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加热炉空气换热器的单片机保护系统点击：2232 日期：[ 2014-04-26 22:21:14 ] |
| 加热炉空气换热器的单片机保护系统 王鹏飞 (内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头014010) [摘要]目前,加热炉换热器应用的温控系统维修成本高,而且存在着某些不稳定因素。根据单片机可靠性高、成本低等特点,应用ＭＣＳ-48单片机控制保护系统,对空气换热器进行温度保护控制。 [关键词]加热炉;空气换热器;掺冷风机;单片机;执行器 0 前言 工业炉炉尾排出的烟气、温度一般高达600～1100℃,带走的热量占燃料供给热量的30%～70%。降低工业炉的燃料消耗,节约能源的最有效的方法之一是回收高温烟气的余热,使其用于预热助燃空气,起到直接节约燃料的作用。 加热炉燃烧所需要的助燃空气,是由安装在烟道内的换热器进行预热后提供的热空气,换热器的正常与否直接关系到加热炉的使用。为了防止换热器前烟气温度过高,在换热器前的烟道处设置了一台掺冷风机,用来保护换热器不因烟气温度过高而被烧坏。配合掺冷风机使用一个执行器Ⅰ,它采用电磁控制,在正常时处于常闭状态;当换热器有过热现象时,电磁阀自动开启,配合掺冷风机从周围吸入冷风,通过换热器后的烟囱排走。另外,根据换热器进口的烟气温度信号控制稀释风机出口的调节阀,以改善掺入烟气中的冷空气数量,使烟气温度降至规定温度以下。同时,配合采用将部分预热空气放空的方法来控制换热器温度。 加热炉换热器控制流程框图如图1所示。 1 控制原理用于加热炉换热器的单片微电脑控制器原理框图如图2所示。 ＭＣＳ 48系列单片机的指令系统允许用户可以直接对Ｉ/Ｏ口的任一位进行置位、复位,也能测试累加器Ａ中的任一位,并有大量的转移查表指令。其模拟输入量为温度和压力信号,需要Ａ/Ｄ转换,从精度考虑8位就够了;其它输入信号还包括起动信号。起动信号的设置考虑换热器的自动保护与手动控制的转换。只有当单片机接收到起动信号后,才开始进行自动保护控制。输出信号包括电动机和电磁阀的控制。 硬件Ｉ/Ｏ口的分配如下: Ｐ17 起动信号输入 0有效 Ｐ40 换热器后执行器关闭 0有效 Ｐ41 换热器后执行器打开 1有效 Ｐ42 换热器前执行器关闭 0有效 Ｐ43 换热器前执行器打开 1有效 Ｐ44 起动掺冷风机 1有效 ＦＥＨＡＤＣ0809 地址 ＩＮ1 换热器前温度测量输入 (0～5Ｖ) ＩＮ2 换热器后温度测量输入 (0～5Ｖ) ＩＮ4 热风总管压力测量输入 (0～5Ｖ) 压力传感器信号前置放大器放大倍数的调节,要使得最低允许压力信号的Ａ/Ｄ转换结果为80Ｈ。这样,当测压力时,最高位为1表示压力到(不允许再开放热风放散阀);最高位为0表示未到。从而判断热风放散阀的阀是否允许开,编程容易。 由于换热器的限定温度为800℃,所以把0～1000℃的温度相对应的温度信号放大为0～5Ｖ,那么,Ａ/Ｄ转换后的分辨率大约为4℃/位。这样,800℃时的Ａ/Ｄ转换值为Ｃ8Ｈ;700℃时的Ａ/Ｄ转换值为ＡＦＨ。而450℃时的Ａ/Ｄ转换值为70Ｈ。这些值将作为程序中的温度阀值使用。 控制器在安装调试中,最主要的困难是热风总管压力信号和温度信号的前置放大。因为由传感装置输出的模拟量电信号一般都比较小。而Ａ/Ｄ转换器需要0～5Ｖ的电压,才能转换出00Ｈ～ＦＦＨ的数字量。所以,过小的前置放大倍数,将使Ａ/Ｄ转换的结果不易分辨。 2 软件设计 温度控制程序框图如图3所示。 (1)温度、压力控制 由于ＭＣＳ 48单片机没有减法指令,所以,将减数用补码表示后,可将减法变成加法运算,即减去一个数等于加上这个数的补码。补码由取反,加1这两条指令完成。补码相加的结果,如果有进位,即Ｃ=1,表示够减,差值为正;反之,如果无进位,即Ｃ=0,表示不够减,有错位,差值为负数。所以,通过判断Ｃ=0还是Ｃ=1,而来判断温度和压力的值是否达到要求。 (2)延时时间的计算 寄存器Ｒ3,Ｒ4,Ｒ5,Ｒ6用于相应延时时间常数的设定计算。其中延时5ｍｉｎ的子程序的计算如下:37Ｈ×ＦＡＨ×ＦＡＨ×80Ｈ×7.5μｓ=5ｍｉｎ延时1ｓ的子程序的计算如下:02Ｈ×ＦＡＨ×ＦＡＨ×7 5μｓ=1ｓ3 结束语单片机微型计算机有体积小、面向控制、指令系统简洁、性能价格比高、可靠性好、研制周期短、收效快等特点。将单片微型计算机应用于对环形加热炉空气换热器的控制,能更好地保障加热炉的安全性、可靠性。 [参考文献] [1]陈鸿复.冶金炉热工与构造[Ｍ].北京:冶金工业出版社,1999. [2]陈伟人.单片微型计算机原理及应用[Ｍ].北京:清华大学出版社,1990.[编辑:张 胜] |
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