Đề tài Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đo đa thông số dùng cho ngành điện

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 tµi: lª m¹nh hïng 6938 04/8/2008 hµ néi - 2007 B CÔNG TH NG VI N NC I N T , TIN H C, T NG HOÁ ---o0o--- BÁO CÁO K T QU TH C HI N TÀI C P B 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: Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá Ch nhi m tài: Lê M nh Hùng Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá Các thành viên tham gia: 1. Lê Anh Tu n Vi n NC i n t , Tin h c, T H 2. V Công Chi n Vi n NC i n t , Tin h c, T H 3. Bùi c Trí Vi n NC i n t , Tin h c, T H 4. T Ng c Hà Vi n NC i n t , Tin h c, T H 5. Lê Thanh H i Vi n NC i n t , Tin h c, T H Hà N i, 11/2007 M c l c Ph n 1. T ng quan ......................................................................................................... 6 1. C s pháp lý, xu t x c a tài ......................................................................... 6 1.1. C s pháp lý ............................................................................................................. 6 1.2. Xu t x c a tài ..................................................................................................... 6 2. Tính c p thi t và m c tiêu nghiên c u c a tài ............................................... 6 2.1. Tính c p thi t ............................................................................................................ 6 2.2. M c tiêu nghiên c u ................................................................................................. 7 3. i t ng, ph m vi và n i dung nghiên c u ....................................................... 7 3.1. i t ng, ph m vi ................................................................................................... 7 3.2. N i dung nghiên c u ................................................................................................. 7 3.2.1. T ng quan v nhà máy nhi t i n ...................................................................... 8 3.2.1.1. Gi i thi u v nhà máy .................................................................................. 8 a) Chu trình chính c a h i và n c ....................................................................... 8 b) Chu trình nhiên li u (than)................................................................................ 9 3.2.1.2. T ng quan v lò ............................................................................................ 9 a) Lò ...................................................................................................................... 9 b) H th ng khói, gió .......................................................................................... 12 c) H th ng nghi n nhiên li u ............................................................................. 13 d) B s y không 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 thông s o chính trong nhà máy i n ........................... 29 3.2.2. Ph ng pháp o các thông s trong 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 và 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 c) C m bi n áp su t b ng bi n thiên t c m .................................................. 36 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 a) o t c dùng dây và màng m ng ................................................................ 40 b) o t c dùng ion ......................................................................................... 41 c) o t c dùng chén bán c u và 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 ra 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 3.2.2.7. ô m .................................................................................................... 50 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 và chuy n i tín hi u dòng/áp (IFV) .............................................. 63 d) Kh i u vào s (DI) ...................................................................................... 64 e) Kh i u ra 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 toán s li u o ........................................................................................ 69 f) Hàm ki m tra password tr c khi vào cài t thi t b ..................................... 69 4. T ng quan tình hình nghiên c u trong và ngoài n c .................................... 70 4.1. Tình hình nghiên c u trong n c .......................................................................... 70 4.2. Tình hình nghiên c u ngoài n c .......................................................................... 70 4.2.1. Nhóm các thi t b thu c th h các thi t b t ng t ...................................... 70 4.2.2. Nhóm các thi t b thu c th h các thi t b s ................................................. 70 4.2.3. M t s thi t b o do các hãng n c ngoài ch t o ......................................... 71 4.2.3.1. Thi t b o nhi t .................................................................................... 72 a) Thi t b o nhi t 2 kênh ............................................................................. 72 b) Thi t b o nhi t 6 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 2. Th c nghi m ................................................................................................... 76 1. Ph ng pháp ti n hành nghiên c u ................................................................... 76 2. Thi t b , d ng c , nguyên v t li u và hoá ch t s d ng cho nghiên c u ........ 76 3. 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 và 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 trên kh i x lý trung tâm .............................................................. 81 a) J c 25 chân c k t n i v i b ch th và phím ch c n ng ............................. 81 b) J c 9 chân c cho truy n thông và n p ch ng trình ................................... 82 3.1.3.3. J c c m trên kh i u vào t ng t ........................................................... 82 3.1.3.4. J c c m trên kh i l c và 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 cái cho tín hi u ra áp ................................................................... 83 3.1.3.5. J c c m trên kh i u vào s ...................................................................... 83 3.1.3.6. J c c m trên kh i u ra 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 và chuy n i tín hi u dòng áp (IFV) ...................... 91 3.2.2. Th nghi m thi t b o sau ghép n i các kh i (module) ................................ 92 3.2.3. Th nghi m thi t b o v i transmitter và 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 và i u khi 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 khi n h th ng ..................................... 99 3.3.4. Mô t i u khi n ............................................................................................. 101 Ph n 3. K t lu n và ki n ngh ................................................................................... 102 1. K t lu n .............................................................................................................. 102 2. Ki n ngh ............................................................................................................ 102 Ph n 4. Tài li u tham kh o ....................................................................................... 103 Ph n 5. Ph l c I ........................................................................................................ 104 1. Gi i thi u s m ch các 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 và chuy n i tín hi u dòng/áp (IFV) .................................................. 109 1.4. Kh i u vào s (DI) ............................................................................................. 111 1.5. Kh i u ra s (DO) .............................................................................................. 113 1.6. Kh i ngu n (Power) .............................................................................................. 115 1.7. Kh i hi n th và bàn phím .................................................................................... 117 1.8. Bus l ng ................................................................................................................. 118 2. Gi i thi u 1 s linh ki n s d ng ...................................................................... 120 2.1. Vi i u khi n 89S8252 .......................................................................................... 120 2.2. ADC MCP3208 ...................................................................................................... 121 2.3. RTC DS1307 .......................................................................................................... 123 2.4. SERIAL EEPROM 24C256 ................................................................................. 125 Ký hi u và vi t t t - NMN : Nhà máy nhi t i n - NMT : Nhà máy thu i n - TBA: Tr m bi n áp - TE: Turbine End - CE: Collector End - C CH: B chuy n i chu n hoá tín hi u o l ng - K L: B khu ch i o l ng - PM07: Ký hi u tên thi t b o a thông s - PTN: Phòng thí nghi m Ph n 1. T ng quan 1. 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 5 n m 2003 c a Chính ph quy nh ch c n ng, nhi m v , quy n h n và c c u t ch c c a B Công nghi p; - C n c Quy t nh s 419/TTg ngày 21 tháng 7 n m 1995 c a Th t ng Chính ph v c ch qu n lý các ho t ng nghiên c u khoa h c và 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 và 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 và phát tri n công ngh s 142.07RD/H -KHCN ngày 6 tháng 02 n m 2007 gi a B Công th ng và Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá. 1.2. Xu t x c a tài Xu t phát t nhu c u th c t trong q