锅炉系统毕业论文

锅炉系统毕业论文（精选8篇）

锅炉系统毕业论文 篇1

基于组态软件的供暖锅炉监控系统设计

摘 要

工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。

本文主要介绍的是通过组态软件(MCGS)做成的一套锅炉监控系统。大家都知道我们可以把锅炉分为三个相对独立的环节去控制：燃烧系统的控制，汽包液位的控制，过热蒸汽温度的控制。本文也采用了这样的分环节控制的方法。首先，用炉膛内的压力与饱和蒸汽的压力组成串级控制系统去控制燃料的供给量，继而控制了燃烧系统。当然为了安全起见我们还必须用一个压力传感器去测量炉膛内的压力。其次，用饱和蒸汽的温度和汽包的水位组成串级控制去控制给水量，继而控制汽包的水位。最后，用过了减温器的蒸汽的温度与过热后的蒸汽的温度组成串级控制去控制减温水的供给量，继而控制过热蒸汽的温度。该系统具有数据采集，实时控制，在线查询等功能，同时能够通过一些简单的传统控制(PID控制)对其进行相对稳定的控制。

本文针对过路系统三个环节中的每个环节的单独控制(燃烧系统控制，汽包液位控制，过热蒸汽温度控制)，得到了比较稳定的锅炉系统，同事又对其进行了较为良好的监控。

关键词：组态软件;锅炉;串级控制;安全

目 录

摘 要 ............................................................... I

第1章 引 言 ........................................................ 1

1.1锅炉研究的背景和意义 ............................................ 1

1.2 锅炉研究的现状和存在的问题...................................... 1

第3章 锅炉工艺流程 .................................................. 4

3.1锅炉工艺流程简介 ................................................ 4

3.2锅炉控制中的控制参数 ............................................ 5

3.2.1锅炉中的主要控制参数 ........................................ 5

3.2.2锅炉参数之间的内在关系 ...................................... 5

3.3锅炉设备的控制系统 .............................................. 6

3.3.1锅炉汽包水位控制 ............................................ 6

3.3.2锅炉燃烧系统的控制 .......................................... 6

3.3.3过热蒸汽系统的控制 .......................................... 7

3.4相关对象的动态特性 .............................................. 8

3.4.1汽包水位的动态特性 .......................................... 8

3.4.2压力的动态特性 ............................................. 10

第4章 锅炉监控系统设计 ............................................. 13

4.1设计方案 ....................................................... 13

4.1.1汽包水位控制系统设计 ....................................... 13

4.1.2燃烧控制系统的设计 ......................................... 14

4.1.3过热蒸汽温度控制 ........................................... 15

第7章 结束语 ...................................................... 16

致 谢 ............................................................... 20

第1章 引 言

1.1锅炉研究的背景和意义

工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。 我国目前在役运行的工业锅炉共约有52万台，多为燃煤链条炉，它们的特点是应用广，容量小(绝大多数都是 10 t/h以下的分散锅炉)，设备陈旧，耗煤(或油、气)量大(年耗煤量占全国总耗煤量的三分之一)，效率低(平均约为60%)，自动化程度不高。另外由燃料燃烧产生的烟尘、SOX,NOX等对环境造成了严重污染。

随着对生产自动化要求渐高的趋势，改变工业锅炉运行中传统的手动、半自动操作方式已势在必行尤其是近年来我国北方各大城市承受着持续低温天气和煤炭价格大幅度上涨的压力，还要面对供热标准。

工业供暖锅炉的安全运行显的越来越是重要，那么这就要我们用一些方法来监控锅炉的运行。并且在出现异常的情况下能够马上显示出来，这样以便于我们进行整修。所以为了供暖锅炉能够安全有效的运行，我们必须对它进行监控，这就是我们经常说的供暖锅炉监控控制系统[1]。

1.2 锅炉研究的现状和存在的问题

随着信息技术的发展，远程教育中的重要组成部分――远程实验系统获得了越来越多的关注。作为控制类学科的典型实验对象――锅炉控制系统也成了远程实验研究的焦点。现在，绝大多数高校都是购买现成的工控机和成套的实验控制对象以及相应的控制软件(多为组态软件)，成本很高，而且产品功能也不十分完善，灵活性差，实验结果不理想。例如：学生们做 PID锅炉水位定值调节实验时，

只能设定 P、I、D的参数值，然后看下实验的运行结果就行了，这样学生们就不容易深刻理解实验背后较深的控制理论知识，不利于专业素养的培养，也不能适应现代高校控制类相关专业的教学需要和实验教学的发展趋势。因此，开发一种功能完善 、灵活性好，且能够进行自主设计型实验的远程实验监控软件就很有必要。我们选用组态软件(MCGS)作为锅炉控制系统远程实验监控软件的开发工具。锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的 1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作[2] 。

作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。

锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机以及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，

以免锅炉发生重大事故[3]。

随着计算机控制系统的发展和成熟，国外发达国家的工业锅炉已经应用了成熟的DCS或FCS产品，如霍尼威尔9000、西门子Teleperm-D、SMAR Sytem302等系统,并取得了良好的效果。我国工业锅炉平均单机容量只有2.4t/h，远低于国外水平(日本为5t/h，美国为14t/h)，容量还不足以大到使用国外成套昂贵设备的程度。近十年来，国内中小型工业锅炉计算机控制系统多采用两级方式，即监管级和控制级，监管级进行监视和管理，控制级完成数据采集和控制功能[4]。

第3章 锅炉工艺流程

3.1锅炉工艺流程简介

锅炉是化工，炼油，发电等工业生产工程中必不可少的动力设备。常见的锅炉设备的主要工艺流程如图3.1所示。燃料和空气按照一定的比例送入燃烧室燃烧，生产的热量送给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽。然后经过过热器，形成一定气温的过热蒸汽，汇集至蒸汽母管。具有一定压力的过热蒸汽，经负荷设备控制供给负荷设备用，与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变为过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排入大气 [5]。

3.1 锅炉设备主要工艺流程图

图3.1 锅炉设备主要工艺流程图

3.2锅炉控制中的控制参数

3.2.1锅炉中的主要控制参数

锅炉是全厂的重要动力设备，其要求是供给合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制[5]。锅炉设备是一个复杂的被控对象，主要输入变量是负荷，锅炉给水，减温水，送风和引风等。主要的输出变量是汽包水位，蒸汽压力，过热蒸汽温度，炉膛负压，过剩空气等。锅炉对象简图如图3.2所示：

3.2.2锅炉参数之间的内在关系

锅炉的这些输入变量和输出变量之间相互关联。如果蒸汽负荷发生变化，必

将会引起汽包水位，蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化。燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位，过热蒸汽温度，过热空气和炉膛负压;给水量的变化不仅影响汽包水位，而且对蒸汽压力，过热蒸汽温度也有影响;减温水的变化会导致过热蒸汽温度，蒸汽压力，汽包水位等的变化。所以锅炉设备是一个多输入多输出且相互关联的被控对象[6]。

3.3锅炉设备的控制系统

由于锅炉设备是一个多输入，多输出的且相互关联的被控对象，目前工程处理上做了一些假设后，将锅炉设备控制划为若干控制系统，主要的控制系统可分为锅炉汽包水位控制，锅炉燃烧系统控制，过热蒸汽温度的控制。

3.3.1锅炉汽包水位控制

被控变量是汽包水位，操纵变量是给水量。它主要考虑的是汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。维持汽包水位在给定范围内室保证锅炉安全运行的重要条件之一，是锅炉运行的重要指标。

如果水位过低，则由于汽包内的水量较少，而且负荷却很大，水的汽化速度又快，如不及时控制，就会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏和爆炸;水位过高会影响汽包汽水分离，产生蒸汽带液现象，会使过热器管壁结垢导致破坏，同时过热蒸汽温度急剧下降，该蒸汽作为汽轮机动力的话，还会损坏汽轮机叶片，影响运行的安全与经济性。汽包水位过高过低的后果极为严重，所以必须严格加以控制。

3.3.2锅炉燃烧系统的控制

锅炉燃烧控制系统的控制的目的是使燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要(常以蒸汽压力为被控变量);使燃料与空气量之间保持一定的比值，以保证经济燃烧(常以烟气成分为被控变量)，提高锅炉的燃烧效率;要让引风量和送风量相适应，以保持炉膛负压在一定范围内。为了达到上述三个控制目的，控制手段也有三个，即燃料量，送风量和引风量。

锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料所产生的热量能够适应锅炉的需要，同时还要保证锅炉安全经济的运行。燃烧控制的具体内容及控制系统设计因燃料种类，制粉系统，燃烧设备以及锅炉的运行方式不同而有所区别，但是大体上看来都要完成以下几个方面的任务:

