粉体静电在线监控系统设计

论文摘要

石化行业中，粉体静电放电会引发火灾、爆炸等事故，因此，粉体处理作业过程中带电量的有效实时在线监控，一直是静电研究领域十分关注的前沿课题。本文设计了适用于石化企业粉体输送现场的粉体静电在线监控系统。文中主要介绍了粉体静电的测量原理、监控系统的整体构成、工作原理及监控功能的实现等。该监控系统由现场的定容式粉体静电监测仪和控制室内的监控机两部分组成，其中，粉体静电在线监测仪的设计包括管道旁路中法拉第筒结构的定容电荷室的机械结构设计及实现粉体静电采样的信号调理电路和数据采集、通信电路的设计。上位机采用组态王作为监控软件，设计了相应的监控界面，并依据Modbus协议，控制粉体静电监测仪进行采样，以荷质比方式实现粉体静电电荷的实时、在线、远程监测和控制。该监测系统弥补了手动方式监测粉体静电电量的不便以及监测其它静电参数时精度不高的缺点，能有效地避免石化行业中的燃烧、爆炸等重大事故的发生。并且比用DCS系统或其它国外组态软件花费低，具有非常好的应用前景。多次的粉体静电采样实验表明，粉体静电在线监测仪对于经过定长管道下落的粉体静电采样信号波形具有较好的重复性，表明本监控系统方案是可行的，具有一定的推广意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 粉体静电检测技术对石化企业的重要意义
• 1.2 粉体静电检测技术的发展及现状
• 1.3 粉体静电检测的主要方法
• 1.4 静电测量和试验的特点
• 1.5 本课题的研究目的及意义
• 1.6 创新点
• 第二章 粉体静电的测量原理
• 2.1 粉体介质的起电原理
• 2.1.1 粉体静电的产生
• 2.1.2 影响粉体静电测量的主要因素
• 2.2 静电荷质比的测量
• 2.3 本章小结
• 第三章 粉体静电在线监控系统设计
• 3.1 监控系统的构成
• 3.2 监控系统的工作过程设计
• 3.3 监控系统功能设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 粉体静电在线监测仪设计
• 4.1 粉体静电监测仪的机械结构设计
• 4.2 粉体静电监测仪电路设计
• 4.2.1 信号调理电路的设计原则
• 4.2.2 电荷-电压转化及过压保护电路设计
• 4.2.3 电压连续积分电路设计
• 4.2.4 电压放大电路设计
• 4.2.5 二阶低通滤波电路设计
• 4.2.6 信号调理电路的合理性分析
• 4.2.7 A/D转换电路的设计
• 4.2.8 通讯电路的设计
• 4.2.9 电磁阀控制电路的设计
• 4.2.10 电源电路的设计
• 4.3 电磁阀的选用
• 4.4 粉体静电消除器的选用
• 4.5 本章小结
• 第五章 粉体静电在线监控系统软件设计
• 5.1 静电监控系统工作过程设计
• 5.2 基于Modbus协议的数据通信的实现
• 5.2.1 Modbus协议
• 5.2.2 Modbus协议帧格式
• 5.2.3 Modbus功能码
• 5.2.4 Modbus错误校验方法
• 5.3 Modbus协议在静电监控系统中的应用
• 5.4 基于组态王的监控程序设计
• 5.4.1 组态王软件
• 5.4.2 组态王的特点
• 5.4.3 组态王监控功能的实现
• 5.4.4 组态王监控界面的设计
• 5.4.4.1 主控界面的设计
• 5.4.4.2 数据库查询界面的设计
• 5.4.4.3 数据报表界面的设计
• 5.4.4.4 趋势曲线界面的设计
• 5.4.4.5 报警和事件界面的设计
• 5.5 本章小结
• 第六章 粉体静电监测实验
• 6.1 实验系统构成
• 6.2 实验方法及过程
• 6.3 试验数据及结论
• 6.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书