能投用，使輸油泵失去應(yīng)有的保護，帶來不安全因素。

　?。?）精度低、校準難在校驗時需反復(fù)進行試驗才能確定設(shè)定值。

　?。?）密閉流程解除后由于進站壓力較低，使壓力開關(guān)無法使用。

　　為解決現(xiàn)有壓力開關(guān)存在的這些問題，研制高可靠性、高精度和智能電子壓力開關(guān)十分必要 .

　　2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1結(jié)構(gòu)原理智能電子壓力開關(guān)外型。它的結(jié)構(gòu)由壓力傳感器、主機板及防 爆外殼等部分組成。

　　智能電子壓力開關(guān)原理框圖見圖2.智能電子壓力開關(guān)由以下幾部分組成：①壓力傳感器件采用單晶硅智能壓力傳感器。該傳感器具有高精度（±0.075%）、高穩(wěn)定性（ 優(yōu)于0.1%FS／年）、抗高過壓和高靜壓（耐壓16 MPa）、量程遷移比大（20∶1）等特點。選用單晶硅智能壓力傳感器作為傳感部件，使智能電子壓力開關(guān)的控制精度及可靠性有了保證。

　?、谛盘栒{(diào)理部分采用集成運放及電子元件組成，它對壓力傳感器信號進行調(diào)理，變成微電腦能接受的信號，送給微電腦。

　?、畚㈦娔X采用低功耗嵌入式單片機C8051F007，該單片機具有供電電壓低（2.7～3.6 V）、功耗低（可低于1 mA）、體積?。? mm×8 mm）、功能強等特點。該單片機具有12BitADC，356BRAM，32kFlash MCU.微電腦將采集到的壓力信號進行分析、處理、記憶，消除干擾及壓力波動，發(fā)出正確的壓力開關(guān)狀態(tài)信號。

　　④電子開關(guān)將微電腦發(fā)出的壓力開關(guān)狀態(tài)信號轉(zhuǎn)化為智能電子壓力開關(guān)的導(dǎo)通及斷開。

　?、菪拾粹o，在對智能電子壓力開關(guān)校驗時只要按下“校準按鈕”，微電腦就會自動記憶當前壓力值，并把該值作為智能電子壓力開關(guān)設(shè)定值，從而實現(xiàn)壓力開關(guān)的智能校驗。

　?、蘖鞒踢x擇開關(guān)，旁接罐流程、密閉流程可設(shè)置不同的門檻值，旁接罐流程設(shè)置的門檻值可適當降低，從而克服了旁接罐流程壓力開關(guān)不能投用的難題。

　　2.2關(guān)鍵技術(shù)

　　2.2.1模型識別技術(shù)輸油泵入口壓力較低時會對葉輪產(chǎn)生氣蝕造成輸油泵的損壞，因此輸油站設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)并在進站及泵入口安裝了壓力開關(guān)，當進站壓力較低時調(diào)節(jié)系統(tǒng)首先進行調(diào)節(jié)，當自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后進站壓力若繼續(xù)下降，達到壓力開關(guān)動作值時就會進行甩泵從而達到保護輸油泵的目的。但實際運行情況表明當發(fā)生異常情況時，由于自動調(diào)節(jié)系 統(tǒng) 存在滯后，未等自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)揮作用壓力開關(guān)就產(chǎn)生動作造成甩泵。突然甩泵給輸油設(shè)備造成的危害比短時間泵入口壓力超低造成的危害還要大。合理的選擇是依據(jù)泵站實際情況建立泵入口壓力允許模型，壓力開關(guān)依據(jù)該模型進行識別，決定是否甩泵。

　　3、與同類產(chǎn)品的比較智能電子壓力開關(guān)目前與普通的壓力開關(guān)相比有如下特點：

　?。?）采用了模型識別技術(shù)克服了現(xiàn)有壓力開關(guān)的壓力瞬間超低時，壓力開關(guān)動作造成不正常 甩泵。

　　（2）增加了流程選擇開關(guān)，旁接罐流程、密閉流程可設(shè)置不同的閾值，旁接罐流程設(shè)置的閾值可適當降低，從而解決了旁接罐流程壓力開關(guān)不能投用的問題。

　?。?）增設(shè)了校準按鈕，在對智能電子壓力開關(guān)校驗時只要按下“校準按鈕”，微電腦就會自動記憶當前壓力值，并把該值作為“智能電子壓力開關(guān)”設(shè)定值，從而實現(xiàn)壓力開關(guān)的智能 校驗。

　　4、技術(shù)指標

　?。?）精度：0.002MPa；（2）導(dǎo)通壓降：12V；（3）非導(dǎo)通工作電流： ≤6mA；（4）系統(tǒng)供電：24V；（5）環(huán)境溫度：-10～50℃；（6）耐壓：16MPa.

　　5、結(jié)論

　　智能電子壓力開關(guān)選用了先進的壓力傳感器件，采用了模型識別及信號自動分段技術(shù)，消除了壓力波動等各種干擾，解決了由于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)滯后造成的甩泵。一年多的現(xiàn)場應(yīng)用表明該智能電子壓力開關(guān)技術(shù)先進，性能可靠，適用于輸油管道。