(1) 主蒸汽压力的变化反映了锅炉生产的蒸汽量和汽机消耗的蒸汽量相适应的

程度。为此必须设置蒸汽压力控制系统。当负荷变化时，通过控制燃料量使蒸汽压力稳定。

(2) 当燃料量改变时，必须相应地控制送风量，以保证燃烧过程的经济性。

(3) 炉膛压力的高低关系着锅炉的安全经济运行。燃烧控制系统必须要让引风

量(烟气量)与送风量相配合以保证炉膛压力为一定值。

3.3.3过热蒸汽系统的控制

维持过热器出口温度在允许范围内，并保证管壁温度不超过允许的工作温度。被控变量一般是过热器出口温度，操纵变量是减温水的喷水量。

现代锅炉的`过热器在高温高压条件下工作。过热器出口温度是全厂工质温度的最高点，也是金属壁温的最高点，在过热器正常运行时已接近材料允许的最高温度。如果过热蒸汽温度过高，容易烧坏过热器，也会引起汽轮机内部零件过热，

影响安全运行;温度过低则会降低全厂的热效率，所以电厂锅炉一般要求过热蒸汽温度偏差保持在?50C以内。

过热蒸汽温度自动控制系统是锅炉控制中的难点。目前，很多实际系统并没有达到控制指标的要求。其主要原因有下述的两个方面：

(1) 扰动因素多变化大。各种扰动因素对过热蒸汽温度的静态影响的关系我们

要弄清楚。

(2) 控制通道滞后大。控制过热蒸汽温度的手段是调节减温水量。控制通道的

动态特性与减温器的安装位置有关。假若能将减温器安装在过热器的出口，显然控制通道的滞后小的多。但是这样的工艺流程安排对过热器的安全是不利的。为了保证过热器不超温，工艺上总是将减温器安装在过热器的入口，这将带来控制对象较大的滞后[7]。

3.4相关对象的动态特性

3.4.1汽包水位的动态特性

(1)蒸汽负荷对水位的影响即干扰通道的动态特性

在燃料不变的情况下，蒸汽用量突然增加，瞬时必然导致汽包压力下降，汽包内的沸腾突然加剧，水中气泡迅速增加，将整个水位抬高，形成虚假的水位上升现象即所谓的假水位现象。

在蒸汽量的扰动下，水位变化的阶跃响应曲线如图3.3所示。当蒸汽流量突然增加时，由于假水位现象，在开始阶段水位不仅不会下降反而会上升，而后下降(反之，当蒸汽流量突然减小时，则水位先下降后上升)。蒸汽突然增加时，实际的水位变化H，是不考虑水面下气泡容积变化时的水位变化H1，与只考虑水面

图3.3 水位变化的阶跃响应曲线

下气泡容积变化所引起水位变化H2的叠加，即

H = H1 + H2 (3.1)

假水位变化的大小与锅炉的工作压力和蒸发量等有关，例如一般100-300t/h的中高压锅炉，当负荷突然变化10%时，假水位可达30-40mm。对于这种假水位现象，在设-*计方案时必须注意[8]。

(2) 给水量对水位的影响，即控制通道的动态特性

在给水流量作用下，水位的阶跃响应如图3.4所示。把汽包和给水看作单容自衡对象，水位响应曲线如图3.4中的H1线。但是由于给水温度比汽包内饱和水

的温度低，所以给水量变化后，使汽包中的气泡减少，导致水位下降。因此使劲的响应曲线是图3.4中的H线，即当突然加大给水量后，汽包水位不是立即增加，而是要呈现出一段起始惯性段。

图3.4 给水流量作用下水位的阶跃响应曲线

3.4.2压力的动态特性

(1)气压的动态特性

气压对象由一系列装置组成，它包括给煤机，炉膛，汽水系统，过热器，汽轮机进气阀和汽轮机。在燃料量和风量同时变化时对发气量基本上是一个纯滞后环节。汽包的压力对象，反映过热器的过热蒸汽压力对象都是一个积分环节。其它的都可以看做是一个比例环节。但是需要指出的是气压的动态特性是与汽轮机调速运行系统的运行情况有关的。当然主蒸汽压力的变化反映了锅炉生产的蒸汽量和汽轮机消耗的蒸汽量相适应的程度，为此我们要设置蒸汽压力控制系统，这也是有气压的动态特性决定的。这里所指的气压是燃料量扰动下的气压和负荷扰动下的气压[9]。

(2)炉膛压力对象特性

为了保证炉膛安全，一般要求炉膛压力略小于大气压力，所以炉膛压力一般

称之为炉膛负压。炉膛负压放映了引风量与送风量之间的平衡关系。当送风量或

引风量单独改变时，炉膛负压惯性变化很小，故可以将炉膛负压对象近似看成是一个时间常数很小的一阶惯性环节。

(3)关于经济燃烧

众所周知，对于燃烧过程应保持燃料量与空气量成比例。但是假若配置的是燃料量与空气量固定的比值控制系统，却因为以下原因，并不能保证在整个生产过程中始终保持经济燃烧。因为其一，在不同的负荷下，两流量的最优比值是不相同的;其二，燃料成分(如含水分，灰分的量)有可能变化;其三，流量测量的不准确。这些因素都不同程度的影响到燃料的不完全燃烧或空气的过量，造成炉子热效率下降。为了改进这一情况，最好有一个指标来闭环修正两流量的比值。目前常用的是烟气中的含氧量。

烟气中的各种成分，如O2,CO2,CO和未燃烧烃的含量，基本可以反映燃料燃烧

的情况，最简便的方法是用烟气中的氧量A0来表示。根据燃烧反应方程式，可以

计算出使燃料完全燃烧时所需要的氧量，从而可以得到所需的空气量，称为理想空气QT。但是实际上完全燃烧所需的空气量QP，要超过理论计算的量，即要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分，当过剩空气增多时，一方面使炉膛温度降低;另一方面使烟气热损失增多。因此过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值，以满足经济燃烧的要求[10]。

过剩空气量常用过剩空气系数?来表示，即实际空气量QP与理论空气量QT之比为：

? = QP/QT (3.2) 因此，?是衡量经济燃烧的一种指标。保证锅炉热效率最高的?值称为最佳?值，

最佳?值与锅炉负荷有关，一般?在1.2-1.4之间。

?很难直接测量，但是可用烟气氧含量百分数A0来衡量。在完全燃烧情况下，

存在以下近似式

? = 21/(21-A0) (3.3)

当?=1.2-1.4时，相应A0为3.5-6(O2%).最佳的氧量值与负荷关系为

A0 = 6-D/50 (3.4)

式中，D为负荷百分数。

第4章 锅炉监控系统设计

4.1设计方案

由于锅炉是一个复杂的控制对象，所以我们要想对其进行全面的监控是很难做到的，在前面我们也都讲过锅炉可以分成为若干个控制环节进行控制，所以我们设计的时候也要这么考虑。在本文中我们是将锅炉控制分为三个环节，但是这三个环节并不是孤立的，它们之间也是相互关联的。下面我们就将三个环节的设计方案一一介绍。

4.1.1汽包水位控制系统设计

前面我们已经说过液位对于整个系统的重要性，这里我们就不做叙述了。汽包水位的控制手段主要是控制给水量，基于这一原理我们可以用汽包的液位去控制给水量，这样构成的是单回路控制系统。但是由于这样控制下，控制效果并不理想，所以我们可以再引入饱和蒸汽温度这个量，蒸汽的温度越高说明炉膛内的压力越大，这样产生的热量就越多，所以自然而然需要的水量就要增加，所以我们可以用汽包液位与饱和蒸汽温度组成串级控制系统这样可以满足汽包液位在一定的稳定状态下。如图4.1所示：

图4.1 汽包水位控制简图

4.1.2燃烧控制系统的设计

现代锅炉中可以分为燃油锅炉和燃煤锅炉。本文所采用的是燃油锅炉。对于现代大型的燃油锅炉，多采用微正压燃烧。这样可以减少漏风，实现低氧燃烧，从而防止锅炉受热面积的腐蚀和污染等。由于低氧燃烧时过剩空气系数很小，在符合变动时更应该注意燃料量与空气量的配合恰当，否则会产生不完全燃烧，引起炉膛爆炸，受热面污染，尾部再燃等事故。因此燃烧系统对于压力的稳定要求很高，所以我们可以考虑用压力去控制燃烧，在本文中我们采用的是炉膛负压与饱和蒸汽压力组成串级控制去控制燃烧系统。前面我们也介绍过主蒸汽(饱和蒸汽)和炉膛压力对整个燃烧系统的重要性这里就不做叙述。但是用这两个量去控

