基于单片机的供热温度控制系统设计毕业论文

基于单片机的供热温度控制系统设计毕业论文

0 引言

城镇供热是千家万户共同关心的一件大事，也是老百姓冬季的热门话题。城市集中供热,是现代化城市建设的重要组成部份,是城市工业生产和人民生活向高度物质文明和精神文明发展的重要标志。从我国的国情出发,大力发展城市集中供热,无论是从降低能源消耗、节约能源的经济效益来考虑,还是从减少环境污染、保护环境、改善人民生活条件来权衡,都具有十分重要的作用。随着我国国民经济的迅速发展，人们对建筑环境的热舒适性要求的不断提高，集中供暖地区的围正逐步扩大。我国的城市集中供热是从50年代起步，进入80年代开始迅速发展的，到1999年我国已有290个城市建立了集中供热设施，2001年集中供热面积达到14.63亿平方米（其中住宅为9.58亿平方米）。现在我国城镇集中供热体制正在不断的改革、完善，向着更有利于人民生活和可持续发展的方向不断进步。我国供热主要以热电联产为主，区域锅炉房为辅，其它热源方式为补充。城市集中供热的发展中，热电厂供热占总集中供热的62.9％，区域锅炉房供热占35.1％，其它占1.35％。全国集中供热面积中，公共建筑占33.1％，民用建筑占59.8％，其它占7.1％。

集中供暖事业的发展为节约能源，减少环境污染，促进经济发展，改善人民生活发挥了重要作用。虽然我国传统的能源结构正在进行调整，各种不同热源的供暖系统应运而生，但是供暖热源仍然以煤炭为主，我国煤炭探明可开采储量1145亿吨，可开采54－81年，从可持续发展的角度，我们不得不慎重的对待供暖系统，在不浪费资源的前提下实现我们

的所需。利用先进科学技术，合理分配热量，对温度进行实时控制，让现有的热能得到充分利用。

在能源相对紧的今天，占能源消耗比重相当大的采暖能耗的浪费十分严重，其主要原因是供热系统存在严重的问题，某些热电厂供热站的温度控制系统同样也存在很多问题。本设计就是针对其不足之处，有针对性的对供热系统硬件和软件部分进行设计。设计采用了AT89S51单片机、8255、2764、6264、CD4051、AD588、AD574、74LS138、LF398等元器件，供热系统采用微型计算机控制，可以实现以下几点功能：实时检测、了解系统工况、自动控制、合理匹配工况、尽量保证按需供热、确保安全运行、健全运行档案。

1 概述

1.1 集中供热系统简介

集中供热又称区域供热(District heating)，以热水和蒸汽为载能体，通过管网为一个区域的所有热用户供热。通常是由一个和多个供热设备集中供热，例如供热锅炉、热电联产装置、低温供热核反应堆的热源及工业余热等。集中供热系统是由热源、热用户和热网三部分组成。热源主要是热电站和区域锅炉房（工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉），负责制备热水，热力网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成，负责热媒的输送，热用户是指用热场所。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空气调节及生产工艺等用热系统。各热用户用热系统的热负荷，按其性质可分为两大类：季节性热负荷和常年性热负荷。热水供热系统按系统的密闭性可分为开式和闭式两种型式。在闭式系统中，热网的循环水仅作热媒，供给热用

户热量，而不从中取出使用。在开式系统中，热网循环水部分或全部从热网中取出，直接用于生产或热水供应。由于供热系统中热用户的热负荷并不是恒定的，如供暖通风热负荷随室外气象条件变化，热水供应和生产工艺用热随使用条件等因素变化。要保证供热质量，满足各热用户要求，并使热能制备和输送合理，就要对供热系统进行运行调节——也就是供热调节。供热调节的目的，在于使供暖用户的散热设备的放热量与用户热负荷的变化规律相适应，以防止供暖热用户出现温度过高或过低。

集中供热系统的热力站是供热网路与热用户的连接场所，在其安装有与用户连接的有关设备、管道、阀门、仪表和控制装置。它的作用是根据热网工况和不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用户的需求，同时还应根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。

集中供热事业的快速发展，是与集中供热系统自身的优越性分不开的。从热源向一个较大的区域供热称为集中供热，它是建立在以热电联产的热电厂或区域性供热锅炉房为热源基础上的供热系统。

集中供热系统的优点：

1）集中供热系统可以节约能源提高能源的利用率, 节约能源。普通火炉供暖的热效率平均为15%-25%，现代大型凝汽式机组的热效率为40%左右，而供热机组的热电联产综合热效率可达85%,大型区域锅炉房的热效率也可达到80％～90％，所以相比之下，相同的热负荷，集中供热燃料的消耗量比较小,由此可见，集中供热对节约能源有积极的作用。

2）集中供热系统可以改善大气环境质量。因为热能利用效率高，相对减少了污染物的排放。同时，集中供热可以采用先进的热源技术以及高大的烟囱、高效率的除尘器和烟尘脱硫装置,便于消除烟尘，减轻大气污染，改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用。2000年国家发展计划委员会组织实施发电设备国产化工作中，清洁燃煤的CPB锅

炉利用自主知识产权技术，完成国产l00MW级循环流化床锅炉及辅机研制，而分散的小型锅炉单台容量小、烟囱低，由于资金等原因，除尘脱硫设备均不能与集中供热相比。集中供热便于灰渣的运输和综合利用，避免运输过程中的二次污染。

3）集中供热系统中热电联产项目有效地缓和了当地的电力紧局面。同时，减轻了分散锅炉房工人的劳动强度，使操作人员有一个安全舒适的工作环境，同时也节约了宝贵的城建用地。以热电厂和区域锅炉房为热源的集中供热系统，能有效利用能源节约了生产成本，节能效益和经济效益都非常显著。热电厂供热的热效率可高达75%-85%,单位供热成本约为16.2-18元每平方米。

4)易于实现科学管理，提高供热质量。实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。近年来，根据国家对城市环境质量的要求，对市场能源结构进行调整，采用燃气、燃油和用电供暖方式进行多能源的供热，但是由于经济性和费用等问题使其很难大面积推广，只作为集中供热方式的一种补充，所以，坚持以燃煤、集中供热为主要供热方式，是保证我国供热事业长期稳定、持续发展的关键。

1.2 供热系统的发展现状

手段完善，设备质量高，通常一次管网所提供的热量在热力站交换成二次采暖热水和民用生活热水，在热力站的二次水系统中均安装有变频调速的水泵，差压控制器、电动调节阀、气温补偿器以及回水温度限制器等设备，有了一整套成熟的供热系统运行模式。在控制上，基本上采用以压差控制为主的方案，其基本方法是控制供热系统最不利环路的供回水压差不小于给定值，而最不利环路的压差控制，实际上只为流量的调节提供了可能，本身并不等于进行了流量调节。各用户流量的调节，则是通过热源的集中调节和用户热入口的局部调节即散热器处温控阀的个体调节进行的。国外供热系统在用户入口和热源处都