基于plc的燃油鍋爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　電氣工程及其自動(dòng)化</b></p><p>　　基于PLC的燃油鍋爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有

2、燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问剑?jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或者有機(jī)熱載體。用油做燃料的鍋爐叫燃油鍋爐，燃油鍋爐的使用是油的開發(fā)利用的一種重要方法。</p><p>　　燃油鍋爐工作過程中涉及到的理論知識(shí)：（1）燃燒學(xué)（2）傳熱學(xué)（3）流體力學(xué)和工程熱力學(xué)GX Developer是三菱PLC的編程軟件。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持

3、梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。</p><p><b>　　2.發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　能源是人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本條件之一，我國(guó)過去基本上依賴單一能源維持國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以來一直跟不上我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。我國(guó)

4、能源生產(chǎn)和消費(fèi)的主要特點(diǎn)是以煤炭為主。一次能源生產(chǎn)的年平均增長(zhǎng)率為2010年全國(guó)原煤產(chǎn)量約32億噸，比2005年增長(zhǎng)了1.5倍，‘十一五’期間原煤產(chǎn)量以6-7%的平均增速增長(zhǎng)；2010年發(fā)電裝機(jī)容量突破9.5億千瓦，‘十一五’五年間擴(kuò)建了4億多千瓦，是過去50年裝機(jī)容量的總和；同時(shí)，‘十一五’期間石油、天然氣產(chǎn)量穩(wěn)定在1.8-1.9億噸之間，海外資源合作有突破性進(jìn)展，國(guó)內(nèi)煉油能力突破5億噸?！边@種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)帶來的問題是防止污染的

5、費(fèi)用日益增長(zhǎng)；其次，對(duì)鐵路運(yùn)輸業(yè)造成了壓力。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年我國(guó)能源需求量將至少增加t標(biāo)志煤。因此，如何減少煤炭資源的消耗及不斷開發(fā)可再生能源已經(jīng)成為我國(guó)解決能源矛盾的主要方向。但是由于可再生能源，如太陽能、生物能、地?zé)崮艿缺旧項(xiàng)l件的限制，至少在21世紀(jì)前半葉，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)將不會(huì)做出很大改變。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是人類對(duì)生活質(zhì)量和生存環(huán)境要求的日益增加，油作為優(yōu)質(zhì)潔凈的燃料和原</p><p>

6、;　　2006年，大連海事大學(xué)為解決航海教育中大型油船燃油鍋操作培訓(xùn)的問題,以大型油船燃油鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)為對(duì)象,利用在自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用并得到各國(guó)船級(jí)社認(rèn)可的S7-300可編程序控制器,使用STEP7 V5.3編程軟件,開發(fā)了基于PLC的大型油船燃油鍋爐仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了大型油船燃油鍋爐的各種控制功能的仿真,仿真控制曲線符合實(shí)際。硬件的設(shè)計(jì)和軟件的開發(fā)能有效地代替真實(shí)鍋爐進(jìn)行操作培訓(xùn)。</p><p><b

7、>　　3.燃油鍋爐結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　燃油鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個(gè)最主要的部件是爐膛和鍋筒。</p><p>　　爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。燃料在爐膛涅燃燒形成火

8、焰和高溫?zé)煔?，所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料構(gòu)成。在爐墻的內(nèi)表面上常敷設(shè)水冷管。鍋筒是自然循環(huán)和多次槍戰(zhàn)循環(huán)鍋爐中，接受省煤器來的給水、聯(lián)結(jié)循環(huán)回</p><p>　　路并向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。</p><p>　　4.鍋爐工作過程相對(duì)應(yīng)的理論</p><p>　　燃油鍋爐工作過程中涉及到的理論知識(shí)：（1）燃燒學(xué)（2）傳熱學(xué)（3）流體力學(xué)和工程熱力學(xué)&l

9、t;/p><p><b>　　燃燒學(xué)</b></p><p>　　燃料迅速氧化，放出熱量并產(chǎn)生可見火焰的物理化學(xué)過程。燃燒時(shí)必須同時(shí)有燃料和氧化劑，燃料是燃油，氧化劑是空氣中的氧。</p><p><b>　　傳熱學(xué)</b></p><p>　　傳熱的基本方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。熱傳導(dǎo)是指在不

10、涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)移的情況下，熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相鄰的溫度較低的部位，或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過程，簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。熱對(duì)流是指不同溫度的流體各部分由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的熱量交換。工程上廣泛遇到的對(duì)流換熱，是指流體與其接觸的固體壁面之間的換熱過程，它是熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流綜合作用的結(jié)果。決定換熱強(qiáng)度的主要因素是對(duì)流的運(yùn)動(dòng)情況。熱輻射是指物體因自身具有溫度而輻射出能量的現(xiàn)象。它是波長(zhǎng)在0.1～100微米之間的電磁輻射，因此與其他傳熱方式不同

