燃气锅炉燃烧控制系统应用设计

第一章绪论 (1)

1.1研究背景和意义 (2)

1.2燃气燃烧控制系统的国内外现状 (2)

1.2.1国外现状 (2)

1.2.2国内现状 (2)

1.3锅炉控制系统的发展简述 (2)

1.4本文主要研究内容 (3)

第二章燃气锅炉燃烧控制系统工艺及原理分析 (5)

2.1燃烧控制系统的组成与运转原理 (5)

2.2燃气锅炉燃烧控制系统的总体分析 (6)

2.2.1系统所需实现的目标 (6)

2.2.2燃气燃烧控制过程 (6)

2.2.3燃气流量的控制 (7)

2.2.4空气量送入控制 (8)

2.2.5烟气含氧量控制 (8)

2.3本章小结 (9)

第三章燃气燃烧控制系统分析及ADRC仿真 (10)

3.1燃气锅炉燃烧控制系统分析 (10)

3.1.1燃气控制部分 (10)

3.1.2空气控制部分 (11)

3.1.3燃烧控制系统工作流程 (12)

3.1.4自寻优控制引入 (12)

3.2燃烧控制系统加入算法的仿真分析 (15)

3.2.1基于PID算法仿真 (15)

3.2.2基于自抗扰控制算法仿真分析 (15)

3.3本章小结 (19)

第四章基于ARM9的燃烧控制器的硬件设计 (20)

4.1燃气燃烧控制系统控制策略的选择 (20)

4.2燃气燃烧控制系统各模块硬件设计 (20)

4.2.1最小系统 (21)

4.2.2系统电源模块 (22)

4.2.3系统下载模块 (23)

4.2.4系统串口模块 (23)

4.2.5系统LCD模块 (23)

4.2.6系统D/I模块 (24)

4.2.7系统A/D调理模块 (25)

4.2.8系统继电器驱动模块 (25)

4.2.9系统D/A转换模块 (26)

4.2.10系统报警模块 (26)

4.3系统PCB (27)

4.4本章小结 (27)

第五章基于ARM9的燃烧控制器的软件设计 (28)

5.1实时操作系统uC/OS-III的移植工作 (28)

5.1.1实时操作系统III

uC/OS (28)

5.1.2实时操作系统内核 (29)

5.1.3实时操作系统的移植 (30)

5.1.4uC/OS-III移植后测试结果 (31)

5.2图形界面uC/GUI的移植工作 (32)

5.2.1图形界面uC/GUI (32)

5.2.2图形界面uC/GUI的移植 (33)

5.3各模块软件设计 (35)

5.3.1实时操作系统任务函数介绍 (36)

5.3.2实时操作系统任务通信选择 (36)

5.3.3燃烧控制系统任务划分及优先级确定 (37)

5.3.4各模块软件流程图设计 (38)

5.4燃烧控制系统整体调试 (43)

5.4.1基于实时操作系统的串口测试 (43)

5.4.2基于uC/GUI图形界面及触摸屏测试 (44)

5.5本章小结 (44)

第六章总结与展望 (46)

6.1总结 (46)

6.2展望 (46)

参考文献 (48)

论文发表和科研情况说明 (51)

致谢 (52)

第一章绪论

1.1研究背景和意义

近年来环境污染越发的严重，尤其是出现的雾霾天气更是引起了国家乃至世界的高度重视，纵观我国能源利用现状不难发现，我国农村供暖、做饭还在大量使用秸秆、部分使用煤炭，而城市中所使用的能源消费品依旧是煤炭。尤其是伴随着我国经济的发展，工业化进程的加深，煤炭依然被广泛的使用，而锅炉作为工业生产中的重要设备，无论是制造业还是北方的供暖都发挥着举足轻重的作用。

纵观我国的锅炉使用情况不难发现，无论是制造业还是供暖燃煤锅炉长期占据着主要地位。而上文提到的环境污染越来越严重的问题，其负有不可推卸甚至是主要责任。煤炭的燃烧会产生许多有害物质比如大量的2CO 、2SO 、x NO 、粉尘等。其中2CO 是引发全球温室效应的罪魁祸首，造成气温升高，全球各地环境异常，对整个地球产生了无可限量的危害；而2SO 、x NO 增则会产生酸雨，危害农作物、建筑；粉尘的危害直接与PM2.5相关，而PM2.5则是引发雾霾的首恶，雾霾的产生不仅使能见度下降影响生活，最为致命的是损害人类的身体健康，非常容易导致产生肺部疾病。

基于此，国家也在积极的寻找方法采取措施来改善这一现状，其中最行之有效的方法莫过于找寻洁净的新能源来替代原有的煤炭，从根本上减少有害物的产生。燃气锅炉也应运而生，并且加速对锅炉的改造已经到了迫在眉睫的地步。随着国家“十三五”规划开展，推广燃气锅炉，提高工业锅炉运行效率被写进了规划内容[1]。“煤改气”正在全国各地广泛推行。因此以天然气为燃料的燃气锅炉就有着广泛的发展前景，提高其燃烧效率，增强其自动化程度也就成了需要解决的问题。

在此过程中，天然气凭借其污染小、无粉尘、效率优等优势进入大家的视线。截止到2014年底，我国石油和天然气分别累计采出59亿吨、16000亿立方米，剩余的资源储备量分别为198亿吨、40.2万亿立方米。按照1111立方米天然气等于1吨石油的比例来计算，天然气剩余的资源储备大概是石油的1.7倍，未来我国将进入天然气储量产量迅速提升的发展阶段。另外，2014年5月21日，中国和俄罗斯签订了“天然气合作备忘录”，经过长达十年的天然气合作工程终于成功实施[2]。

综上所述，我国的能源结构、工业运行模式和环境保护战略正发生着翻天覆地的变化，三者齐头并进。天然气的开采、开发、进口、运输正在逐年完善，天燃气作为一种清洁能源在未来的生活生产中所占比重会越来越高。2015年11月18日，经国务院批准，自2015年11月20日起对天然气门站的价格做出了下调，使天然气价格的市场化程度更高。此次决定将会使我国天然气需求状况明显改善，有助于改善行业下游发展不理想的现状，为我国天然气行业在“十三五”期间的发展打下了良好的基础。这一系列的规划和国家政策极大的促进了燃气锅炉及相关配套设施的应用和发展，同时，为了增加设备