制燃烧系统安全是没有问题，但是要做到经济燃烧却是很难。基于这一点我们还

要控制送风量，在这里我们选用主蒸汽(饱和蒸汽)的压力去控制送风量。如图

4.2所示是锅炉燃烧控制的简图。

图4.2 锅炉燃烧系统简图

4.1.3过热蒸汽温度控制

过热蒸汽的温度是锅炉生产过程的重要参数，一般由锅炉和汽轮机生产的工艺确定。从安全生产和经济技术指标上看，必须控制过热蒸汽温度在允许范围之内。需要指出的是，由于不同的工艺情况，过热蒸汽温度被控过程的控制难度具有极大的差异，假若减温器采用混合器，而且在减温器出口有允许安装测温元件，对于这种情况我们就采用如图4.3的控制方案，这样能得到满意的控制效果。这个方案是两个温度的串级控制，但是该方案设计的前提是减温器到过热器之间有

预留孔，允许安装测温元件去测量温度[11]。

图4.3 过热蒸汽温度控制简图

第7章 结束语

基于组态软件(MCGS)的锅炉监控系统具有以下几个特点：

1 控制功能完善，系统不仅能完成更加复杂的计算，逻辑控制，还加入了锅炉控制信息控制系统，保留了锅炉运行的历史曲线，实时曲线，报警显示，数据存贮，为锅炉的安全运行以及维修技术改造提供了依据。

2 集中显示操作，微机显示屏取代了庞大的现实操作盘，过程信号以多种画面或数据形式显示，运行员利用键盘操作，实现集中管理大大提高了锅炉系统的效率，减少了错误操作。

3 系统拓展灵活，应用微机技术，各种功能主要依靠软件通过公用软件完成，修改控制方案时只需要改软接线即可，系统升级更加灵活。综上所述，基于组态软件的锅炉监控控制系统是现在很实用经济的控制实施方式。

参考文献

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[6] 敖晨虹，胡海兰，周丽君. 先进控制与优化控制在过程工业应用中若干问题探讨[J]. 石油化工自动化，, 2(5): 28-30.

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[13]陈曾汉. 工业PC及测控系统[M]. 北京: 机械工业出版社，.

致 谢

锅炉系统毕业论文 篇2

关键词：给水泵,变频调速

1现状

我中心第一供热站共有4台蒸汽锅炉 (2台10吨锅炉、2台20吨锅炉) , 总额定蒸发量60吨/小时, 共有锅炉给水泵6台 (15KW4台、30KW2台) , 系统给水为母管制。2004年由于负荷增加, 公司新建第四供热站 (3台35吨锅炉) 。考虑到节能等因素, 冬季第一供热站停运, 其负荷移至第四供热站。夏季负荷为3～8吨/小时, 由于负荷较小, 故停运四站锅炉, 运行一站一台10吨锅炉、一台15KW给水泵, 现锅炉给水泵是连续恒速运行的, 通过改变调节阀阀位实现锅炉自动上水 (如图) 。

1.1锅炉水系统图

1.2上水系统仪表方框图

2改造的可行性

我们发现原上水系统虽能满足锅炉的给水需求, 但给水系统运行压力比较高, 一般在1.21.3MPa之间, 大于锅炉锅筒压力0.5-0.6MPa, 压损较大, 此时泵的轴功率大部分都消耗在阀门上。又由于局部管道流速较快, 造成比摩阻加大, 使水泵的水功率较小, 泵的效率也就不高尤其表现在锅炉在小负荷运行状态下执行器阀门接近于关闭状态。除有上述现象外还造成给水系统的憋压, 我们必须及时打开回流系统。针对上述情况进行分析得出这种运行状态能量损失比较大, 给水泵做了很多无用功。在中心提倡清洁生产的前提下, 促使我们寻求另一种方法进行给水流量的调节。取消执行器, 将给水泵改成变频控制, 实现单炉单供就能达到节能的目的。

众所周之, 水泵运行在管路性能曲线的静扬程 (或静压) 等于零时遵循如下规律:流量Q与转速N成正比, 扬程 (压力) H与转速N的平方成正比, 轴功率P与转速N的三次方成正比, 电动机的转速N与电源的频率F成正比。由上得知, 改变电源的频率就改变了电机的转速, 从而改变了给水流量。

当今, 变频调速已成为交流电动机转速调节的最佳方法, 变频调速技术以其优异的调速特性在国门经济的各个领域获得了广泛应用, 水泵采用变频调速后, 给水流量的调节就可通过改变转速的方法来实现。

3改造方案

3.1锅炉水系统图

3.2上水系统仪表方框图

4变频锅炉供水系统节能分析

4.1给水泵的运行特点

给水泵的运行特点如图所示:

A点为系统工作最大流量点, Cn1是工频 (50Hz) 时的扬程曲线, A点的流量为QA。当流量减小到QB时, 变频器的输出频率减小, 泵的转速由n1降低到n2, Cn2是n2转速下的扬程曲线, Hy是A、B点所处的装置特性曲线。HA、HB是A、B两工况点的扬程。

给水泵变频调速运行特点是:不同的变频工况点位于同一装置特性曲线Hy上, 也就是说不同的工况点装置情况不发生变化。

4.2给水泵的变频节能分析

图中, 欲使流量减小到QB, 有两种方法:一是通过关小出口阀门的开度, 工况点由A变为C, A、C两点位于同一扬程曲线上;另外一种方法是, 减小电源频率以降低转速, 泵的工况点由A变为B, A、B两点位于同一装置特性曲线上。C点的轴功率为

PC=ρg QBHC/ηC

B点的轴功率为

PB=ρg QBHB/ηb

两种情况下泵的轴功率差为

由于B、C两点的效率相差不大, 令η=ηC=ηb, 则

这就是变频调速的节能数值, 它与图中阴影部分的面积成正比。

5数据分析

工程竣工后我们对改造前后进行了同负荷下耗电的实际测量比较, 结果见下表:

在上述工况下, 按全天运行24小时, 全年运行天数245天 (8个月) , 电价0.6元/度进行计算, 每年可节电合计人民币: (7.5-2.667) *24*245*0.6=17050.82元。

结论

(1) 改造后降低了给水系统的运行压力, 降低了给水系统的流速, 彻底解决了锅炉给水系统的憋压现象。

锅炉液位控制系统 篇3

关键词：锅炉 控制系统 动态分析

1 锅炉介绍

1.1 锅炉简介

在生产和生活中，通过锅炉产生的热水或蒸汽可以直接满足所需的热能，或者可以通过蒸汽动力装置进一步将热能转换为机械能，甚至可以借助发电机将热能转换为电能。

1.2 锅炉的规格

锅炉规格表示锅炉生产蒸汽或加热水的能力及水平。蒸汽锅炉的规格以单位时间内产生蒸汽的数量及蒸汽参数表示，热水锅炉的规格以单位时间内水的吸热量及热水参数表示。

1.3 锅炉分类

对于锅炉来说，分类标准不同，锅炉分类也存在一定的差异：

①根据结构形式：分为锅壳锅炉、水管锅炉、水火管锅炉。②根据用途：分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉。③根据容量大小：分为大型锅炉、中型锅炉、小型锅炉。④根据蒸汽压力大小：分为低压锅炉（p≤2.5MPa）、中压锅炉（2.5MP

1.4 锅炉控制系统介绍

1.4.1 背景

在全厂的日常工作中，锅炉作为重要的动力设备，其功能就是提供合格稳定的蒸汽，进而在一定程度上满足生产的需要。锅炉作为复杂的控制对象，其输入变量主要包括：负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风量等。

1.4.2 关于锅炉计算机控制系统

锅炉微计算机控制作为一项新技术，是由微型计算机软、硬件，自动控制、锅炉节能等技术进行结合的产物，通过微机对锅炉进行控制。

2 锅炉控制系统分析

2.1 锅炉液位静态控制回路分析

2.1.1 由水泵直接向锅炉供水

由水泵直接向锅炉供水（直供）时，计算机控制水泵把水由低位水箱抽出并送到锅炉，此时打开V26，V52，其余阀门均关闭，这样水就由低位水箱经V26，离心泵，V52进入锅炉。其工艺流程图如图2.1所示：

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在由水泵直接向锅炉供水（直供）的锅炉水循环过程中，为使系统平稳安全运行，采用变频器进行自动恒压供水，为保证控制精度，采用反馈调节系统。其控制回路框图如图2.2：

■

锅炉底部装有扩散硅压力变送器DBYG，它检测液位信号并将其转换为4～20mA直流电流信号，通过电缆线将其送至模拟量输入模块5017，经模块CPU送至工控机进行数据处理。如果锅炉液位低于给定值，由模拟量输出模块5024输出1～5V直流电压信号控制变频器，通过水泵给锅炉加水。

2.1.2 锅炉进水由电动阀VC1控制的静态分析

由电动阀VC1控制向锅炉供水时，首先为了实现恒压供水高位水槽一直是满的，在此回路中打开V27，V39，V33，V51，其余阀门均关闭。这样水就可以由低位水箱经V27，水泵，V39，高位水槽，V33，VC1，进水流量传感器，V51进入锅炉。其回路图如图2.3所示。

