梁永健

摘要：現(xiàn)主要針對146C動態(tài)氣體校準儀的零氣泵24小時常開問題而設(shè)計的一個外圍控制器，實現(xiàn)零氣泵與146C校準儀的動作跟隨，從而達到延長儀器壽命與節(jié)省能源的目的。

關(guān)鍵詞：146C零氣泵控制器；設(shè)計；應(yīng)用

1 前言

2006年1月1日起，國家頒布實施了《環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，該標準的實施，進一步規(guī)范環(huán)境監(jiān)測制度，對自動監(jiān)測提出了更高的要求。連續(xù)長時間無故障運行和無人值守實現(xiàn)自動監(jiān)測和校準、自動數(shù)據(jù)傳輸?shù)缺O(jiān)測技術(shù)已在廣大監(jiān)測領(lǐng)域運行使用，由于自動監(jiān)測要求儀器設(shè)備長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，同時要求相關(guān)輔助設(shè)備長期運行來配合使用。這就對監(jiān)測儀器和輔助設(shè)備的質(zhì)量提出了更高的要求。但當初一些設(shè)計上的缺陷，諸如為實現(xiàn)無人值守而不得不常開的輔助設(shè)備所產(chǎn)生的能源消耗與設(shè)備耗損問題就有待我們?nèi)ソ鉀Q了。

2 針對146C配氣泵常開問題的淺析

2.1 長期運行，耗費不必要的電量

零氣泵作為146C的輔助設(shè)備，只有在146C進行零點、跨度等檢查和校準時才需啟動，其余時間都沒有運行的必要，但由于零氣泵是通過一條氣路連接到146C的零氣進氣口，這條氣路的各個環(huán)節(jié)均有漏氣的可能，這樣就算146C不工作，由于氣壓的慢慢減低，最終觸使零氣泵低于設(shè)定氣壓值時自動啟動，而146C一天只工作1小時左右，其余23小時的電量損耗都是非必要的。

2.2 長期運行，增加零氣泵泄水工作量

零氣泵運行一段時間，由于氣壓發(fā)生改變，濕度大的空氣容易在氣缸里凝露，積少成多就會變成水，這些水如果達到某個程度而沒有及時排掉就會影響零氣泵的正常運行，這就需要子站運營維護的工作人員定期對氣泵進行排水，所以24小時不間斷運行勢必增加工作人員巡檢的頻率和工作量。

2.3 頻繁動作，電流沖擊次數(shù)相應(yīng)增加

零氣泵在開通與關(guān)閉的瞬間都會對整個電路產(chǎn)生電流沖擊，雖然這個電流沖擊在配有穩(wěn)壓電源的子站里并沒有造成致命的威脅，但長期的通斷動作不可避免的會對電線電纜造成損耗，并對儀器的精密電子零件造成一些不必要的干擾。

2.4 運行過于頻繁，縮短泵體壽命

凡是電氣產(chǎn)品，在使用過程中就會產(chǎn)生自然損耗，這是由產(chǎn)品本身的電氣特性決定的，長期不必要的運行或使用都會縮短儀器的使用壽命，零氣泵本身在啟動過程中就會產(chǎn)生電流沖擊，造成對泵體的損耗，故此，頻繁的動作必然會縮短零氣泵的使用壽命。

3 零氣泵控制器的設(shè)計

3.1 零氣泵控制器的設(shè)計思路

我們的目的是讓零氣泵只有在146C工作時才運行，而其余時間處于非工作狀態(tài)，所以我們可以從電源供給這方面入手，當146C工作時我們對零氣泵供電，而在146C非工作狀態(tài)時切斷對零氣泵的供電，這樣一來就實現(xiàn)了我們要達到的效果。而對于電源的通斷問題，使用現(xiàn)有開關(guān)繼電器技術(shù)很容易就得到解決。現(xiàn)在問題就在于如何讓繼電器跟隨146C的動作而動作呢，所以我們還是必須得從146C儀器本身著手，找出一個146C與開關(guān)繼電器之間的關(guān)聯(lián)信號便可解決問題。

3.2 146C輸出信號的獲取

經(jīng)研究，146C本身具有一個EXRERNAL SOLENOIDS功能，這在146C儀器后面板上能看到上下兩排共16個I/O針口，這是146C本身為驅(qū)動外圍設(shè)備而預(yù)留的設(shè)計，只要在146C上把對應(yīng)SOLENOID與Gas A，B，C，OZON，PER等關(guān)聯(lián)，當146C進行某個項目的零點或跨度檢查時對應(yīng)的I/O口就會輸出一個24V的直流電壓。Solenoid與面板后點的針腳對應(yīng)關(guān)系如圖2。

