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基于单片机的锅炉自动控制系统毕业论文.doc

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基于单片机的锅炉自动控制系统毕业论文.doc

河南科技学院机电学院1基于单片机的锅炉自动控制系统摘要本文介绍一种新型单片机控制的锅炉采暖自动系统的组成,工作原理及特点。对改造旧锅炉,提高自动化水平提供了一种有效的方法。关键字锅炉自动控制系统单片机AbstractAutomaticcontrolsystemisimportantguaranteeforrunofboiler.Thecompositionandworkprincipleandcharacteristicsofthermalautoregulatingsystemforboilerareintroducedinpaperwhichoffersaneffectivemethodformodificationonoldboilerandforheatefficiencyandcoalsaving.Keywordsboilerautoregulatingsystemsingleboardcomputer.1引言热水锅炉是目前广泛应用于居民住宅采暖的供热设备之一。供热系统示意图如图1所示。其工作原理是,热水锅炉将水进行加热,当水温达到要求时,启动循环水泵将供热管道的水进行加压循环,从而使住宅内的散热器升温达到采暖的目的。图1供热系统示意图在供热期间,由于供热管道有一定的水量损失,为保证供热质量,必须通过补水泵对锅炉进行补水。补水的原则是在设备和管道承压能力下保证系统水不汽化。传统的热水锅炉供热系统中,循环泵的启动和停止有由人工操作,而补水泵是由安装在回水管上的电接点压力表控制的。通过电接点压力表设定的回水管补水压力的上下限值,来控制补水泵的停止和工作。其中压力上限值应不大于管道和锅炉所承受的最大压力,压力下限值应保证系统水不汽化。这种补水控制有如下缺点(1)补水泵频繁启动和停止。(2)补水压力不恒定。(3)河南科技学院机电学院2工人劳动强度大,工作环境差。就各工业部门的现状来看,除研制新型节能锅炉以外,对现在旧设备进行技术改造,提高锅炉的自动化程度也是一项极其重要的途径。在设计锅炉自动调节系统方案时,考虑到现在市场上已经大量供应新器件,而且这些新器件具有功能更强大、运行更稳定、应用更简单额、升级更方便等优点,所以本系统采用新型80C592单片机和新型数字式传感器。系统对锅炉水位、蒸汽压力、经济燃烧等系统的热工过程实现自动调节功能。本系统通过面板操作,实现开工运行、参数显示、不停机进行参数修改和功能设置等。使锅炉的安全性、操作性大大提高。2系统组成图2系统组成图3系统功能(1)系统具有高低水位报警,由软件实现大小泵的控制来实现水位的自动调节。(2)系统具有高低压报警,由软件控制外围电磁阀和风机来实现压力的调节。(3)系统具有高低温报警,由软件控制外围电磁阀和风机来实现工作温度的需求。(4)系统具有无扰动手动切换控制以及紧急情况报警急停功能。4系统工作原理本系统是由信号采集装置,微控制单元,外围机电设备等组成。利用传感河南科技学院机电学院3器,采集锅炉的高低压,高低水位,高低极限水位以及温度信号,将这些信号传送到核心控制元件单片机进行判断,以控制外围相应设备。当系统所收集到的参数超过系统设定的安全参数时,系统可以自动急停控制,使锅炉停止工作。使锅炉安全稳定的工作,为了保证系统的稳定性,系统还采取了手动功能。正常工作时自动状态和手动状态操作可以随时无扰动切换。基于安全考虑,系统在运行开始时,首先要对高温、高压、高极限水位和高温、高压、低极限水位进行检测,若发现这些参数异常,系统会紧急报警并急停工作,保护设备。在常规运行中,当锅炉处于高压时,系统开始报警红灯亮并打开锅炉上的电磁阀1,释放部分水蒸汽,保证压力正常。当锅炉处于低压时,系统打开风机,使炉膛加热更快,使锅炉达到正常工作压力。当锅炉水位在低极限水位时,系统开始报警红灯亮,然后打开大泵,使锅炉水位快速增高。当达到低水位点时,大泵停,小泵开始工作。当达到高水位时,小泵停。若水位检测时发现水位点到达高水位极限时,系统报警红灯亮并急停,同时打开电磁阀2放水,待水位正常后系统开始工作。在温度采集时,若发现温度处于低温时,系统打开风机,加速炉膛燃烧,提高水温。若系统采集信号正常,绿灯亮。然后系统又循环重新检测控制。5系统设计5.1系统分析汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为1水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。2水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,在锅炉控制系统中必须对汽包水位有深入了解并在运行中严加控制。经研究表明(1)汽包水位不仅受汽包包括循环水管中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量蒸汽流量S和给水流量W。汽包水位在给水流量作用下的动态特性见图3。由于给水温度比汽河南科技学院机电学院4图3给水流量作用下水位阶跃响应曲线包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。因此,实际水位曲线如图中L线。即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。给水温度越低,时滞τ亦越大。(2)蒸汽流量作用下水位阶跃响应曲线在蒸汽流量S扰动作用下,水位的阶跃响应曲线如下图4所示。图4水位的阶跃响应曲线当蒸汽流量S突然增加时,从锅炉的物料平衡关系来看,蒸汽量S大于给水量W,水位应下降,但实际情况并非这样,由于蒸汽用量增加,瞬间必然导致汽包压力的下降。汽包内水的沸腾突然加剧,水中汽泡迅速增加,由于汽泡容积增加而使水位变化的曲线如图中L2所示。而实际显示的水位响应曲线L为L1L2。从图上可以看出,当蒸汽负荷增加时,虽然锅炉的给水量小于蒸发量,但在一开始时,

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