锅炉底部的扩散硅压力变送器DBYG，将液位信号检测并转换为4～20mA直流电流信号，通过电缆线将其送至模拟量输入模块5017经模块CPU送至工控机进行数据处理，然后进行A/D转换，控制框图如图2.4所示。

2.2 锅炉动态控制回路分析

由水泵和电动阀VC2控制锅炉的动态水位时，需要打开V27，V52，V21，V34，VC2，V35，V24阀门，其余阀门均关闭，这样可以实现锅炉的动态控制。其工艺流程图如图2.5所示。

锅炉底部的扩散硅压力变送器DBYG，将液位信号检测并转换为4～20 mA直流电流信号，通过电缆线将其送至模拟量输入模块5017的第2通道，经模块CPU送至工控机进行数据处理，其控制框图如图2.6所示。

此回路也是以出水作为扰动，扰动由VC2控制，其大小可人来通过计算机手动设置。通过前溃控制，按照出水扰动进行补偿，当出现扰动，根据所测得的干扰的大小和方向，前馈控制器就直接按一定规律进行控制，进一步降低干扰对液位的影响，同时为了加强系统对其他扰动的控制，提高控制精度，系统还采用了反馈控制，即通过锅炉液位传感器，A/D转换器把非电量信号转换为数字量信号输入计算机，以控制液位保持一定高度。

3 结束语

锅炉水位控制室锅炉运行最重要的参数，水位过低过高都对设备有很大的危害，靠人员调整控制精度到不到要求而且也增加了运行人员的劳动强度。通过这套系统投入运行产生的效果是明显的意义十分重大。

参考文献：

[1]周佩.锅炉给水泵的日常维护与故障排除[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（02）.

[2]李伟忠，安文广，张丽波.蒸汽锅炉爆管事故原因及处理方法探讨分析[J].价值工程2012（29）.

[3]张超.SIMATIC S7在锅炉控制系统中的应用[D].广东工业大学，2007.

锅炉的节能减排毕业论文 篇4

摘要

针对我国工业锅炉的使用现状，在总结我国工业锅炉使用中普遍存在问题的基础上，分析了工业锅炉使用问题的根源，归纳了现阶段在用工业锅炉实施节能改造主要使用的技术、产品以及使用效果。结合我国工业锅炉节能潜力巨大的国情，提出我国工业锅炉节能减排要抓源头、重实用、严监管，并强调近期应重点考虑的工业锅炉节能减排方法、途径和对策。

我国每年工业锅炉的污染物排放约为：烟尘：800万t/a;CO2:12.5亿t/a。目前，从总体上看，工业锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二，仅次于电站锅炉，煤炭消耗量远高于钢铁、石化等高耗能工业行业。全国重点城市工业锅炉排放造成的污染已经超过了电站锅炉。

本文主要是对燃煤工业锅炉的使用以及节能减排现状进行分析，至于燃油气工业锅炉，目前存在的主要问题是排烟温度过高，针对这一问题，可以通过增加尾部受热面即加装节能器来加以解决，因此在本文中就不加详细阐述。

关键词：炉拱、给煤装置、控制系统。

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目录

摘要 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„I 目录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„II 绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 一 工业锅炉使用中普遍存在的问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

（一）锅炉运行负荷低，存在“大马拉小车”的现象„„„„„„„„„„„2

（二）燃煤质量不稳定且多变„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

（三）锅炉的燃烧设备存在较多缺陷„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

（四）锅炉运行监测仪表不全，控制水平低„„„„„„„„„„„„„„„3

（五）锅炉水质普遍达不到标准要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

（六）锅炉辅机配套不当质量不高„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

（七）锅炉运行人员总体素质有待提高„„„„„„„„„„„„„„„„„5 二 目前在用工业锅炉实施节能改造使用的主要技术、产品及效果分析 „„„5

（一）冷凝式余热回受技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

（二）给煤装置改造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

（三）炉拱改造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

（四）燃烧系统改造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

（五）锅炉辅机节能改造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

（六）层燃锅炉改造成循环流化床锅炉„„„„„„„„„„„„„„„„„7

（七）控制系统改造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

（八）在供热系统中推广蓄热器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

（九）其他改造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 三近期可重点考虑的工业锅炉节能减排技术、方法和措施 „„„„„„„„7 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

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绪论

我国工业锅炉量大面广，平均容量小，且以燃煤为主。锅炉容量小于35t/h的约占工业锅炉总量的98.9%，其中2t/h~10 t/h的占75%，锅炉平均容量不到3 t/h。燃煤工业锅炉占工业锅炉总量的80%以上，燃油气锅炉约占15%，电加热锅炉占1%左右，其余的是以沼气、黑夜、生物质等为燃料的锅炉。截止2008年底，我国在用工业锅炉57万台，年耗燃料约4亿t标准煤，约占我国煤炭总产量的1/4。由于工业锅炉排放大量烟尘以及SO2和NOX等污染物，成为我国大气主要煤烟型污染源之一。我国每年工业锅炉的污染物排放约为：烟尘：800万t/a;CO2:12.5亿t/a。目前，从总体上看，工业锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二，仅次于电站锅炉，煤炭消耗量远高于钢铁、石化等高耗能工业行业。全国重点城市工业锅炉排放造成的污染已经超过了电站锅炉。本文主要是对燃煤工业锅炉的使用以及节能减排现状进行分析，至于燃油气工业锅炉，目前存在的主要问题是排烟温度过高，针对这一问题，可以通过增加尾部受热面即加装节能器来加以解决，因此在本文中就不加详细阐述。[1]

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一 工业锅炉使用中普遍存在的问题

（一）锅炉运行负荷低，存在“大马拉小车”的现象

据统计，目前全国工业锅炉的平均运行负荷只有额定负荷的50%左右，实际运行效率往往要比鉴定热效率低10~15个百分点，造成一次能源的浪费很大。由于锅炉的低负荷运行，致使锅炉运行的一些参数难以控制在合理的范围内，如炉膛温度、给风量、漏风系数等。如锅炉在50%负荷下运行，散热损失比在额定负荷运行时增大一倍，同时容易造成漏风系数增大，火床和炉膛温度偏低，燃烧速度明显减慢，煤中的固定碳燃烧变得越加困难，炉渣含炭量增加，这样就使不完全燃烧热损失增大，运行效率下降。同时由于烟气温度及流速发生变化，也增大了尾部受热面腐蚀与积灰堵塞的可能性，图1是燃煤锅炉效率曲线。

图1

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（二）燃煤质量不稳定且多变

就燃煤供应来讲，由于我国幅员广大，产煤地区和大、中城市工业锅炉所使用的煤为多品种煤——主要是烟煤、无烟煤、贫煤等，煤种经常发生变化。不同地区的煤质相差较大，有些地区的煤质很差。工业锅炉的燃煤多为未经过洗选加工的原煤，颗粒度没有保证，原煤中颗粒度<3mm的细末含量有高达45%~65%，而颗粒度>10mm的块粒含量仅占15%~30%。

我国的燃煤工业锅炉以层燃锅炉为主，由于层燃锅炉在设计时其受热面的布置型式、面积大小、炉拱炉排配风装置的结构型式均按一定的设计煤种设计，其对煤种的适应性较差，所以，当燃用煤种发生变化时，它的燃烧情况必然会变化，一般是变得更差一些；况且供应的煤种经常变化，也使锅炉运行、管理人员无法掌握煤质情况，摸不清运行规律，也不能采取有针对性的应对措施。[2] 另外，由于供应的烟煤颗粒度不能保持一个相对稳定值，含有较多的细屑，灰份也往往较多，这样既降低了锅炉运行热效率，也增加了锅炉污染物的排放。

（三）锅炉的燃烧设备存在较多缺陷

目前我国燃煤工业锅炉的燃烧设备存在着较多的缺陷。机械炉排普遍存在漏煤量偏大、侧密封不严等问题（往复炉排更为严重）。首先炉排运行易跑偏，受热后易变性、断裂，造成炉排漏煤、火口漏风等，造成了灰渣含碳量增加；其次有相当一部分配风装置、调风门不严密，调节件结构不合理导致调节不灵活、调节作用不明显，且炉排风室间不能密封，各风室互相串风，风量调节性能差，使火床上的各燃烧区段合理布风难以实现甚至不可能；此外炉排与侧墙间漏风严重，锅炉横向风压分布不均衡。上海、辽宁等地实测锅炉过量空气系数α平均在2~3之间，有的高达5以上。这些都严重影响炉内正常燃烧，影响锅炉运行效率。

（四）锅炉运行监测仪表不全，控制水平低

目前在用工业锅炉配置的运行监测仪表不全或失灵，尤其缺少显示和控制锅炉经济运行参数的仪表。由于锅炉没有装设流量表、氧量表、煤量表、温度表、黑龙江工商职业技术学院毕业论文 第VI页

