鍋爐液位調節系統分析

呂浩 王舒蕾 吳書亭 董榮鑫 蘆松

摘 要：本文主要對一種鍋爐液位控制器進行分析，該系統以8051作為控制器，通過8051單片機，壓力傳感器和模數轉換器等硬件系統和軟件設計方法實現具有液位檢測報警和控制雙重功能，同時也具有壓力報警和顯示控制的功能，并對液位和壓力值進行顯示。

關鍵詞：鍋爐；8051單片機；液位控制；自動控制

0 引言

目前我國的燃燒鍋爐的數量眾多，我國現有中、小型鍋爐30多萬臺，每年耗媒量占我國原煤產量的四分之一，目前大多數工業鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環境污染嚴重的生產狀態。國家在第10到第11個五年計劃的科技創新指南中，對光電一體化、資源與環境、新能源與高效節能的指導性課題中明確指出：需要自動化程度高、節能潛力大、提高安全系數、減輕勞動強度、價格低的新型測控裝置。要求節約率達到5%以上，裝置投資的回收期在1年以內，采暖鍋爐為3年以內。

1國內外研究的現狀

目前我國在單片機測控裝置研究、生產、應用中，取得了很大的成績，總結了很多經驗，但是各行業仍處于發展期，經調查，更多科研究所在這方面開展的工作更看重的是理論和算法，數年來這方面的研究的論文較多，著重生產實際的很少。在上海，新型的單片機測控裝置與系統研究的生產基礎較雄厚，在生產過程中需要新型的測控裝置與系統，因此在不斷的努力研究與開發。上海的工程技術研究人員更著重的是生產實際研究，對理論、算法和成果的論文較少；深圳在研制新型的測控裝置與系統領域也比較有成就，盡管與其他國家比較尚有差距，但是，深圳的高校、研究院所的最大的特點就是實際，與生產實際應用項目無關的問題基本不去考慮，主要考慮選取什么材料，測控什么物理量，優點是什么，與機器設備的通訊接口等等。

一些發達國家在單片機新型系統研究、制造和應用上，已積累了很多經驗，奠定了基礎，進入了國際市場。我國在新型測控裝置與系統研究、制造、應用和經驗上，與其他發達國家相比還存在差距，但是我國的研究人員已經克服很多困難，并在不斷的摸索中前進，有望在相關領域趕上甚至超過發達國家的技術水平，這是發展趨勢。

2鍋爐微機控制

鍋爐微機控制，是近年來新開發的一項新技術，它是微型計算機軟件、硬件、自動控制、鍋爐節能等幾項技術緊密結合的產物，工業鍋爐采用的是微機控制和原有的儀表控制，微機控制有以下明顯優勢：

（1）直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數，能顯示液位、壓力、溫度狀態。

（2）在運行中可以隨時方便的修改各種各樣的運行參數的控制值，并修改系統的控制參數，可以方便的改變液位、壓力、溫度的上限、下限。

（3）提高鍋爐的熱效率，采用計算機控制后熱效率可以比以前5%到10%，據統計，120噸的鍋爐，全年平均負荷為百分之70左右，以平均熱效率提高百分之5計算，全年節約800噸。

（4）鍋爐系統中包含鼓風機、引風機和給水泵等大功率電動機，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風機大部分不會滿負荷輸出的，原有的方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴重。通過對鼓風機、引風機和給水泵進行微機控制可以平均節電達到30%到40%左右。

（5）作為鍋爐控制系統裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩定、經濟運行，減少勞動人員的勞動強度。采用計算機控制的鍋爐系統有十分周到的安全機制，可以置多點的聲光報警和自動連鎖停爐，杜絕人為疏忽造成的重大事故。

綜合以上的種種優點可以預見采用計算機控制系統是行業的大勢所趨。單片機是在一塊芯片上集成了一片微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，體積小、速度快、功耗低的特點使它的應用領域日益廣泛。一般，工業控制系統的工作環境差，干擾強，利用單片機控制就能克服這些缺點，因此單片機在控制領域得到廣泛的應用，使用單片機控制鍋爐是很好的選擇。

3單片機實現鍋爐液位控制的優點

使用單片機實現鍋爐液位控制具有較高的實用價值和穩定性好等特點。采用高亮二極管和光敏三級管所組成的液位傳感器測量水位，可有效保證水位的自動控制，保證水質無污染，能更好地對鍋爐進行自動化控制，測量溫度時采取光電耦合器，實現光電隔離，避免了工作人員在現場進行檢測操控，方便了人員對液位系統的控制，控制方便且系統穩定性能好；采用壓力傳感器對壓力進行測控，采取壓電陶瓷傳感器，可大大簡化設計方案，系統性能也更穩定；單片機不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優點，而且有很高的性價比，應用前景廣，同時有助于發現可能存在的故障，通過微機實現蒸汽與給水系統的自動控制與調節，將保證鍋爐正常供氣供暖，維持穩定系統，保證安全經濟運行。而本文就是采用8051單片機為核心芯片的一種鍋爐控制系統，具有較高的實用價值和優越性。

本系統與PLC控制系統相比大大降低了使用成本，提高了控制運行速度。根據仿真模擬運行的結果表明，該系統能很好的克服“假水位”現象，將鍋爐汽包液位控制在給定的范圍內，對壓力不足和壓力過大進行安全報警，穩定性能好，容易操作和控制，保證了生產的正常進行。

4 結論

本系統主要介紹了8051單片機在鍋爐控制系統中的應用的特點，鍋爐液位調節系統結構簡化，系統精度高，具有良好的人機交互功能，并設有液位報警、高壓、低壓和閥門失靈等故障報警，有問題立即就能發現。通過自動調節控制液位并實現鍋爐內溫度和水位的報警。液位控制在設定值上正常運行不需要人工干預，操作人員勞動強度小，尤其適用于工業控制現場，具有良好的應用前景。

隨著計算機控制技術應用的普及、可靠性的提高及價格的下降，工業鍋爐的微機控制必將得到更加廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 潘新民，王艷芳.微型計算機控制技術[M].高等教育出版社，2002.

[2] 張洪潤，張亞凡.傳感技術與應用教程[M].清華大學出版社，2005.

[3] 李光飛，樓然苗.單片機課程設計實例指導[M].北京航空航天大學出版社，2004.

[4] 吳春旺.鍋爐汽包水位調節控制系統設計[A].北京：機械工業出版社，2006.