11、，熱量可以在沒有中間介質(zhì)的真空中直接傳遞。太陽就是以輻射方式向地球傳遞巨大能量的。每一物體都具有與其絕對(duì)溫度的四次方成比例的熱輻射能力，也能吸收周圍環(huán)境對(duì)它的輻射熱。輻射和吸收所綜合導(dǎo)致的熱量轉(zhuǎn)移稱為輻射換熱。實(shí)際傳熱過程一般都不是單一的傳熱方式，如火焰對(duì)爐壁的傳熱，就是輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)的綜合，而不同的傳熱方式則遵循不同的傳熱規(guī)律。為了分析方便，人們?cè)趥鳠嵫芯恐邪讶N傳熱方式分解開來，然后再加以綜合。 </p><p

12、><b>　　流體力學(xué)</b></p><p>　　流體力學(xué)是研究流體(液體和氣體)的力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。主要研究在各種力的作用下，流體本身的狀態(tài)，以及流體和固體壁面、流體和流體間、流體與其他運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的相互作用的力學(xué)分支。流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)重要分支，它主要研究流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)的規(guī)律。在生活、環(huán)保、科學(xué)技術(shù)及工程

13、中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。流體力學(xué)中研究得最多的流體是水和空氣。它的主要基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和質(zhì)量守恒定律，常常還要用到熱力學(xué)知識(shí)，有時(shí)還用到宏觀電動(dòng)力學(xué)的基本定律、本構(gòu)方程和物理學(xué)、化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。 </p><p>　　流體力學(xué)有一些基本假設(shè)，基本假設(shè)以方程的形式表示。例如，在三維的不可壓縮流體中，質(zhì)量守恒的假設(shè)的方程如下：在任意封閉曲面（例如球體）中，由曲面進(jìn)入封閉曲面內(nèi)的質(zhì)量速率，需和由曲面離開封閉曲面內(nèi)的質(zhì)量

14、速率相等。（換句話說，曲面內(nèi)的質(zhì)量為定值，曲面外的質(zhì)量也是定值）以上方程可以用曲面上的積分式表示。流體力學(xué)假設(shè)所有流體滿足以下的假設(shè)：質(zhì)量守恒,·動(dòng)量守恒, ·連續(xù)體假設(shè),在流體力學(xué)中常會(huì)假設(shè)流體是不可壓縮流體，也就是流體的密度為一定值。液體可以算是不可壓縮流體，氣體則不是。有時(shí)也會(huì)假設(shè)流體的黏度為零，此時(shí)流體即為非粘性流體。氣體常?？梢暈榉钦承粤黧w。若流體黏度不為零，而且流體被容器包圍（如管子），則在邊界處流體的速

15、度為零。</p><p><b>　　工程熱力學(xué)</b></p><p>　　通過對(duì)熱力系統(tǒng)、熱力平衡、熱力狀態(tài)、熱力過程、熱力循環(huán)和工質(zhì)的分析研究，改進(jìn)和完善熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷機(jī)和熱泵的工作循環(huán)，提高熱能利用率和熱功轉(zhuǎn)換效率。為此，必須以熱力學(xué)基本定律為依據(jù)，探討各種熱力過程的特性；研究氣體和液體的熱物理性質(zhì)，以及蒸發(fā)和凝結(jié)等相變規(guī)律；研究溶液特性也是分析某些類型制冷

16、機(jī)所必需的?，F(xiàn)代工程熱力學(xué)還包括諸如燃燒等化學(xué)反應(yīng)過程，溶解吸收或解吸等物理化學(xué)過程，這就又涉及化學(xué)熱力學(xué)方面的基本知識(shí)。</p><p>　　5.基于PLC的仿真</p><p>　　可編程控制器（PLC）是一種通用的控制微機(jī)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制首選的控制器。然而，傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試均離不開硬件PLC，如果能利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造一個(gè)虛擬的PLC，模擬實(shí)現(xiàn)其

17、功能，即利用計(jì)算機(jī)仿真PLC，則會(huì)給PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)帶來極大地便利。</p><p>　　GX Developer有很多特點(diǎn)。 1. 軟件的共通化</p><p><b>　　6.小結(jié)</b></p><p>　　通過查閱資料和老師的指導(dǎo)，我了解了燃油鍋爐的重要意義，熟悉了燃油鍋爐的工程過程及其想對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)，掌握了PLC仿真技術(shù)，明白了

18、燃油鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀。</p><p><b>　　7.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[01]馮俊凱,沈幼庭,楊瑞昌.鍋爐原理及計(jì)算[M].北京:科學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[02]丁立新,王金枝,程新華,王樹群.電廠鍋爐原理[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.</p><p>　　[03]李加

19、護(hù).鍋爐原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京:中國(guó)電力出版社,2004.</p><p>　　[04]沈維道,蔣智敏,童鈞耕.工程熱力學(xué)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1998.</p><p>　　[05]楊世銘.傳熱學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1998.</p><p>　　[06]Jimenez-Mateos JM,Quintero LC ,Fuel,1996