风压表等测量仪表，有缺少必要的化验手段，所以不能测定蒸汽（或给水）流量、燃煤量、过量空气系数、炉渣含碳量、排烟温度等经济运行参数。因此，运行人员在调节时，往往由于缺少数据，不能对锅炉的运行状况及时作出准确判断，无法在锅炉的燃烧及运行工况变化时，实施相应的运行调节，使锅炉处于最佳工况运行。

除了监测仪表不全以外，目前我国的燃煤工业锅炉控制水平也很低，多为位式、开环控制，没有实现连续闭环控制，不能根据外界变化调节锅炉运行状态。即使是机械燃烧炉排，也未能实现燃烧和负荷调整的自动控制。锅炉的自动化水平低，使锅炉的燃烧和运行调整变得难以操作和掌握，无法使锅炉运行较快的适应工况的变化和处于持续稳定状态，锅炉运行效率的保证和提高收到了限制。

此外，自动化水平低也使锅炉运行人员的劳动强度加大，对运行人员的依赖性增大，运行人员的素质高低成为决定锅炉运行质量的重要因素，因此提高锅炉控制技术水平成为提高锅炉效率的重要手段。

（五）锅炉水质普遍达不到标准要求

按照GB/T 1576《工业锅炉水质》标准规定，蒸汽锅炉、承压热水锅炉的给水应采用锅外化学处理，也就是要安装水处理设备对锅炉给水进行处理。否则锅炉水质不达标，会导致锅炉结垢，既影响锅炉受热面传热，增加热阻，又危及锅炉的安全运行。锅炉结垢对锅炉热效率的影响很大，每增加1mm水垢，将多耗煤3%~4%。

然而，目前很大一部分工业锅炉没有使用水处理设备，就是已配置的水处理设备其实际利用率也不足70%，尤其是边远地区和乡镇地区的工业锅炉，既未安装水处理设备，也采用锅内加药处理方式。

（六）锅炉辅机配套不当质量不高

目前，许多工业锅炉的鼓、引风机和给水泵、循环水泵等辅机配套偏大。即使辅机水按锅炉的额定容量进行配置，但由于现在使用的泵与风机多为通用产品，无负荷调节档次，不能随锅炉运行工况的变动相应进行变速调节，而仅是

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靠挡板、阀门的节流来调节流量或压力，所以面对当前锅炉多数处于低负荷运行状态，辅机不能在高效率区域运行，辅机设备处于高消耗、低输出的运行状态，使得锅炉的自身（电）耗比例增加，造成较大的能源浪费。

（七）锅炉运行人员总体素质有待提高

目前，我国的工业锅炉司炉人员技术素质普遍偏低。虽然司炉工也经过了培训上岗，但因时间、师资、教材、培训手段等方面的原因，大部分工业锅炉运行人员仍缺少对锅炉全面系统的技术学习和培训，尤其缺乏实际操作技能的培训，对锅炉基础知识、操作运行知识维护保养知识缺乏全面的了解和掌握，运行人员往往不具备观察火床。火焰燃烧状态，查看煤质烟色，判断燃烧产物、燃尽程度、过量空气系数大小等经验性知识，对有关组织燃烧调整。选择合理运行方式等规律性的东西更是不甚清楚。

二 目前在用工业锅炉实施节能改造使用的主要技术、产品及效果分析

近几年，在广大锅炉科技人员和节能工作者的努力下，工业锅炉在节能新技术、新产品方面取得了一些成果，但由于缺乏必要的政策支持，总体推广力度不大。目前在工业锅炉节能改造中使用的主要节能技术和产品以及使用效果简述如下：

（一）冷凝式余热回受技术

传统锅炉的排烟温度一般在160℃~250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。总所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%~91%。采用冷凝式余热回收技术改造锅炉，锅炉排烟温度可降低到50~70℃，回收烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，从而大大提高热效率。

（二）给煤装置改造

我国的链条炉排锅炉都是燃用原煤，原有的斗式给煤装置使得块、末煤混

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合堆实在炉排上，阻碍炉排通风，影响燃烧。将斗式给煤改造成分层次给煤，即使用重力筛选将原煤中块、末自下而上松散地分布在炉排上，有利用炉排通风、改善燃烧状况，提高煤的燃烧率，减少炉渣含碳量，节能效果视改前炉况而异，炉况越差，效果越好，一般可提高效率3~5个百分点。该项改造投资少，见效快，投资回收也很快。部分单位的实践已做出了很好的证明。

（三）炉拱改造

链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的，拱型结构对煤种是否使用，对链条炉排燃烧好坏是一个关键。目前在用锅炉的绝大部分炉拱都是II类烟煤设计的，由于实际运行工况与设计的差异（一是煤质不符合设计煤种要求及煤种多变;二是锅炉低负荷运行，炉温低，煤末进后拱已成压火状况），直接影响了锅炉的热效率，甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种，适当改变炉拱的形状与尺寸，可以改善燃烧状况，提高燃烧效率，减少燃煤消耗。这项改造可降低炉（灰）渣含碳量30%~50%，而且可提高出力。技改投资半年左右可收回。

（四）燃烧系统改造

链条炉排锅炉在负荷变化或煤质变化尤其是变差时往往会冒烟，炉龄较长的锅炉此现象更为严重。近几年，一项旨在降低污染、节约能源的工业锅炉“气、煤混烧”技术在美国等发达国家推广应用。据了解，这种技术就是在炉膛适当部位喷入燃气助燃燃煤，此项技术在美国的老龄锅炉改造中应用较多，我国也有改造实例（如宣化钢铁集团公司焦化厂三台SHL20—25/400—AII锅炉的改造）。该项技术具有下列优点：暖炉、点火干净快捷；锅炉负荷调节范围扩大，避免降负荷损失；由于燃尽率提高和过量空气减少，锅炉热效率提高；适应负荷快速变化和煤质变化等。因此，该项技术可以在现在或将来有供气源的地方用于燃煤工业锅炉的改造，节能效果一般可提高5~10个百分点。

（五）锅炉辅机节能改造

燃煤锅炉的主要辅机——给水泵、鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关，用适当的变频调速技术，按照锅炉的负荷需要调节给水量、鼔、引风量，维持锅炉运行在最佳状况，一方面可以节约锅炉燃料，另

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一方面又可以节约给水泵和风机的耗电，节电率一般可达20%~60%，节能效果好。

（六）层燃锅炉改造成循环流化床锅炉

循环流化床锅炉是燃煤在炉内循环流化燃烧，所以，它的热效率比层燃锅炉高10~15个百分点，而且负荷调节性能好，可以燃用劣质煤；此外由于可以使用石灰石在炉内脱硫，所以，不但可以大大减少燃煤锅炉酸性气体SO2、NOX的排放量，而且其灰渣可直接用于生产建筑材料。这种改造已经有不少成功案例，但它的改造投资较高，约为购置新炉费用的70%，而且会大幅度提高电能消耗，所以要慎重决策。

（七）控制系统改造

工业锅炉控制系统节能改造主要是按照锅炉的负荷要求，实时调节給煤量、给水量、鼔引风量，特别是实施燃烧自动调节，包括电动机的变频调速，装设烟气氧量监测仪表，再配以先进的调风装置，可大幅提高燃烧效率，降低过量空气系数，使锅炉经常处在良好的运行状态，从而提高锅炉效率，一般可提高2~3个百分点。

（八）在供热系统中推广蓄热器

由于采用蓄热器，可以在用户用热负荷多变条件下，保持锅炉的运行工况稳定，使锅炉一直以稳定负荷状况工作，从而提高运行热效率。不然，由于锅炉在低负荷或变负荷下运行，热效率将会急剧下降。经上海地区试验，在供热系统采用蓄热器的情况下，锅炉热效率可提高4~5个百分点，且对系统也有益。

（九）其他改造

a）配以自动控制排污阀，以降低排污热损失；

b）完善炉墙保温及管道保温，根据实践经验，做好保温可提高锅炉效率1.5~2个百分点；

c）安装锅炉吹灰器，一方面能提高受热面传热效果，另一方面能降低排烟温度30℃~45℃不等，可提高锅炉效率2~3个百分点。[3]

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三近期可重点考虑的工业锅炉节能减排技术、方法和措施

我国燃煤工业锅炉中目前采用链条炉排燃烧方式的占绝大多数，这种燃烧方式对外界的负荷变化适应能力差，实际运行中常采用停停烧烧的方法调整锅炉出力。目前这种燃烧方法大多采用人工控制调节出力，既要跟踪用气量的变化，又要调整风煤比例，仅靠司炉工采用人工方法进行合理操作实际是不可能的，因此国内链条炉排锅炉的过量空气系数α大都偏大，有的甚至达到了4~5，使得锅炉实际运行效率比锅炉连续运行额定工况下的鉴定效率低很多（过量空气系数对排烟热损失和效率的影响见图

