快速蒸汽发生器的分析与设计
发布时间：2021-04-17 15:03
基于感应加热的快速蒸汽发生器,具有热量损失小,无污染,产汽快的特点,是对传统快速蒸汽发生器加热方式的一种创新。感应加热快速蒸汽发生器,弥补了传统燃料蒸汽发生器和PTC蒸汽发生器热量损失多,产汽慢,污染大的缺点。在石油行业装备清洗和市政工程油污清洁等领域中,高效,环保,安全的感应加热蒸汽发生器具有广阔的发展和应用前景。首先分析了电磁感应加热的原理,介绍了快速蒸汽发生器的基本框架,结合电磁感应加热分析了其在该设备上应用的可行性和优势,同时对快速蒸汽发生器感应加热系统拓扑结构进行了分析,给出了基于感应加热的快速蒸汽发生器控制系统整体设计方案。在感应加热快速蒸汽发生器控制系统的硬件设计中,介绍了系统的总体框架和主控芯片,选用STM32单片机作为系统的主控芯片,并对锁相环电路,移相控制电路,IGBT驱动电路,负载信号采集电路,压力和温度检测电路,键盘和显示电路进行了设计。着重分析了锁相和移相控制模块的原理,并将锁相环芯片CD4046和移相控制芯片UC3879相结合。分析了IGBT驱动原理,选用HCPL-316J芯片设计了驱动电路,利用移相电路来控制IGBT驱动电路。结合单片机的控制,保证了逆变系...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 快速蒸汽发生器国内外应用现状和发展趋势
1.2.1 国内外蒸汽发生器应用现状
1.2.2 快速蒸汽发生器的发展趋势
1.3 课题的研究内容
第2章 基于感应加热的蒸汽发生器系统原理及设计方案
2.1 电磁感应加热基本原理
2.1.1 涡流加热原理
2.1.2 集肤效应
2.1.3 邻近效应
2.2 快速蒸汽发生器基本框架
2.3 电磁感应加热在快速蒸汽发生器上的应用
2.4 快速蒸汽发生器感应加热系统拓扑图
2.4.1 整流滤波电路
2.4.2 加热系统逆变电路
2.5 功率调节方式的选择
2.5.1 直流侧功率调节方法
2.5.2 逆变功率调节方法
2.5.3 感性移相PWM调功分析
2.6 本章小结
第3章 感应加热蒸汽发生器控制系统硬件设计
3.1 控制系统硬件总体设计
3.1.1 控制系统总体设计及分析
3.2 锁相环电路分析与设计
3.2.1 锁相环电路的工作原理
3.2.2 锁相环电路设计
3.3 移相控制电路分析与设计
3.3.1 移相控制电路设计
3.3.2 移相电路与锁相电路的结合
3.4 IGBT驱动电路
3.4.1 IGBT驱动原理分析
3.4.2 IGBT驱动电路设计
3.5 温度、压力和负载信号采集电路
3.5.1 温度采集电路设计
3.5.2 压力检测电路
3.5.3 电流、电压采样电路设计
3.6 键盘及显示电路设计
3.7 本章小结
第4章 基于粒子群优化模糊PID算法的蒸汽温度控制研究
4.1 蒸汽温度控制系统概述
4.1.1 蒸汽发生器蒸汽温度数学模型建模
4.2 模糊PID控制理论
4.2.1 PID控制理论
4.2.2 模糊控制理论
4.2.3 模糊PID控制器的设计
4.3 基于粒子群优化的模糊PID控制器设计
4.3.1 粒子群算法简介
4.3.2 粒子群优化模糊PID控制器设计
4.4 仿真验证
4.4.1 模糊PID算法仿真验证
4.4.2 基于粒子群优化的模糊PID算法仿真验证
4.5 本章小结
第5章 感应加热蒸汽发生器控制系统软件设计
5.1 系统主程序设计
5.1.1 系统初始化
5.1.2 感应加热系统主程序
5.2 电流电压采样程序设计
5.3 温度控制模块程序设计
5.3.1 温度信号采集程序设计
5.3.2 温度控制算法软件设计
5.4 键盘及显示程序设计
5.5 本章小结
第6章 感应加热蒸汽发生器的仿真及功能测试
6.1 电路仿真
6.2 实验平台的搭建和样机实测
6.3 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LCL谐振变换器的电磁感应式非接触电能传输系统动态调压控制方法[J]. 高键鑫,吴旭升,高嵬,胡风革,李广义. 电工技术学报. 2018(18)
[2]我国能源资源现状与发展趋势[J]. 方圆,张万益,曹佳文,朱龙伟. 矿产保护与利用. 2018(04)
