基于CAN总线的火焰监测系统的研制

【摘要】： 随着我国现代化建设的不断推进,工农业生产对电能需求将大大增加。目前我国发电厂中,火力发电厂的装机容量约占我国总装机容量的75%,并且在相当长的时间内,这种以煤为主的电力能源结构不会发生根本的变化。锅炉燃烧的基本要求在于建立和保持稳定的燃烧火焰。燃烧不稳定,不仅会降低锅炉热效率,产生污染物和噪声,而且在极端情况下会引起锅炉炉膛灭火,如处理不当就会诱发炉膛爆燃,造成事故。本文所设计的火焰监测系统,正是监测燃煤锅炉内燃烧器附近火焰的燃烧状态。 本文详细介绍了基于CAN总线的火焰监测系统的设计。经方案比较,决定选用基于火焰的红外光谱辐射特性的火焰检测原理,研制开发火焰监测系统,检测元件选择ECADATA公司生产的红外雪崩型硅光电二极管,光电二极管在接受红外辐射时,其产生光电流的大小与入射光能量成正比。本设计中采用同时测量火焰辐射强度和燃烧时闪烁频率的方式保证监测的可靠性,当频率和强度均高于设定的阈值时,判定为“有火”;反之,判定为“无火”。 本文要完成的工作包括探头的设计、二次仪表设计以及系统软件编程。在探头的设计中,详细介绍了前置对数放大器电路设计,在对数放大器加入了温度补偿电路和抗干扰电路,以保证测量精度和较大的量程,最后信号经电压电流的转换,得到4-20mA的标准信号作为探头的输出信号,进行远传。在二次仪表硬件电路设计中,详细介绍了输入电流电压转换电路、强度信号处理电路、频率信号处理电路以及电源电路,数字电路部分以PIC16F877为核心,扩展了CAN通讯接口,键盘及显示部分。在介绍数据采集和频率测量原理后,给出软件设计和数据处理子程,频率信号处理子程,键盘子程等。 本监测系统具有如下特点:同时检测火焰强度和频率,量程宽,精度高,系统响应快,可靠性高。另外,可通过键盘切换选择显示火焰燃烧强度值、频率值、强度阈值、频率阈值。通过现场实验表明,该监测系统可以实时准确地监测火焰的燃烧状态,长时间可靠的工作,具有很广泛的应用前景和推广价值。

【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP274.4