2、图3）。尽管采用微机技术来解决链条炉排燃烧的自控问题是大家一致的看法，也经过了各种尝试，然而，现阶段层燃工业锅炉大多自动控制水平不高，很难实现文中提及的燃烧工况和锅炉负荷的及时调整。另外，链条炉排锅炉燃烧原煤存在问题不少，但全国借鉴国外燃煤在锅炉上使用的成功经验，就我国目前经济实力也不可能，我们需要努力寻找符合我国国情的锅炉用煤方式。还有需要特别注意的是，作为节能减排主体的企业对工业锅炉节能减排大多数没有积极性，有的甚至很抵触。因此近期可重点开展以下几个方面工作：

1）通过通过炉排热强度改变控制对象参数，达到有效控制燃煤工业锅炉的目的；

2）通过对燃料简单筛选分供给不同燃烧方式的锅炉使用达到节能减排目的；

[4] 3）针对大多数工业锅炉用户不愿实施节能减排首先需要解决的问题。

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图2 过量空气系数和q2的关系曲线

图3 过量空气系数和锅炉效率的关系曲线

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结论

工业锅炉节能减排任重道远，相信在政府的积极倡导和职能部门强有力监管下，通过制造企业、用户以及其他相关单位的共同努力，尤其是有志于工业锅炉节能减排工作的工程技术人员的积极参与，我国的工业锅炉节能减排工作就能取得飞跃性的进步。

就现在看，想尽快提高节能减排要做到以下几个方面工作：

1）通过通过炉排热强度改变控制对象参数，达到有效控制燃煤工业锅炉的目的；

2）通过对燃料简单筛选分供给不同燃烧方式的锅炉使用达到节能减排目的；

3）针对大多数工业锅炉用户不愿实施节能减排首先需要解决的问题。

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致谢

在此次论文编写中我学到了很多新知识，这期间离不开杜成华和宋海江指导老师对我的帮助。当我遇到困难时，杜老师与宋老师总是会细心指导。在编写论文的过程中，杜老师和宋老师又对我非常严格，力争使我做到精益求精。我此次成功的完成任务，两位老师对我的帮助很大，在此我对杜老师和宋老师致以衷心的感谢。

最后，对所有在完成论文过程中帮组过我的人和单位致以衷心的感谢。

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参考文献

670MW锅炉除渣系统改造 篇5

摘要：针对670MW锅炉除渣系统频繁发生故障的原因进行了分析，并提出了相应的改造方法。通过改造后，解决了除渣系统频繁故障的问题，延长了设备的运行寿命，降低了维护量，取得了良好的效果。关键词：670MW；锅炉；除渣系统；故障原因；技术改造

Reformation of deslagging system of 670MW Boiler LI-Juan(Huadian Weifang Power Generation Company Limited, Weifang 261204, China)Abstract：121 Key words：670MW；boiler；deslagging；system；technical；reformation；fault reason

1、系统概况：

华电潍坊发电有限公司二期工程为2×670MW机组，其捞渣设备为GBL20D.1型水浸刮板式捞渣机，该捞渣机由青岛四洲电力设备有限公司设计、制造。#3-4炉分别布置一台捞渣机。其结构为加长、加强型，水槽为加深、加大型，具有防爆、防溅、强粒化、能承受大焦块冲击和塌渣时的冲击力。该设备由机体总成、驱动装置、导轮总成、刮板、链条总成、张紧系统、液压动力站、电气系统等部分组成。

将渣输送至钢渣仓的设备为DTII型双向输送胶带，DTII8050型固定式带式输送机是通用型系列产品，为青岛四洲电力设备有限公司制造。该输送机以棉帆布、尼龙、聚脂帆布、及钢绳芯输送带做拽引构件的连续输送设备，可广泛用于煤炭、冶金、矿山、港口、化工、轻工、石油及机械等行业，输送各种散状物料及成件物品。本设备具有运量大，爬坡能力强、运营费用低、使用维护方便等特点，便于实现运输系统的自动化控制。

水渣分离设备为ZC-7000/2钢渣仓，钢渣仓设备结构简单，操作简便，占地面积小，运行安全可靠，脱水速度快，效果显著，分离析出的溢流水经过澄清后，可重复使用，有利于节省水源，改益环境污染。本设备的排渣阀门用气动控制，并设有充气密封装置，启闭灵活，密封性能好。本设备是一种湿灰渣连续脱水装置，一套钢渣仓由两只储筒体组成，一只脱水，一只注渣，两只筒体循环使用，达到连续脱水，炉渣外运的目的。

华电潍坊发电有限公司二期工程投产后，通过机组的日常运行及检修相继发现四处设计不合理之处，并根据实际情况的需要，进行了相应的改造，收到了预期的效果。

2除渣系统的故障原因及对策：

2.1捞渣机液压张紧装置故障原因及对策 2.1.1故障原因

在实际运行中，液压张紧装置的两侧存在不同心的现象，张紧滑块在链条的拖动下，上下移动的过程中，滑块极易倾斜从而滑块将滑道刮伤，造成滑道严重磨损，当滑到螺孔处以及磨损严重的地方时，以及张紧油缸损坏时，容易造成滑块倾斜，造成滑块经常卡住。同时还暴露出油泵频繁启动，油压波动大，极易造成油泵损坏、链条脱扣的严重后果，给设备安全运行造成了极大安全隐患，严重影响机组除渣系统运行安全。据统计从2006年6月份至2008年02月份期间，捞渣机因张紧出现的缺陷和故障而造成捞渣机脱链10次。2.1.2故障对策

2009年，利用小修机会改造加设单向机械逆止机构的液压张紧装置，对老式液压张紧机构经常出现的工作可靠性低的缺陷，得到了明显改善。新式张紧机构的单向机械逆止机构可防止张紧滑块因捞渣机负载加大而回落，也杜绝了液压张紧系统突然失压或泄漏引发的张紧轴下滑；同时采用特制油缸结构，油缸为双套管结构并设手动加压泵，双套管夹层为储油腔。正常工作时油缸由张紧液压站电动油泵供给压力油、蓄能器在一段时间内保压并补充压力油；当液压站系统故障时，可切换加油回路，由油缸加压泵直接为油缸加压张紧尾轮。同时，新式张紧机构的张紧架进行了加强设计，杜绝了老式张紧架经常出现的刚性不足易变形的缺陷。带止退机构的张紧轮架及张紧滑块，实现可手动、自动切换操作和失压保护。改造后捞渣机刮板端部最大偏斜量由原来236mm下降到目前的78mm，液压张紧轮高度偏差由原来的292mm下降到现在的40mm，捞渣机张紧装置及捞渣机运行平稳可靠。2.2捞渣机导论总成（内导轮）故障及对策 2.2.1故障的现象及原因：

2009年9月，检修人员在进行＃4炉捞渣机内导轮故障检修过程中发现捞渣机东侧内导轮卡涩、外轮磨损严重，随后解体检查，发现该轮内积渣，轴承损坏严重，骨架油封磨 损严重。如图一：

图一 内导轮故障情况

捞渣机的四个内导轮，是捞渣机最薄弱的环节。捞渣机的内导轮，在实际使用中普遍存在着导轮可靠性低、寿命低的问题，原因基本为轴封损坏→轴承腔进水→润滑脂被乳化→补充加注润滑脂困难→润滑失效→轴承损坏→导轮整体损坏。内导轮长期运行在渣水的恶劣环境中，骨架油封磨损严重，渣水进入内导轮轴承室，导致上述缺陷。2.2.2 故障对策

2010年，利用#4机大修的机会，对内导轮进行了改进，由轴承内置式改为轴承外置式内导轮，内导轮为轴、轮体同时转动型式。轴承置于捞渣机机体外部，与渣水接触端的骨架油封由一道改为4道的密封形式，完全避免了渣水接触轴承腔侧的内部油封，轴承体的加油孔改为外部后，便于随时检查油质、油量，保证可靠密封及润滑。极大程度地提高内导轮工作可靠性及其使用寿命。2.3 DTII型双向输送胶带机故障及对策 2.3.1 故障原因

DTII型双向输送胶带机将捞渣机捞渣输送至钢渣仓时，当有较硬的渣块通过胶带时，很容易划裂胶带；当胶带两端的电动滚筒故障时，胶带机也不能正常运行：由于双向输送胶带机露天安装，受自然界腐蚀较重，而其运输的渣水混合物对其腐蚀更加严重，因此，双向输送胶带机故障检修的次数较多。但双向输送胶带机一停，只能降低锅炉负荷减少出渣量，或把胶带人为的划裂取下，而且检修时间紧迫，加大了检修的难度，不仅造成人力、物力的极大浪费，而且影响机组的安全稳定运行。2.3.2 故障对策 改造前的DTII型双向输送胶带机只有一个运行位置，2011年7月利用检修的机会，在DTII型双向输送胶带机框架底部增加三根导轨和三套导轮，使胶带机框架沿着导轨可以移动，为胶带机增加了一个检修位置，如图二：

