1、智能電子壓力開關(guān)研制及應(yīng)用摘要：分析了智能電子壓力開關(guān)的特點(diǎn)，研究并闡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)果說明該智能電子壓力開關(guān)技術(shù)先進(jìn)、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(jī)1研制開發(fā)重要性和必要性目前，國內(nèi)針對原油的運(yùn)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4090k就設(shè)一個分站來進(jìn)展加熱、加壓。為降低能源消耗我國輸油管道都進(jìn)展了現(xiàn)代化技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)監(jiān)控。在輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)中為保護(hù)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(jìn)站管線及泵入口管線上也安

2、裝了壓力開關(guān)。但目前使用的壓力開關(guān)存在如下問題：(1)工作不可靠在對進(jìn)站壓力開關(guān)進(jìn)展校驗(yàn)時屢次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給定壓力低于設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)仍不動作，當(dāng)用物體敲擊時又恢復(fù)正常。(2)誤動作用戶反響曾屢次發(fā)生當(dāng)管線內(nèi)壓力產(chǎn)生細(xì)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(hù)，帶來不平安因素。(3)精度低、校準(zhǔn)難在校驗(yàn)時需反復(fù)進(jìn)展試驗(yàn)才能確定設(shè)定值。(4)密閉流程解除后由于進(jìn)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)非常必要。2產(chǎn)品構(gòu)造及關(guān)鍵技術(shù)2.1構(gòu)造原理智能電子壓力開關(guān)外型如圖1所示。它的構(gòu)造由壓力傳感器、主機(jī)板及

3、防爆外殼等局部組成。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)由以下幾局部組成：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16Pa)、量程遷移比大(201)等特點(diǎn)。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。信號調(diào)理局部采用集成運(yùn)放及電子元件組成，它對壓力傳感器信號進(jìn)展調(diào)理，變成微電腦能承受的信號，送給微電腦。微電腦采用低功耗嵌入式單片機(jī)8051F007，該單片機(jī)具有供電電壓低(2.73.6V)、功耗低(可低于1A)、體積小(88)、功能強(qiáng)等特點(diǎn)。該單片機(jī)具有12

4、BitAD,356BRA,32kFlashU。微電腦將采集到的壓力信號進(jìn)展分析、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。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。校準(zhǔn)按鈕，在對智能電子壓力開關(guān)校驗(yàn)時只要按下“校準(zhǔn)按鈕，微電腦就會自動記憶當(dāng)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(shí)現(xiàn)壓力開關(guān)的智能校驗(yàn)。流程選擇開關(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(dāng)降低，從而克制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

5、有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)并在進(jìn)站及泵入口安裝了壓力開關(guān)，當(dāng)進(jìn)站壓力較低時調(diào)節(jié)系統(tǒng)首先進(jìn)展調(diào)節(jié)，當(dāng)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后進(jìn)站壓力假設(shè)繼續(xù)下降，到達(dá)壓力開關(guān)動作值時就會進(jìn)展甩泵從而到達(dá)保護(hù)輸油泵的目的。但實(shí)際運(yùn)行情況說明當(dāng)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。合理的選擇是根據(jù)泵站實(shí)際情況建立泵入口壓力允許模型，壓力開關(guān)根據(jù)該模型進(jìn)展識別，決定是否甩泵。以魯寧線為例，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)滯后約為2s，調(diào)節(jié)閥單行程耗時約為9s。當(dāng)發(fā)生異常情況造成進(jìn)站壓力下降時，進(jìn)站壓力在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用下其變化曲線如圖

6、3所示，壓力開關(guān)的識別模型如下：y的單位：Pa2.2.2信號自動分段技術(shù)經(jīng)過對現(xiàn)場信號屢次模型分析，采用信號自動分段技術(shù)與模型識別技術(shù)從而能有效的克制壓力波動等各種干擾，進(jìn)步壓力開關(guān)的可靠性。信號自動分段方法的根本原理是選用一個固定的窗選取平穩(wěn)運(yùn)行的信號作為參考段，不斷與當(dāng)前信號作比擬，非平穩(wěn)性(如上站停泵引起的信號特性的變化)可以由不同段之間的過程統(tǒng)計特性和頻譜性的改變顯示出來。一般根據(jù)幾種判據(jù)，當(dāng)判據(jù)大于一定的閾值或當(dāng)前段低于設(shè)定值時，就認(rèn)為信號進(jìn)入了另一段(異常段)。2.2.3平均幅值間隔 前段信號值)。2.2.4均方根間隔 轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.2.2.5斜率均值間隔 擬合數(shù)據(jù)段長度)

7、當(dāng)前段信號的斜率為當(dāng)前段信號的均值，當(dāng)判據(jù)B小于0時壓力開關(guān)動作。假設(shè)進(jìn)入新段8s內(nèi)判據(jù)B均大于0，新段完畢程序進(jìn)入到平穩(wěn)段。3與同類產(chǎn)品的比擬智能電子壓力開關(guān)目前與普通的壓力開關(guān)相比有如下特點(diǎn)：(1)采用了模型識別技術(shù)克制了現(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(dāng)降低，從而解決了旁接罐流程壓力開關(guān)不能投用的問題。(3)增設(shè)了校準(zhǔn)按鈕，在對智能電子壓力開關(guān)校驗(yàn)時只要按下“校準(zhǔn)按鈕，微電腦就會自動記憶當(dāng)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(shí)現(xiàn)壓力開關(guān)的智能校驗(yàn)。4技術(shù)指標(biāo)(1)精度：0.002Pa；(2)導(dǎo)通壓降：12V；(3)非導(dǎo)通工作電流：6A；(4)系統(tǒng)供電：24V；(5)環(huán)境溫度：-1050；(6)耐壓：16Pa。5結(jié)論智能電子