1、 第 1 页 共 31 页 第 1 章 绪 论 1.1 课题背景及研究意义 锅炉是一种热能转换设备，传统的锅炉由锅和炉两大主体和保证其安全经济 连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断 被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点 随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形 成热动力 （严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的） 作为一种能源广泛使用。锅炉广泛用于生产和生活之中1。 传统的锅炉都使用烧煤的方法进行加热， 这种方式加热不但对空气污染严重， 而且在加热时需要用人工进行燃料的运输与
2、添加，一旦加入燃料过多，水温会升 的过快造成开锅，严重时会造成锅炉爆炸，造成人身财产的损害，对于现在国内 的发展来说，很少有地区对此进行改进，而本设计提出一种新型的锅炉加热与压 力控制方法，真正实现无人操作，全自动加热、控温、节能环保，本设计摒弃传 统的燃料加热方法，而使用电热的方式，这样通过微控制器可以对水温进行实时 的控制，不仅节省能源，还能达到准确的温度控制，在控制系统中又加入了压力 控制环节，这样整个系统就达到了全自动智能化水平。 根据国内实际情况和环保上的考虑和要求， 燃煤锅炉由于污染并且效率不高， 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 此在人口密集
3、的居民区、旅馆、医院和学校，电加热锅炉完全能替代燃煤、燃油、 燃气锅炉2。 1.2 锅炉压力监控系统研究现状 1.2.1 国外研究发展和现状 在国外，锅炉的自动化控制从上世纪三、四十年代就开始了，当时大都为单 参数仪表控制，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 的操作和控制的进一步研究。但由于当时科技发展的局限性，对锅炉的控制主要 停留在使用汽动仪表的阶段，而且大多数锅炉只是检测工艺参数，不进行自动控 制。到上世纪六十年代，在发达国家，锅炉的控制主要以电动单元组合仪表检测 与控制，还是以检测报警为主，控制为辅助功能。 第 2 页 共 31 页 1.2.2 国内研究发展和现状
4、 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基本上停留在手动和简单仪表操作的水平， 80 年代中后期， 随着先进的控制技术引入我国的锅炉控制， 锅炉的计算机控制得到了很大的发展。 至 90 年代，锅炉的自动化控制己成为一个热门领域，利用单片机、可编程序控制 器、工业计算机以及引进的国外控制设备开发的各种控制系统，己逐渐用于对原 有锅炉的技术改造中，并向与新建炉体配套的方向发展，许多新的控制方法，诸 如最优控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制等自动控制的最 新成果也在锅炉自动控制中得到了尝试和应用.但由于控制技术单一， 或控制算法 的建
5、模往往不能反映真实的锅炉燃烧状况，导致在工程实践中并不怎么成功，不 能产生很好的经济效益，挫伤了用户在工业锅炉上用计算机进行控制的积极性。 1.3 锅炉的应用 锅炉作为重要的动力设备，已广泛应用于化工、炼油、发电等工业生产中， 同时锅炉又是工业生产及采暖供热中一次能源转换为二次能源的重要设备。从某 种意义上讲，锅炉控制效果的好坏对企业的经济效益和人民的生活质量有着直接 的影响。由于锅炉本身具有多输入、多输出并且各个参数之间还具有相互关联性 的特点，所以对锅炉的控制始终是各国技术人员不断探索研究的一个重要课题。 传统的锅炉控制系统大多采用手动操作或仪表控制，控制精度低，生产效果差。 操作者与管理
6、层之间的通信基本上采用电话联系，管理层难于及时全面了解控制 现场的情况，信息不但反馈时间长而且有遗漏，管理时效性差，企业的生产效益 和经济效益低，不能满足企业的发展需要3。 锅炉参数监控，是过程控制的典型实例。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4。 1.4 本论文主要研究内容 当前，世界计算机市场上出现了专门应用于工业控制的一系列单片机产品， 单片机以其价格便宜、重量轻、体积小、功耗低、功能强的特点，在工业控制的 现场应用中得到越来越广泛的关注，单片机既能够完成各种常规的控制，还能够 第 3 页 共 31 页 充分利用控制理论的最新研究成果情况下结合被控对象的特性，选择更加先进的 控制方法，来获得更好的控制效果。目前，因为家用锅炉设备属于批量制造生产， 而一整套完备的控制系统是每台锅炉所必需
