[实用新型]超声波制备精细水煤浆过程监控装置

说明书

所属技术领域：

本实用新型涉及一种水煤浆制备过程监控装置，尤其是能对超声波制备精细水煤浆过程进行监控的装置。

背景技术：

水煤浆是一种以煤代油的产品，粒度小于10μm的精细水煤浆加入柴油和添加剂可作为内燃机燃料。采用超声波进行强化处理是精细水煤浆制备的一种先进工艺。但是以往进行水煤浆制备过程监控使用的分散式仪器或单片计算机的功能和性能都达不到超声制备精细水煤浆过程监控的要求，特别是对超声振荡的频率不能进行实时控制，影响水煤浆的品质；而通用计算机体积大、功率消耗高、抗干扰性能差，不适合安装于水煤浆制备现场。

实用新型内容：

为了克服现有水煤浆制备过程监控设备功能少、性能差或者不适合安装在工业现场的不足，本实用新型提供一种采用嵌入式计算机的新型超声波强化制备精细水煤浆过程监控装置，不仅适合安装在水煤浆制备现场，还能对水煤浆的压力、温度、液位、流量等参数以及超声波振荡频率实时进行智能控制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在印刷电路板上，模数转换芯片、计数器芯片、存储器芯片、串行通信芯片、网络通信芯片、数模转换芯片分别与嵌入式计算机微处理器相连，DDS(direct digital synthesizer——直接数字频率合成)芯片分别与微处理器和印刷电路板外的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor——绝缘栅双极型功率管)驱动模块相连；IGBT驱动模块与逆变器相连，整流滤波模块与逆变器相连。在嵌入式计算机微处理器控制下模数转换芯片采集水煤浆液位、温度和压力信号，串行通信芯片读取水煤浆粒度信号；计数器芯片采集水煤浆流量信号；数模转换芯片控制进料阀门、冷却器、出料阀门开闭和压缩机电机转速，使系统保持设定的容量、温度和压力，并输出合格产品；微处理器通过分析水煤浆制备系统各项参数确定DDS芯片的输出信号频率；DDS芯片输出的频率信号通过IGBT驱动模块和逆变器控制水煤浆加工的超声波振荡的频率。

本实用新型的有益效果是，对水煤浆制备过程实现自动监控，采用DDS芯片精确控制超声波强化处理水煤浆的振荡频率，能在最短时间内用最低能耗达到精细水煤浆粒度及其分布曲线的要求；采用嵌入式计算机结构比使用普通计算机体积小、功率消耗低、可靠性高、抗干扰性强，适合工业现场安装应用。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理图。

图中1.模数转换芯片，2.控制信号线，3.数据信号线，4.数据信号线，5.串口通信芯片，6.网络通信芯片，7.数据信号线，8.数据信号线，9.控制信号线，10.数模转换芯片，11.印刷电路板，12.频率信号线，13.驱动器，14.驱动信号线，15.逆变器，16.整流滤波器，17.电力信号线，18.直接数字频率合成芯片，19.数据信号线，20.控制信号线，21.微处理器芯片，22.控制信号线，23.存储器模块，24.地址信号线，25.数据信号线，26.控制信号线，27.数据信号线，28.计数器芯片。

具体实施方式：

在印刷电路板上型号为MAX1290ACEI的模数转换芯片(1)与型号为AT91RM9200的微处理器(21)相连，采集水煤浆温度、压力和液位信号。型号为MAX3232的串行通信芯片(5)与微处理器相连，通过RS232串口通信读取外部激光粒度仪的粒度数据。型号为MAX5154的数模转换芯片(10)与微处理器相连，输出冷却器、压缩机和阀门控制信号，当温度高于设定值时打开冷却器降低温度；当压力偏离设定值时通过变频调速器调节压缩机电机转速达到设定的压力(输出控制量的值由模糊PI算法确定)；当液位不足时打开进料阀门输入原料；当粒度达到要求时打开出料阀门输出成品。型号为82C54的计数器芯片(28)与微处理器相连，采集精细水煤浆成品的流量信号。存储器模块(23)中，型号为HY57V561620的同步动态随机访问存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)与微处理器相连，存储运行过程中的程序和数据；型号为K9F1208DOA的非易失存储器(FLASH)与微处理器相连，存储操作系统、程序代码和控制规则库数据。型号为DM9161的网络通信芯片(6)与微处理器相连，将输出的水煤浆流量和水煤浆制备过程的其它参数一起通过计算机网络传送到远程监控中心。型号为AD9852的DDS芯片(18)与微处理器相连，输出频率信号，当水煤浆制备系统单位时间产量低于预定值时微处理器调整超声波振荡的频率，以提高生产效率。调整频率时微处理器通过串行外围接口(SPI-Serial Peripheral Interface)将数字频率信号写DDS芯片的频率寄存器；DDS芯片生成所需要频率的正弦波信号，通过型号为2SD106A的IGBT驱动模块(13)输出到逆变器(15)；逆变器采用型号为BSM15GD120DN2的IGBT模块；型号为FARM2C21的整流滤波模块(16)对来自电网的工频交流电经过整流滤波以后输出到逆变器，逆变器将高频交变电流提供给外部的超声波换能器对水煤浆进行超声强化处理。