基于单片机汽包水位控制系统的设计毕业设计（论文）

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1、山东科技大学泰山科技学院学士学位论文1.绪论1.1锅炉发展概述锅炉作为一种把煤、石油或天然气等化石燃料所储藏的化学能转换成水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都能扮演着极其重要的角色。国外的锅炉控制工业50～60年代发展最快，70年代达到高峰。伴随着控制理论和控制技术的发展，锅炉自动化控制的水平也在逐步提高。锅炉的自动化控制经历了三四十年代单参数仪表控制、四五十年代单元综合参数仪表控制以及六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。随着第一台计算机在控制中的应用以及此后计算机和通信技术的迅猛发展，计算

2、机逐渐进入了锅炉控制领域并正在成为这一领域的主要角色。我国的锅炉工业是在新中国成立后才建立和发展起来的，随着生产的发展，锅炉日益广泛的应用于工业生产的各个领域，成为发展国民经济的重要的热工设备之一。电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。各种工业的生产性质与规模不同，工业和民用采暖的规模大小也不一样，因此所需的锅炉容量、蒸汽参数、结构、性能方面也不尽相同。锅炉是供热之源，锅炉机器设备的任务在于安全、可靠、有效地把燃料的化学能转化成热能，进而将热能传递给水，以生产热水和蒸汽。为

3、了提高热量及效率，锅炉向着高压，高温和大容量等方向发展。近年来随着电子产品的降价及自动化生产线工艺控制连续稳定优势的凸现，越来越多的企业准备将自己的核心生产线改成全自动化生产线或者对个别关键工艺参数采用自动控制。工业应用自控技术在中国的推广较晚，但近年来发展较快。国内现在做汽包水位控制系统设计的67山东科技大学泰山科技学院学士学位论文公司很多，但能够集工艺要求、自动化技术和电气技术三者于一体的设计不多。1.2锅炉汽水系统简介如图1-1所示，经过处理后的水通过给水母管在给水调节器调节作用下，流经省煤器被加热后送入汽包，

4、然后又在汽包和管束系统中进行自然对流交换，汽包产生的蒸汽在上汽包中分离，从主汽管流出，在过热器中进一步加热形成过热蒸汽后流向分汽缸，以便用于工业生产及其他用途。图1-1锅炉的汽水系统1.3课题的提出背景及意义由于历史条件的原因，我国的锅炉生产自动化程度长期以来一直都较发达国家落后许多。目前运行的各类工业锅炉有50多万台，其中相当一部分还在使用常规仪表进行控制.有的甚至还处在人工加常规仪表的半自动控制状态。这样不仅难以做到平稳操作，安全生产也没确定的保证，工人的劳动强度大，生产条件差。工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛

5、的热能动力设备，锅炉汽包水位平衡是保证锅炉安全生产运行的必要条件，67山东科技大学泰山科技学院学士学位论文也是锅炉正常生产运行的重要指标之一。水位过高会影响汽水分离产生蒸汽带液现象影响汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水和含盐量过大，使过热器受热面结垢甚至破坏，影响机组的正常运行和经济性指标。若汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，导致水冷壁供水不足而烧坏，可能造成重大锅炉事故。工业锅炉汽包水位控制的任务是跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位在工艺允许的范围内。本文提出并实现了基于单片机的锅炉水位控制系统。它采用智

6、能控制，并借助单片机的简单廉价优势，保证水位控制的准确性，保证锅炉运行的安全可靠运行，有效减轻了运行工作人员的工作强度和人为因素的影响，最终取得良好的控制效果。2.锅炉汽包水位的测量研究2.1锅炉汽包水位测量及保护的重要意义汽包水位是锅炉运行的重要参数，它直接影响锅炉运行的安全性和经济性：汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成汽包出口蒸汽水分过多，使蒸汽中的含盐量增加，该蒸汽通过过热器时，一部分盐份沉积在管子内壁上，使传热阻力增加，管壁温度升高，造成钢材强度降低，加速钢材蠕变，甚至超温爆管，不合格的蒸

7、汽进入汽机膨胀做功后，压力逐渐降低，盐份在蒸汽中的溶解度减小，析出的盐份沉积在汽机的流通部分，使蒸汽的流通截面减小，导致汽机出力和效率的降低，另外蒸汽中的水分过多也会使过热蒸汽温度急剧下降，造成汽轮机末级带水，严重时可造成汽轮机水冲击。汽包水位过低，会造成下降管带汽，影响锅炉水循环的正常工作，可能导致水冷壁管过热而爆管。因此，准确可靠的测量汽包水位、配置合理可靠的水位保护装置在任何时候都是67山东科技大学泰山科技学院学士学位论文工业锅炉控制的重要课题之一。2.2锅炉汽包水位的常用测量方式对于大型锅炉汽包水位测量，我们

8、常用的方式主要有三种：连通管式就地水位计、电接点式水位计、差压式水位计。2.2.1连通管式就地式水位计图2-1连通管式就地水位计简图连通管式就地水位计测量水位的原理如图2-1所示。它通过连通管直接测量汽包水位，是测定汽包水位最可靠的手段。其缺点是不能远传水位指示值，随着机组容量的增大，锅炉参数越来越高，对于高压、超高压、亚临界参数锅炉，其测量指