锅炉控制系统和仪表.

第1章 绪 论

1.1课题背景

根据国内实际情况和环保问题的考虑和要求，燃烧锅炉由于污染并效率不高，已经逐渐被淘汰；燃油和燃气锅炉也存在着燃料供应不方便和安全性等问题。因些在人口密集的居民区、旅馆、医院和学校，电加热锅炉完全替代燃煤、燃油、燃气锅炉。

自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪表，并在各行广泛应用。

电加热锅炉采用全新加热方式，它具有许多优点，使其比其他形式的锅炉更具有吸引力：

(1) 无污染。不会排放出有害气体、飞尘、灰渣，完全符合环保方面的要求。

(2) 能量转化效率高。加热元件直接与水接触，能量转换效率很高，可达95%以上。

(3) 锅炉本体结构简单，安全性好。不需要布管路，没有燃烧室、烟道，不会出现燃煤、燃油、燃气的泄漏和爆炸危险。

(4) 结构简单、体积小、重量轻，占地面积小。

(5) 启动、停止速度快，运行负荷调节范围大，调节速度快，操作简单。由于加热元件工作由外部电气开关控制，所以启停速度快。

(6) 可采用计算机监控，完全实现自动化。其温度的控制都能通过微控制芯片完成，使锅炉的运行完全实现自动化，最大程度地将控制器应用于传统的锅炉行业。

本课题主要研究锅炉温度的过程控制。新型锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温供水。

随着计算机和信息技术的高速发展，单片机广泛的应用于工业控制中。工业控制也越来越多的采用计算机控制，在这里我们采用51系列单片机来做控制器。

锅炉dcs控制系统

锅炉DCS控制系统

锅炉是工业生产中常见的热能设备，它能将水加热为蒸汽，为生产提供所需的热能。为了提高锅炉的安全可靠性以及运行效率，人们研发出了锅炉DCS控制系统。

锅炉DCS控制系统是一种基于分散控制系统（DCS）的设备，它采用先进的技术与算法，对锅炉的生产过程进行监控与控制。它包括硬件与软件两个方面的内容，通过自动化的手段来实现对锅炉的精确控制。

锅炉DCS控制系统的硬件部分主要包括主机、控制柜、仪表、传感器等设备。主机是整个系统的核心，它负责处理各种控制指令，并将结果传达给其他部件。控制柜是主机的辅助设备，用于集中管理和监控系统的运行状态。仪表是系统的感知器，它能够对温度、压力、流量等参数进行测量和监测。传感器是主机的数据输入设备，它能够将现场的物理量转化为电信号，并传输给主机进行处理。

锅炉DCS控制系统的软件部分主要包括操作系统、数据处理程序以及控制算法等。操作系统是系统的管理者，它能够协调各个组件间的工作，确保整个系统能够正常运行。数据处理程序是系统的大脑，它能够对传感器采集到的数据进行处理和分析，从而生成相应的控制策略。控制算法是系统的决策者，它能够根据所设定的目标和约束条件，自动调节锅炉的工作参数，以达到最佳的运行状态。

锅炉DCS控制系统的优势主要体现在以下几个方面：

首先，锅炉DCS控制系统能够实现对锅炉的智能化控制。通过采集和处理大量的实时数据，系统能够准确地判断当前的工作状态，并根据设定的控制策略，自动调整相关参数，以实现最佳的控制效果。

其次，锅炉DCS控制系统能够提高锅炉的安全性。系统能够实时监测锅炉的工作状态和各种异常情况，并在发生故障时自动切换到备用设备，以保证生产过程的连续性和安全性。 再次，锅炉DCS控制系统能够提高锅炉的能源利用率。通过对锅炉的工作参数进行优化调整，系统能够使得锅炉的能源利用率达到最高，从而实现能源的节约和环境的保护。

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摘要

锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分 散.管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降 低了效率。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全. 稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质.减少设备损耗和 运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。

锅炉汽包水位髙度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产 来说尤其是这样。因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小， 水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。在现代锅炉操作中， 即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进 行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆 管。无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。

维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正

常运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸 汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时 会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的 结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水 冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。这些后果都是十分严重的。随着锅炉容量的增 加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位实现自动调节提出 了迫切的要求。

汽包水位的控制是锅炉控制的一个难点，目前，对汽包水位控制大多采用常规PID 控制方式，传统的常规PID控制方式是根据控制对象的数学模型建立，由于锅炉水位系 统存在非线性.不确定性时滞和负荷干扰.非最小相位特征等，其精确的数学模型往往 无法获得而且常规PID控制的参数是固定不变的，难以适应各种扰动及对象变化，其控 制效果往往难以满足要求，控制效果不理想。

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