图二 双向输送胶带机改造后

当双向输送胶带机故障或电动滚筒故障需要检修时，可以把双向输送胶带机从运行位置拖至检修位置，捞渣机刮板运送的渣通过落渣口直接落入其下的钢渣仓，消除了以前故障后的一切后患，保证了机组的安全稳定运行。

2.4 水渣分离设备ZC-7000/2钢渣仓的改造： 当双向输送胶带机运行向钢渣仓运渣时，会有少许的渣水沾在胶带上，双向输送胶带运行到下部时，残留的渣水就落在钢渣仓的平台上，时间一长，很容易积渣，尤其到了冬天，渣水的混合物极易结冰，很难清扫。当积渣的高度触及胶带时，易造成双向输送胶带机跑偏及停运的现象，不能顺利除渣。为此，2011年2月利用检修的机会对钢渣仓进行改装，如图三：

图三 钢渣仓改造后

通过观察找到了胶带机残渣由于重力作用落到平台的准确位置，在A、B两个渣仓的一侧各加装一个小漏斗，上部与渣仓平台平齐，下部连接到钢渣仓的上，渣仓平台开一相应的小口，当双向输送胶带机运行到此处时，残渣恰好落入小渣斗，从而进入钢渣仓。这样即减少了清扫的工作量，又保证了双向输送胶带机的稳定运行。

3、结束语：

除渣系统的故障轻则影响机组的安全运行，造成非计划停运或限负荷出力，重则造成几十万元的设备损坏，因此在工作中应不断进行总结并采取有效地优化措施。华电潍坊发电有限公司二期工程2×670MW机组的除渣系统通过实施改造，提高了除渣系统运行的可靠性，保证了机组的安全稳定运行，可为其他电厂解决类似问题提供借鉴。参考文献：

[1]张莉，李新民，GFB锅炉排渣故障处理与改造[J],华电技术，2009，31（4）：8-10

[2]周波，叶辉，灵式滚筒冷渣器冷却水系统的分析与改造[J],华电技术，2010，32（7）：62-66

[3]ZC-7000/2钢渣仓及辅助设备安装使用说明书，青岛四洲电力设备有限公司

[4]GBL20D.1型水浸刮板式捞渣机安装使用说明书，青岛四洲电力设备有限公司

[5]DTII8050型固定式带式输送机安装使用说明书，青岛

锅炉系统毕业论文 篇6

锅炉燃煤对脱硫系统安全运行的影响

脱硫系统安全运行的影响因素很多,其中锅炉燃煤的成份对脱硫系统有较大的影响,燃煤中成份的不同将直接影响到脱硫系统入口原烟气的成份和烟气量,从而影响脱硫系统的`安全运行.所以一定要对锅炉燃煤给予足够的重视,在脱硫系统设计时要考虑到电厂长期运行的燃料供应,保证提资的准确性,对于已建成的脱硫系统一定要严格控制锅炉燃煤成份,保证脱硫系统能够正常的运行.

作 者：郑瑞彪 作者单位：武汉凯迪电力环保股份有限公司,湖北,武汉,430000刊 名：甘肃科技英文刊名：GANSU SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：25(11)分类号：X701.3 TM621.2关键词：燃煤 脱硫 安全 运行

锅炉监控系统的设计 篇7

为了提高锅炉的热效率，降低耗煤量，采用锅炉的自动控制系统日益广泛。锅炉控制装置的主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻工作人员的劳动强度，同时提高热效率，降低煤、电的消耗量，实现经济运行，便于操作、易于生产管理，而且要采用微计算机控制对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。

1 锅炉监控系统功能要求[1]

锅炉监控系统作为锅炉控制系统中的一个重要组成部分，要能够及时的、准确的反应锅炉及其附属设备的运行状况，实现对锅炉运行参数的监控和修改，如：注塞泵入口水压、雾化压力、燃油压力、管壁温度、烟气温度等;在出现故障时，系统要能够及时发出报警，并通知处理报警;在锅炉点火时，要能对点火过程进行监控，并能实现对水流量及风量的调节。

2 监控系统的硬件构成[1,2]

监控系统的硬件分为安装于锅炉现场硬件和集控室内硬件两部分。

(1)锅炉现场硬件：安装于现场的硬件包括热电偶、热电阻及各种传感器和压力、压力变送器、电动调节阀等。

(2)集控室硬件：安装于集控室的硬件包括锅炉系统仪表操作台、计算机操作台、工业电视监控站和PLC柜等。仪表操作台上装有与本台锅炉运行相关的主要仪表，包括显示仪表、流量积算仪、手操器、调节器及控制电机的转换开关、起停按钮、指示灯、电机智能监控器远程显示表等。工业电视监视系统用于监控蒸汽锅炉的汽包液位和给煤机的给煤情况。PLC为控制系统的核心，采用总线通讯，完成信号的采集并经处理，以信号通讯方式传给工控机，完成汽包水位、风量调节、给煤调速、鼓风调速、引风调速，电机顺序控制等。

整个锅炉监控系统采用大容量的UPS供电，以确保停电后工控机、PLC及关键检测设备、仪表能够正常工作30分钟。

3 P LC的监控功能

智能数显仪表本身已具有监控功能，利用这些监控仪表可以进行锅炉常规的监视和控制;PLC能够完成燃烧系统等较复杂的系统调节任务，它与数显仪表的结合设计，更加提高了系统运行的可靠性，能够实时显示系统设备的运行状态和超限报警，显示实时数据和历史数据等。

(1)控制系统主画面如图2。

(2)控制流程图画面如图3。

(3)实时数据、历史数据显示画面如图4。

(4)变频器控制显示画面如图5。

(5)多终端监视功能：用户可根据需要，将本系统接入到公司办公网络，实现主管领导及调度等管理人员的远程监视。

4 监控系统的控制功能

锅炉监控系统由测量报警系统、自动保护系统、自动调节系统和语音报警系统组成。

4.1 测量报警系统

为了全面反应锅炉的运行状态，系统对与锅炉运行相关的各种参数全部或部分进行检测，不仅测量锅炉的温度、压力等热工信号，还测量变送器、电机运行的电量信号及电机运行状态信号。

被测量的参数在操作台上由数显仪表分别显示，对需要报警的参数设有声、光报警功能，由计算机完成数据的存储、记录、报警、打印及分析处理。

4.2 自动保护系统

热工保护包括汽包水位超低联锁保护、蒸汽压力超高联锁保护及锅炉出口水温超高联锁保护。当锅炉出现汽包水位超低、蒸汽压力超高或出口水温超高时，系统在发出警报的同时，使锅炉自动联锁停炉，避免事故的发生。

电动机的保护由电机综合监视器对电机进行全面保护，具有过流、缺相、相不平衡、欠压、反序、漏电等保护功能，当电机在运行中有故障时，可迅速切断控制回路，避免烧毁电机。

4.3 自动调节系统

(1)给水压力自动调节：给水压力恒压控制系统由变频器、可编程控制器、智能数显调节仪、压力传感器等组成。压力传感器检测给水管的压力;智能数显调节仪显示给水管的压力，并与压力设定值比较输出控制信号控制变频器的输出频率，进而改变水泵电机转速，保证给水管压力保持恒定;可编程控制器控制电机的起停切换。

(2)汽包水位自动调节：汽包水信号由双室平衡器、差压变送器、磁翻板远传信号获得，智能仪表根据水位设定值调节电动调节阀的开度，从而实现对汽包水位的控制。汽包水位调节采用三冲量调节方法，以克服蒸汽负荷变化产生的虚假水位现象带来的给水调节阀的误动作。

(3)蒸汽压力调节：蒸汽压力自动调节是燃烧调节系统的组成部分，通过调节进入炉膛的煤量和风量达到最佳风煤比，以提高炉膛的发热量，保证锅炉的蒸汽压力，与供热量相对平衡。

当锅炉蒸汽负荷变化时，蒸汽压力发生变化。通过调节给煤机速度增加给煤量，保证炉膛发热量，随着燃料供给量的变化，鼓风量也必须做出相应的调整，才能获得锅炉烟气中的最佳氧含量，保证燃煤尽可能充分燃烧，并且使燃料量与鼓风量成适当的比例关系。

(4)炉膛负压调节：炉膛负压自动调节是燃烧调节系统的组成部分，随着蒸汽压力调节系统对送风量的调节，自动调节引风量，从而维持炉膛负压恒定，以保证锅炉安全运行。

(5)除氧罐水位自动调节：除氧罐水位自动调节系统由变频器、可编程序控制器、智能数显调节仪、差压变送器等组成。差压变送器检测除氧罐的水位;智能数显调节仪显示除氧罐水位，并与水位设定置比较输出控制信号控制变频器的输出频率，进而改变除氧泵电机转速，保证除氧罐水位怛定;可编程控制器控制电机的起停切换。

