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1、摘要热电厂锅炉的燃烧操纵对整个发电过程的安全性与经济性起着重要的作用， 因此对它高效率的操纵是现在热电厂的一个重要任务。本文通过对整个燃烧系统 的分析和研究，分别确定了锅炉燃烧操纵系统中的主蒸汽压力操纵系统和炉膛负 压操纵系统的操纵方案，然后对其操纵规律及参数进行选择和整定。在外表选型 时，采纳了先进的数字式外表，并利用 AT89S51 单片机设计了一套智能燃烧操 纵系统,给出了硬件电路和软件流程图。该操纵器以新型的 AT89S51 单片机为核 心,采纳模糊 PID 算法进行运算和操纵,不但能够实现对模拟、数字信号进行采样 和处理,而且还能够完成状态检测和操纵、报警以及故障处理等功能。该操纵系
2、 统具有速度快、精度高、可靠性高和硬件结构简单的特点。最后可达到锅炉安全、 经济、高效的运行。关键词:热电厂；锅炉燃烧；单片机；操纵AbstractThermal power plant boiler combustion control plays an important role in security and economy of the entire power generation process, the control of its high efficiency thermal power plant is an important task. In this paper,
3、the analysis and study of the entire combustion system, the boiler combustion control system, main steam pressure control system and the furnace pressure and control system control program, then its control law and parameter selection and tuning. Instrument selection, using advanced digital instrume
4、nt, and using the AT89S51 microcontroller design an intelligent combustion control system, given the hardware and software flow chart. The controller to the new AT89S51 MCU as the core, the use of fuzzy PID algorithm for computing and control, not only can be analog, digital signal sampling and proc
5、essing, but also to complete the state detection and control, alarm and fault handling functions. The control system has a fast, high precision, high reliability and a simple hardware structure. Finally, you can reach the boiler safe, economical and efficient operation.Keywords: heat and power plant
6、; boiler combustion; microcontroller; control名目1 绪论 11.1 研究背景 11.2 研究意义 11.3 国内外研究现状 21.4 要紧研究内容 32 燃煤锅炉系统的总体设计方案42.1 锅炉燃烧的生产工艺42.2 燃煤锅炉系统操纵设计方案52.2.1汽包水位操纵 62.2.2炉膛负压操纵 72.2.3蒸汽压力操纵 82.2.4炉膛温度操纵系统 93 温度操纵系统硬件电路设计 113.1 单片机的介绍和芯片的选型 113.1.1单片机简介 113.1.2芯片的选型 123.2 AT89S51单片机的差不多结构123.2.1 AT89S51单片机的
7、要紧特点123.2.2 AT89S51单片机的引脚介绍133.3 DS18B20温度传感器153.4 系统硬件电路设计 173.4.1单片机最小系统电路173. 4. 2显示电路183.4.3温度操纵及报警电路193.4.4 DS18B20温度传感器电路194 温度操纵系统软件设计204.1 系统软件设计整体思路204.2 系统程序流图 214.2.1 系统主程序214.2.2 读出温度子程序224.2.3 复位、应答子程序234.2.4 写入子程序244.3 系统调试255 总结26致谢 27参考文献28附录： 291 绪论1.1 研究背景我国的火力发电厂以煤为要紧燃料，煤的成本占整个发电成
8、本的 70%以上。 锅炉作为电厂实现能量转换的要紧设备，是火力发电机组的一个重要组成部分， 其运行水平和效率对整个火力发电厂的运行经济性具有重大阻碍。以一台 300MW 的机组为例，其锅炉每小时燃煤约 120 吨，若使燃烧效率提高 1%，以 年运行7000 小时运算，共可节煤 8400 吨，若每吨煤按 220元运算，则一年可节 约 184.8 万元。同时由此产生的有害气体和烟尘等污染物的排放所产生的环境效 益更是无法用金钱衡量的。目前我国发电厂中仍存在大量中、高压参数的高能耗 锅炉，尽管在300MW和600MW的主力机组中以亚临界和超临界压力的大容量 锅炉为主，但由于设备本身以及运行操纵等方面
