发布时间 : 星期三 文章电站锅炉水位控制系统设计开题报告 - 图文更新完毕开始阅读ea954424192e45361066f5bc
本科毕业论文（设计）开题报告
姓 名： 学 号： 学 院：
机电学院
专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 指导教师： 开题日期：
B0801
2011年11月16日
毕业论文（设计）题目 课题来源 一、课题的研究意义 电站锅炉水位控制系统设计 □科研 √应用 □教学 □其它 成果类别 √论文 □设计 （选题的目的、依据，课题的理论意义和现实意义） 锅炉是一种受压又直接受火的特种设备，是工业生产中的常用设备。对锅炉生产如果操作不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故。轻则停炉影生产，重则造成爆炸，造成人身伤亡，损坏厂房、设备，后果十分严重。因此，锅炉的安全问题是一项非常重要的问题，必须引起高度重视。工业锅炉中最常见的事故有：锅炉缺水，锅炉超压，锅内满水，汽水共腾，炉管爆破等等。其中以锅炉缺水事故比例最高。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉水位控制在锅炉设备控制系统中的重要作用。 维持锅炉水位在规定的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。水位过高，会影响汽水分离效果，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。水位过低，则可能造成水的极速蒸发，汽水自然循环破坏，局部水冷管壁被烧坏，严重时造成爆炸事故。因此，锅炉水位必须严加控制。 随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对给水控制提出了更高的要求。随着锅炉容量的增大，锅炉负荷变化对水位的影响加剧了。另外，锅炉工作压力的提高，使给水调节阀和给水管道系统相应复杂，调节阀的流量特性更不易满足控制系统的要求。因此，随着汽包锅炉朝着大容量、高参数的发展，给水系统采用自动控制是必不可少的，它可以保证水位控制的准确性，保证锅炉运行的安全可靠，而且大大减轻运行工作人员的工作强度，减少人为因素的影响。从经济性和实用性两个方面考虑，我们采用8051单片机对汽包锅炉水位进行控制。 若能实现水位自动控制，则可以大大减少人力资源，同时很大程度上提高锅炉的可靠性。
二、课题研究的主要内容： （课题研究的重点和在研究过程中要解决的关键问题，所要实现预期成果） 1．课题研究的重点 采用三冲量水位控制系统，以锅炉水位为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，给水流量为控制器的反馈信号，采用单片机的控制，是锅炉水位维持在正常范围之内，当水位超过上限或下限时，能及时报警并采取相应的措施。通过设计，可充分体现三冲量控制系统的优越性，结构先进合理，能耗小，扩展灵活，便于维护，并且可靠性高，而且还极大地提高了企业的生产效率和经济效益，总动化程度高，大大降低了操作者劳动强度，降低了成本，综合性强，实用性好，保障锅炉正常运行。 2．主要设计内容 本课题研究的是锅炉汽包水位的控制方法，根据要求设计了单片机控制锅炉汽包水位的系统，主要包含的研究内容如下： (1)了解锅炉汽包水位的发展及其现状。 (2)掌握锅炉水位控制系统的基本知识。 (3)熟悉相关硬件和软件知识，再结合实际设计出锅炉水位检测系统的硬件框架和软件流程。 3.拟解决的关键技术 (1) 如何实现锅炉汽包水位系统的硬件设计。 (2) 如何实现系统的软件设计。 (3) 如何实现系统的抗干扰设计。 4.实现的预期成果 通过本次设计，可以使锅炉水位维持在正常范围之内。当超过上限或者下限时，能及时报警并采取相应的措施，保障锅炉能够正常安全的工作。 三、课题的研究方法： （课题研究所采用的方法、技术路线以及研究思路等） 1.课题的研究方法与技术路线 （1）首先用变送器从汽包中采集到的物理参数转化为模拟信号。 （2）然后通过A/D转换器转换成8051单片机可识别的数字信号，将其送入8051单片机中进行处理。 （3）随后将输出信号再通过D/A转换器转换为模拟信号。 （4）最后将处理后的信号送入执行器，执行器通过电动执行机构和调节阀的
协同作用完成对汽包水位的调节工作。 2.课题的研究思路 单片机锅炉汽包水位控制系统主要是针对汽包水位控制的一种实际工程应用设计。在热力发电厂中以及用到热力设备的工厂中，汽包水位的控制对锅炉的安全运行极为重要，水位过高、过低都将引起蒸汽品质变坏或水循环恶化，甚至造成严重事故。尤其在机炉启停过程中，炉内参数变化很大，水位变化亦很大，水位的及时控制就更加重要了。因此，汽包水位控制是保证热力设备安全运行的必要条件。所以本设计可以使我们对汽包水位控制系统有一个比较基础的认识，同时又是对所学知识的一个巩固和创新。图2-1为单片机锅炉汽包水位控制系统的总体设计方案。 图2-1 单片机锅炉汽包水位控制系统设计方案图 本设计中对汽包水位进行压力、和差压的测量，通过电路转换为单片机可以处理的数字信号，经过软件运算，求出水位的高低并得出与正常水位的差值，再将其控制信号利用电路转换成模拟信号，通过执行器对汽包水位进行控制。 压力/差压变送器采用的是电容式压力/差压变送器WT-1151GP，由于其输出的是4～20mA标准电流，而A/D转换器接受的是0～5V标准电压，所以应该设计I/V电流电压转换电路，这样就可以接入A/D转换器了。 单片机采用MCS-51系列中的8051单片机，8051单片机及其小系统的设计是本设计中重要的组成部分。两个模拟信号接到8051之前需要将模拟信号转换为数字信号，所以选用的是8个模拟量输入通道的A/D0809，输出是8位数字输出接到8051单片机上。本设计有一个模拟信号输出接口，用来控制执行器从而调节汽包水位的高低，这中间需要一个将数字信号转换为模拟信号的环