浅谈小型热水锅炉系统设计

揭舟

（长江大学电子信息学院 434000）

浅谈小型热水锅炉系统设计

揭舟

（长江大学电子信息学院 434000）

随着电子科技和计算机技术的快速发展，新型小型热水锅炉的应用得到了普遍的提高。本文重点讨论了基于家庭、单位等小型应用容量的热水锅炉控制系统的设计流程和科学原理，旨在为电子科技服务于生产生活提供科普性的文献资料，促进广大热水锅炉业内人士的交流。

小型；热水锅炉；系统；设计

前言

在我国，传统的开水锅炉控制中多以燃煤和燃油为主，自动化程度低，调节精度差，单靠人工操作已不能适应当今高效、低耗、低劳动强度的要求。因此，对传统的控制系统进行改造是适应今后发展的迫切需要，随着电力工业的不断发展，人们逐渐采用电加热控制系统，即基于单片机控制的多功能智能小型开水电锅炉控制系统。

1 基于单片机的小型热水锅炉控制系统基本原理简析

首先，本文讨论的热水锅炉系统是采用单片机为控制中心的，锅炉采用电加热的方式，水源由水泵供给，水温可以通过按键预置，由温度传感器检测出出水口处水的温度并送给单片机，然后单片机将实际水温送至LCD1602液晶显示，同时单片机将采集到的实际水温与预置温度相比较，若实际温度在预置温度范围内，就关闭电热丝；若实际水温不在预置温度范围内，就接通电热丝给锅炉加热，若超过预置温度极限，控制系统就会报警。根据连通器原理，同锅炉相连的玻璃管中的水位与锅炉里的水位相同，由74LS04和74LS244组成的水位检测电路的四个探针来检测水位并将采集到的信息送给单片机，当水位高于最高水位时，就关闭水泵；当水位低于下限水位时，就打开水泵；当水位低于或高于极限水位时，就会报警。

2 基于单片机的小型热水锅炉模块化工作流程解析

从上述原理分析可以知道，这种基于单片机作为控制中心的热水锅炉系统具有七大模块，分别为单片机模块、温控模块、水位控制模块、显屏模块、应用按键模块、加热模块和加水模块。单片机模块建议采用AT89C51作为小型开水锅炉的控制中心，因为在众多的51系列单片机中，要算ATMEL公司的AT89C51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序内存是FLASH工艺的，这种工艺的内存用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为ATMELAT89Cx做的均带有这些功能。对于温控模块，我们需要借助传感器的作用，值得注意的是，在实际温度检测过程中，如何选用传感器显得至关重要。国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。目前，集成温度传感器在温度检测系统中应用越来越多，而其输出信号形式大致有电压、电流和数字三类，具体采用哪种型号的传感器依据用户个人喜好选择。对于水位控制模块，所谓水位控制，是通过判定水位，实现当锅炉里实际水位低于预定的水位下限时自动加水和当实际水位高于设定的水位上限时自动停水的功能，主要的电气设备是压力传感器。而显屏模块，用单片机进行数码显示应具有显示器件，显示器件是人与开水锅炉控制系统沟通的重要媒介，目前比较常见的显示器件有LED显示模块和LCD显示模块。在应用按键模块上，需要通过提前的功能预估来设计，比如一般的热水锅炉都有开始工作、停止工作、温度“+”和温度“-”这四个功能，那么就通过电路设计安装四个具有标志性的指令按钮，同样的道理，想要其它功能指示按钮，就通过计算机输入相应的指令程序即可，另外的加热模块和加水模块也是通过计算机辅助技术，利用编辑程序实现的。

3 基于单片机的热水锅炉的特点总结

从控制系统上，单片机作为自动控制中的一个核心器件在小型自动控制系统及信号采集方面已经被广泛应用，技术也相对较成熟，它不仅有体积小，安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性价比，应用前景广，在小型开水锅炉自动控制中采用单片机作为控制中心，不但能够使控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点，即节约能源，还在改善劳动条件等方面都显示了无比的优越性。同时，采用电力作为燃料，不仅能够使控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点，还节约能源，利于环保，在改善劳动条件等方面都显示了无比的优越性。

从实际使用上，这种小型热水锅炉设备一般为立式圆柱形，占地少，其体积最小的直径，设备安装很方便，操作简单，运行稳定且可同时提供采暖和生活用水。具有多种时段温控，预设功能，可到经济运行的目的，很多别墅项目一般采用电锅炉取水。工业生产生活中，在很多方面都对温度有不同的要求。如用于热处理的加热炉、用于熔化金属的锅炉以及各种不同用途的加热炉反应炉，如用于水泥生产中的大型锅炉和生活中的供开水用小型锅炉等，这样温度就成为了其对象中一种重要的被测控对象，结合单片机的稳固控制流程，极大的简化了人工操作难度和设备维修成本。

4 基于单片机的小型热水锅炉应用前景预测

国内对锅炉控制的研究起步较晚，始于80年代初期。国内研究锅炉控制比较成熟的企业有上海杜比公司、南京仁泰公司等。此外还有一些科研院校和企业开发的各种智能锅炉控制系统，如清华大学动力工程与控制学院为亚运村北辰供热厂热水锅炉的改造开发的锅炉控制系统，采用“一控四”方案，即一台主机控制四台锅炉。随着电力工业的不断发展，电加热控制系统的锅炉正在兴起。在传统的小型开水锅炉控制中，由于控制对象相对较小且又不重要，有相当一部分还是采用人工控制或是继电接触式的控制方式，自动化程度低，调节精度差，且单靠人工操作已不能适应当今高效、低耗、低劳动强度的要求。因此，对这种控制系统进行改造是适应发展的需要的。

5 结语

基于单片机的小型热水锅炉是科技服务生活的典型代表，在我国很多偏远山区和农村地区，因为建筑位置相对较为分散，冬季热水供应一直是个大难题，家具太阳能只能在晴天发挥作用，这种简化的小型热水锅炉才能给广大家庭或单位带来实时热水供应的作用。

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TK222

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1004-7344（2016）06-0231-01

2016-2-2