9、的缘故，在供电耗煤和燃煤效率 等要紧经济指标上与世界先进水平还有较大差距。在所有发电方式中，火力发电是历史最久的，也是最重要的一种，且火力发 电在近几年依旧主流的，因为我国的经济状况决定了我国采纳什么样的能源措 施。1.2 研究意义热力电厂的一系列系统和生产流程和生产工艺，这些大致能够分为水处理系 统、锅炉燃烧系统、汽轮机发电系统、供配电系统、如此大的四个系统，其中锅 炉是发电过程中必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既能够驱动透 瓶，又能够作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不 断增大，作为动力和热源的锅炉，也向着大容量、高参数、高效率的方向进展。锅炉的操纵要紧分
10、为两大部分:燃烧操纵系统和汽包水位操纵系统。汽包水 位一样采纳三冲量操纵，能达到较好的操纵成效，而锅炉的燃烧过程，是一个多 参数、多回路、非线性、大滞后、强祸合的操纵系统，较难操纵。因此，自二十 世纪九十年代以来，随着超大型可编程操纵器的显现和模糊操纵，国外就将自适 应操纵等智能操纵算法技术应用于锅炉的操纵。使锅炉操纵水平大大提高，实现 了锅炉优化操纵。国内研究锅炉自动操纵尽管现在也比较成熟，但要紧是外表显 示、报表打印等功能，操纵水平有限，可靠性不够高。和国外锅炉自动操纵比较 仍存在一定的差距。1.大多数现有的锅炉操纵系统可操纵的要紧依旧开关量设备，如风机、炉排 和水泵的开关或者阀门操纵。不
11、能对它们精确连续调剂，使操纵手段单一，操纵 精度低。2.锅炉操纵系统的的操纵方案不够合理，锅炉操纵器一旦显现故障，只能采 取系统断电处理，进行人工操作。若锅炉系统中的传感器、变送器等设备显现故 障时，温度、压力等参数就无法达到设定值。因此，本文依照热电厂锅炉操纵流程，以 AT89S51 单片机为核心设计了一 种火电厂锅炉燃烧煤空比的操纵系统。目的是提高电厂燃煤锅炉的操纵水平。节 约能源，降低环境污染。系统采纳模糊 PID 算法进行运算和操纵,不但能够实现 对模拟、数字信号进行采样和处理,而且还能够完成状态检测和操纵、报警以及 故障处理等功能。该操纵系统具有速度快、精度高、可靠性高和硬件结构简单
12、的 特点。最后可达到锅炉安全、经济、高效的运行。1.3国内外研究现状锅炉的自动化操纵从上世纪三、四十年代就开始了，当时大都为单参数外表 操纵，进入上世纪五十年代后，美国、前苏联等国家都开始进行对锅炉的操作和 操纵的进一步研究。但由于当时科技进展的局限性，对锅炉的操纵要紧停留在使 用汽动外表（泡括汽动单元组合外表和汽动基地式外表）的时期，而且大多数锅炉 只是检测工艺参数，不进行自动操纵。到上世纪六十年代，在发达国家，锅炉的 操纵要紧以电动单元组合外表（相当于我国的DDZ-II, DDZ-III外表）检测与操 纵，依旧以检测报警为主，操纵为辅助功能。到了上世纪七十年代，随着运算机 技术和自动操纵技
13、术理论的进展，使得锅炉的运算机操纵成为可能。专门是近一、 二十年来，随着先进操纵理论和运算机技术的飞速进展，加之运算机各种性能的 不断增强，价格的大幅度下降，使锅炉应用运算机操纵专门快得到了普及和应用。 许多发达国家都相继开发出了锅炉运算机操纵系统。如 今在 国 外，锅炉的操 纵己差不多实现了运算机自动操纵，在操纵方法上都采纳了现代操纵理论中的最 优操纵、多变量频域、模糊操纵等方法，因此，锅炉的热效率专门高、锅炉运行 平稳，而且减少了对环境的污染。在国内，由于经济技术条件的限制，中小企业 锅炉设备水平一直比较落后，大多数中小型锅炉水平差不多上停留在手动和简单 外表操作的水平。国内供热锅炉燃烧系
14、统自动操纵大多在燃油和燃气锅炉上实现的，关于燃煤 锅炉，在自动操纵研究方面总是得不到中意的成效，存在的要紧问题是滞后问题。 近几年变频技术在我国的应用领域越来越广，在锅炉操纵方面也有应用，要紧有 三种形式，全自动变频定压；锅炉鼓、引风机变频操纵；循环泵变频操纵, 对系统进行质调剂。三种形式均有独立应用的范例，也有组合应用，但要紧是以 人工操纵为主，节能成效仍旧取决于司炉人员的体会，水平和责任意识。1.4 要紧研究内容此系统要紧以单片机为操纵器，并对显示电路，温度检测电路，报警电路， 执行电路等进行具体设计，以实现锅炉温度的操纵。（1）燃煤锅炉燃烧操纵系统总体方案设计。（2）选用合适的单片机，设
15、计出功能结构图。（3）设计燃煤锅炉燃烧操纵系统程序流程图。（4）进行相应的程序编制。2 燃煤锅炉系统的总体设计方案2.1 锅炉燃烧的生产工艺热力发电厂是利用煤燃烧的化学能产出电能的工厂，即为燃料的化学能f蒸 汽的热势能f机械能f电能。在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能，在汽 轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能，在发电机中机械能转变为电能。 炉、机、电是火电厂中的要紧设备，亦称三大主机。辅助三大主机的设备称为辅 助设备简称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统，如图2.1 锅炉 燃烧流程图所示。热力发电厂的原料确实是原煤。原煤用车运送到发电厂的储煤场，再用输煤皮带输送到煤斗。再
16、从煤斗落下由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并同时输送热空 气来干燥和输送煤粉。最后送入锅炉的炉膛中燃烧。燃料燃烧所需要的热空气由 送风机送入锅炉的空气预热器中加热，预热后的热空气，通过风道一部分送入磨 煤机作干燥以及送煤粉，另一部分直截了当引至燃烧器进入炉膛。燃烧生成的高 温烟气，在引风机的作用下先沿着锅炉的倒“U”形烟道依次流过炉膛，水冷壁 管，过热器，省煤器，空气预热器，同时逐步将烟气的热能传给过热器，省煤器， 空气预热器以及空气，自身变成低温烟气，经除尘器和脱硫装置的净化后在排入 大气。煤燃烧后生成的灰渣，其中大的灰子会因自重从气流中分离出来，沉降到 炉膛底部的冷灰斗中形成固态渣，最后由排渣装置排入灰渣沟，再由灰渣泵送到 灰