在SERVICE的狀態(tài)下進入EXTERANL SOLENOIDS菜單如圖1，按照圖1的指令設(shè)置，當146C對Gas A進行校準時，SOL1就會動作（大寫字母表示動作，小寫字母表示不動作），對應(yīng)的PIN1與PIN9之間就會輸出一個24V的直流電壓，同樣當146C對Gas B進行校準時，SOL2就會動作，這時PIN2與PIN10之間就會輸出一個24V直流電壓，按照這個原理，我們只需按照圖1所示把SOL 8與ABCOP（大寫字母）關(guān)聯(lián)，這樣無論146C對Gas A，B，C，OZON，PER任意一個進行校準，均會引起SOL 8的動作，對應(yīng)的PIN8與PIN16之間就會輸出24V的直流電壓。此時，只要我們在PIN 8與PIN16之間引出兩條導(dǎo)線作為信號線，那么146C的輸出信號問題就解決了，剩下的就留給開關(guān)繼電器電路的設(shè)計了。

3.3 開關(guān)繼電器的電路設(shè)計

利用開關(guān)繼電器設(shè)計一個電源開關(guān)并不難，只要我們針對現(xiàn)有條件選擇一個適當?shù)睦^電器，并按要求接好外圍電路就行?；谖覀儚?46C動作時能得到一個24V的直流電壓輸出，我們選取了一只直流固態(tài)繼電器，規(guī)格是Input： 5V～32V（DC），Output：600V（AC）/50A。電路示意圖如圖3，當146C對某一個氣體項目進行校準時，146C面板后面對應(yīng)的I/O端輸出一個24V電壓，該電壓連接到繼電器的信號端并使繼電器動作，常開開關(guān)閉合，電源接通。當146C停止工作，I/O輸出電壓為0，繼電器開關(guān)斷開，電源切斷。至此，一個零氣泵控制器就完成了。

4 實際應(yīng)用與運行效果

該零氣泵控制器自2009年6月在中山市各子站運行使用以來，均沒有出現(xiàn)異常情況，對146C的正常校準工作完全沒有影響，不動作或誤動作的情況尚沒有發(fā)現(xiàn)，表1是中山市各子站的校準情況統(tǒng)計，在現(xiàn)場安裝時我們對每個控制器都進行了不下10次的測試，不動作或誤動作率均為零，在長達兩個月的運行情況來觀察，零氣泵控制器均能跟隨146C正常動作，并沒有出現(xiàn)因為零氣泵的不動作而引起校準嚴重超上限的問題。而且安裝該控制器后，零氣泵的積水量較以前明顯減少，使得維護人員的工作量大大減少。至于用電量的節(jié)省我們未能在子站月耗電量中以數(shù)字形式獨立統(tǒng)計出來，但從直觀的一天運行24小時到一天只運行1小時的改變來看，能源的節(jié)省是不可置否的。最重要的是大大延長了零氣泵的使用壽命。

5 結(jié)束語

本設(shè)計的初衷本身就來自對自動監(jiān)測技術(shù)在實際應(yīng)用中產(chǎn)生的問題的一種思考，或者說是一種解答。環(huán)境監(jiān)測的出發(fā)點就是時刻對大環(huán)境進行一個實時的觀察和監(jiān)督，當環(huán)境發(fā)生了不為人們察覺的變化時給予社會大眾的一個提醒或預(yù)警信號，使得人們的生活與發(fā)展時刻能與環(huán)境和諧長遠地共存。所以環(huán)境自動監(jiān)測的出發(fā)點的正確的，但倘若在自動監(jiān)測中產(chǎn)生了一些不必要的資源能源浪費，反過來污染了環(huán)境，那么就會本末倒置，有違初衷。本設(shè)計應(yīng)用的都是基本的電路知識和通俗易懂的理論，在實現(xiàn)和推廣方面都易于讓業(yè)界接受，成本不大的投入?yún)s實現(xiàn)了資源優(yōu)化配置，這在環(huán)境保護自動監(jiān)測工作方面是具有積極意義的，如何在節(jié)省資源的前提下完成環(huán)境監(jiān)測工作亦是環(huán)境保護應(yīng)該要做到的。

參考文獻

[1]Thermo Environmental Instruments.Model 146C Instruction Manual[Z].

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