基于单片机的余热锅炉蒸汽温度控制系统设计开题报告.docVIP

题 目基于单片机的余热锅炉蒸汽温度控制系统设计来源工程实际研究目的和意义 余热锅炉是专门用于与转炉配套的热能利用转换设备，包括热交换、锅筒、除氧水箱等三部分。它利用转炉吹炼过程中产生的高温烟气对锅筒中的水循环加热，并在锅筒中进行汽水分离，把产生的蒸汽送往厂区热力网。其中，锅筒的给水来自除氧器，通过给水调节阀门来调整给水流量。同时，锅筒内的水通过循环泵循环流经热交换器，吸取热交换器中烟气的热量，以获得能量。锅筒内的水温远高于水的沸点，由此产生蒸汽，经过蒸汽流量调节阀门送入厂区热力网，产生经济效益。从转炉来的烟气通过热交换器后，温度达到旋风收尘和化工厂所能接受的数值，参与后续生产过程。 尽管锅炉系统种类繁多，各种类型锅炉的工艺流程和操作控制各有特点，但对过程检测、控制的要求是基本相同的。这既包括对锅炉产汽量和产汽压力的要求，也包括对锅炉自身安全、稳定运行的要求。锅炉生产过程检测控制应达到下述基本目的：锅炉汽包水位必须保持在一定范围内；锅炉产汽量必须适应用汽设备用汽量变化的要求；锅炉产汽压力必须满足用汽设备的要求；过热蒸汽温度必须根据用汽设备的要求保持在一定的范围内；燃烧系统必须维持安全、经济的运行。 此外，如果过热蒸汽温度变化过大，还会引起汽轮机转子和汽缸的涨差变化，甚至会产生剧烈振动，危及到机组的运行安全。因此，必须相当严格地将过热汽温控制在给定值附近。一般中、高压锅炉过热蒸汽温度的暂时偏差不允许超过±10℃，长期偏差不允许超过±5℃，这个要求对过热蒸汽温度控制系统来说是非常高的。所以对锅炉蒸汽温度的控制非常必要。 余热锅炉是燃气－蒸汽联合循环发电的主设备之一。和常规锅炉不同，余热锅炉中不发生燃烧过程，也没有燃烧相关的设备，从本质上讲，它只是一个燃气—水蒸汽的换热器。其与燃气轮机配合，燃气轮机的排气(温度约在500～600℃）进入余热锅炉，加热受热面中的水，水吸热变为高温高压的蒸汽再进入汽轮机，完成联合循环。锅炉是火力发电厂单元机组中的主要设备之一，它是一种系统复杂、体积庞大和昂贵上的能量转换设备，其内部发生的物理化学过程非常复杂，而且各种过程机密耦合，他们相互制约、相互影响。对于余热锅炉动态的研究，往往借助于为它建立的某种简化模型。然而，对于锅炉内部的某些工作机理，人们至今尚未充分掌握。因此，如何建立比较符合实际而又相当简单的锅炉数学模型，尚待研究和值得研究。 本文的设计目的，就是针对过热蒸汽温度的特点，在深入分析过热蒸汽温度调节的过程，过热蒸汽温度调节对象的静态特性、动态特性以及过热蒸汽温度控制的设计难的基础上，确定在过热蒸汽温度控制系统中应用单回路控制的可行性，并考虑根据蒸汽温度偏差和偏差的变化情况调整控制器的参数，以实现最优控制。并且由控制系统输出信号来控制执行器，通过调节执行器去控制减温水阀门的开度，从而实现控制过热蒸汽温度。并且通过仿真验证来控制效果。采用AT89C51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 2、国内外发展情况(文献综述) 目前，国外利用余热发电的新趋势，是单机功率小，载热体温度低（即利用中低温余热发电）。或内也有一些利用余热发电，如炭黑工业中的低热值尾气余热和硫酸工业中的硫酸余热发电等，所发的电能主要工厂自用。目前，已把如何利用中低温的低品位余热发电，作为开发节能新技术的重要课题。 余热锅炉是一种理想的节能设备，它不但能节约能源，而且对提高主流程的质量，减轻公害和满足某些工艺流程要求，都起着十分重要的作用。现有的余热锅炉按进锅炉的介质特性，有以下几种主要型式： 1）废烟气不需要进一步处理的余热锅炉； 2）废烟气需要进一步处理的余热锅炉； 3）废烟气要进一步处理，且其冷却在给定时间内完成的余热锅炉； 4）固体显热的余热锅炉。 近十几年，余热锅炉技术发展十分迅猛。七十年代初我国着手并开始实施发展余热锅炉的规划。从1974年到1980年，先后投资扩建余热锅炉研究和制造基地，现已形成具有一定的余热锅炉研制能力以及科研基地。至今已开发并制造了涉及15个类别、74个品种、101个规格的余热锅炉2000余台。 我国余热锅炉产品技术水品，除少数接近或到达国际上同类产品的先进水平外，大多数相当于国外五、六十年代的水平，其主要差距反应在以下几个方面： 1）热利用率低； 2）自控水平落后； 3）积灰率高和清除效果差（特别是有色冶炼工艺中的余热锅炉）。 随着技术的进步，今后工业部门将普遍采用高能效的先进工艺流程，这