一台变频器以一拖三的方式控制除氧泵，当除氧泵运行时，若一台泵不能满足要求，系统自动将该除氧泵电机切入工频，同时变频启动下一台，直到满足供水的要求。三台除氧泵电机定时轮流切换，使各台除氧泵电机工作时间均衡。

(6)除氧罐水温自动调节：除氧罐水温自动调节系统采用单回路调节。以除氧罐水位设定值为目标值，通过安装在除氧蒸汽管道上的电动调节阀，自动调节蒸汽流量维持除氧罐水位恒定，以保证除氧效果。

(7)热水循环管网变频恒压补水自动调节：热水循环管网变频恒压补水自动调节系统由变频器、可编程序控制器、智能数显调节仪、压力变送器等组成。一台变频器以一拖二的方式控制两台补水泵，当热水循环管网的压力与设定值有偏差时，一台补水泵自动起动，并且电机转速不断变化，保持热水循环管网压力的恒定，若一台泵不能满足要求，系统自动将该电机切入工频，同时变频启动下台，直到满足补水需求，两台补水泵电机定时轮流切换，使各台水泵电机工作时间均衡。

4.4 语音报警系统

通过计算机操作站设定各检测量的上下限报警值,当锅炉运行中出现参数超限时,由计算机(控制报警音响发出语音提示。

5 结论

本文对三废混燃炉进行了监控系统的设计，实现了锅炉温度、压力、流量、汽包液位等参数的测量及报警，及给水压力、汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、除氧罐水位、除氧罐水温、热水循环管网变频恒压补水的自动调节，并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动联锁保护，实现了锅炉设备运行状态、运行参数的全面监控，提高了热效率，降低了煤、电的消耗量。

摘要：锅炉的监控系统由硬件和PLC两部分组成。利用PLC的记录、报警、分析及控制功能,对锅炉温度、压力、汽包液位等参数进行了测量、报警及自动调节,并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动联锁保护,实现了对锅炉运行状态的全面监控,确保了锅炉设备的安全运行。

关键词：锅炉,监控系统,PLC,安全运行

参考文献

[1]贾云婷.人机界面在锅炉监控系统中的应用.制造业自动化,2010.2,32(2):126～128.

[2]林德树等.锅炉监控系统的开发研究.科技信息,2006.9:156～157.

[3]樊玮等.基于InTouch的工业锅炉监控系统.航空计算技术,2003.12,33(4):102～108.

[4]张云等.锅炉复杂热工过程两层结构监控系统设计方法.系统仿真学报,2007.6,19(12):2836～2840.

[5]姚晓峰等.一种锅炉现场总线监控系统的设计与研究.微计算机信息,2003,19(3).

基于单片机的锅炉控制系统 篇8

【关键词】单片机，锅炉，控制

该系统主要以AT89C52单片机作为控制系统核心，通过接口扩展芯片8255完成人机交互的诸多应用功能，系统所需数据由模拟通路采集，该模拟通路由传感器组、多路开关、信号采样和A/D转换等组成。检测到的数据经过AT89C52单片机处理后，一部分经由8255传至8位数码管显示模块显示，一部分通过电平转换器和放大驱动电路处理后送至控制模块，控制模块根据此输出信号控制执行机构工作，并自动完成声光报警，从而实现对锅炉控制系统进行精确的实时控制。另外，系统还可以实现下载和通信的功能。

1系统设计方法

在详细了解单片机的基本结构、工作原理、功能扩展和相应的接口电路的基础上，对一个具体的应用对象，如何才能设计一个具体的应用系统，使其能够满足实际需要就变得非常现实了，也是系统设计和产品开发者所关心的问题。本节从应用角度出发，详细介绍单片机应用系统硬件设计方法和研制过程。

在图1的控制方案中，传感器采集随时间连续变化的模拟信号(被调参数)，如温度、流量和水位等，通过变送和放大，转变成直流电压信号，然后通过模/数转换器轉换成单片机可识别和处理的二进制数据，经输入通道送入单片机，由单片机按照一定的逻辑控制原理，对被测量值进行一系列的运算处理，从而得到燃烧器、循环泵或其他执行机构的控制量，再由单片机输出二进制数据，经数/模转换器将数字量转换成模拟量(电压或电流信号)，直接或通过继电器、接触器及多路开关送至执行机构，使阀门或其他调节机构动作，达到调节被调节参数的目的。

2基于单片机的锅炉控制系统设计

2.1熟悉设计对象

单片机作为控制系统的核心所控制的对象是多种多样的，所实现的控制功能也是千差万别的。这些对象可能是一个具体的设备，如交通灯控制器、机械手、电视机、空调器、微波炉、电冰箱等，也可能是一个系统，如生产线过程控制系统、数据采集系统、遥控系统等。在这些控制系统中，它可以有多个数字量和模拟量的采集和控制，有多个采样点和控制点。单片机在这些应用领域可以进行功能数字测量及采集，也可以完成过程控制、程序控制，或者是闭环控制。例如，一个空调器实际上就是一个温度控制系统，它包含温度测量、A/D变换、控制计算、输出功率调节等多个环节，在空调器币加热均采用电加热或压缩机，控制比较方便。对于一个锅炉控制系统，不管是燃油锅炉还是燃煤锅炉，比一个空调器控制要复杂得多，不仅要进行温度测量，还要测量锅炉内的压力、水位等参量，其控制系统规模要大一些。这类系统是一个模拟量闭环反馈控制系统。在这些系统中，需要显示输出(常用LED、LCD显示器)、初始值设定(常用拨码开关或键盘输入)、控制操作和报警提示等。因此就需要一个控制面板，在面板上要设置相应功能键和显示器。

2.2系统硬件电路

本系统的硬件电路设计应包括两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM，RAM，I/O口，定时，计数器，中断系统等容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路；二是系统配置，即按照系统的功能要求配置外围设备，如键盘、显示模块、打印机、A/D、D/A转换器等。因此本系统扩展和系统配置设计遵循下列原则：

(1)选择典型电路，并符合单片机的常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打好基础。

(2)系统的扩展和外围设备配置的水平充分满足应用系统的功能要求，并留有适当的余地，以便进行二次开发。

(3)硬件结构结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件实现的功能尽量由软件来实现，以简化硬件结构。

(4)可靠性和抗干扰性设计是硬件系统设计不可缺少的一部分。

硬件电路主要包括温度检测与变送环节的设计、模数转换接口电路的设计、人机交互接口的设计、报警电路的设计以及电源电路的设计。结构框图见图2。

首先是通过温度传感器获得温度的值，转变成1-5V标准电压信号，经采样放大器，送入A/D转换器转换成数字信号进入单片机内部。将检测的温度值，利用幅值检测程序，判断是否超过所设定的温度范围。若是，则启动报警电路。否则经LED驱动电路，送给LED显示器实时显示。单片机将给定温度值与测量温度值相比较，得出偏差量，经D/A转换器，送入功率放大器，得到一个放大的电压信号，驱动调节阀，从而控制调节阀的大小，进而改变燃料的流量，最终达到控制锅炉温度的目的。

2.3 系统软件设计

单片机首先进行初始化，包括I/O口、定时器、中断系统、液晶显示器的初始化；然后采集温度、水位数据，作为判断故障的依据，再进行故障检测；若发现故障，则蜂鸣报警，同时显示故障原因；然后开始进入循环监测部分，先采集数据，检测故障：然后进入相应的温度控制子程序、定时控制子程序、手动控制子程序、防冻控制子程序，接着开始扫描键盘，判断出所按键后，使相应变量置位或复位，并刷新当前显示，由此不断循环运行，完成锅炉控制系统的各种控制功能。

本系统要实现的是温度的巡回测量、巡回显示和温度的控制以及对锅炉中的各个参数(温度、水位等)的超限报警等功能。首先，为了能够实验温度的巡回测量，必须有电子开关程序巡回选择每个通道和A/D转换程序把模拟的电压量转换成数字量。为了提高准确性，之后又必须有数据处理程序对采集进来的数据进行处理，若超过所需的范围，则启动报警程序进行报警，为了能够把测量的温度用LED显示，又必须通过数据转换程序。同时也要有键盘输入程序才能对温度进行控制。

结论

本文以应用前景可观的锅炉作为控制对象，提出了一套以单片机为核心控制器的锅炉控制系统设计方案，并进行了系统硬件设计及软件算法的实现，实验表明，该系统性能良好，能够实现参数自动检测、自动控制，系统软、硬件维护方便，且投资成本较低，具有很强的实际应用价值。

参考文献：

[1] 王春林，李正熙，童朝南. 嵌入式液压控制器的实现[J]. 微计算机信息，2005，(2).