[3]中国石油油气开采工程技术进展与发展方向[J]. 雷群,翁定为,罗健辉,张建军,李益良,王欣,管保山. 石油勘探与开发. 2019(01)
[4]不同结构形式的蒸汽发生器的应用[J]. 周琴,李健,张乾坤. 山东化工. 2018(17)
[5]探究电磁感应定律及其简单应用[J]. 姚韶臣. 科技风. 2018(27)
[6]新形势下中国石油储备现状及未来规划[J]. 徐倩. 化工管理. 2018(25)
[7]基于模糊PID控制的锅炉主蒸汽温度控制策略研究[J]. 葛铮,吴林峰. 黑龙江电力. 2018(04)
[8]电磁感应器加热技术的应用[J]. 蔡梓涵. 电子技术与软件工程. 2018(14)
[9]浅析基于单片机的数字时钟与温度显示系统的设计[J]. 刘卫东,曾绍杰,李超,翟佳豪,王瑞东. 山东工业技术. 2018(14)
[10]热力压缩海水淡化系统中低温蒸汽喷射器的实验研究[J]. 董景明,王威宁,郭阳,邓洋波,苏风民. 科学技术与工程. 2018(16)
硕士论文
[1]电磁感应点火器检测电路及其电路故障诊断系统设计[D]. 张敏.中北大学 2018
[2]基于电磁感应技术的蒸汽发生器的设计与研究[D]. 张子昌.青岛科技大学 2018
[3]基于IH加热的安全节能电磁炉控制系统设计与实现[D]. 汪钊.电子科技大学 2017
[4]基于粒子群算法优化的模糊控制器设计与应用[D]. 刘群.沈阳工业大学 2017
[5]井下电磁感应加热器理论分析及实验研究[D]. 谢小辉.西南石油大学 2017
[6]船舶高强钢焊接电磁感应加热工艺方法研究[D]. 颜跃文.江苏科技大学 2017
[7]基于水冷式电磁感应加热的注塑机温度控制系统研制[D]. 陈凯.西安工业大学 2017
[8]智能温控高频电磁感应加热系统的研究[D]. 李学松.辽宁科技大学 2016
[9]注塑机料筒电磁感应加热实验研究与数值模拟[D]. 陈芳芳.西安工业大学 2015
[10]电磁感应加热控制系统的设计与实现[D]. 朱龙元.电子科技大学 2015
本文编号：3143659
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 快速蒸汽发生器国内外应用现状和发展趋势
1.2.1 国内外蒸汽发生器应用现状
1.2.2 快速蒸汽发生器的发展趋势
1.3 课题的研究内容
第2章 基于感应加热的蒸汽发生器系统原理及设计方案
2.1 电磁感应加热基本原理
2.1.1 涡流加热原理
2.1.2 集肤效应
2.1.3 邻近效应
2.2 快速蒸汽发生器基本框架
2.3 电磁感应加热在快速蒸汽发生器上的应用
2.4 快速蒸汽发生器感应加热系统拓扑图
2.4.1 整流滤波电路
2.4.2 加热系统逆变电路
2.5 功率调节方式的选择
2.5.1 直流侧功率调节方法
2.5.2 逆变功率调节方法
2.5.3 感性移相PWM调功分析
2.6 本章小结
第3章 感应加热蒸汽发生器控制系统硬件设计
3.1 控制系统硬件总体设计
3.1.1 控制系统总体设计及分析
3.2 锁相环电路分析与设计
3.2.1 锁相环电路的工作原理
3.2.2 锁相环电路设计
3.3 移相控制电路分析与设计
3.3.1 移相控制电路设计
3.3.2 移相电路与锁相电路的结合
3.4 IGBT驱动电路
3.4.1 IGBT驱动原理分析
3.4.2 IGBT驱动电路设计
3.5 温度、压力和负载信号采集电路
3.5.1 温度采集电路设计
3.5.2 压力检测电路
3.5.3 电流、电压采样电路设计
3.6 键盘及显示电路设计
3.7 本章小结
第4章 基于粒子群优化模糊PID算法的蒸汽温度控制研究
4.1 蒸汽温度控制系统概述
4.1.1 蒸汽发生器蒸汽温度数学模型建模
4.2 模糊PID控制理论
4.2.1 PID控制理论
4.2.2 模糊控制理论
4.2.3 模糊PID控制器的设计
4.3 基于粒子群优化的模糊PID控制器设计
4.3.1 粒子群算法简介
4.3.2 粒子群优化模糊PID控制器设计
4.4 仿真验证
4.4.1 模糊PID算法仿真验证
4.4.2 基于粒子群优化的模糊PID算法仿真验证
4.5 本章小结
第5章 感应加热蒸汽发生器控制系统软件设计
5.1 系统主程序设计
5.1.1 系统初始化
5.1.2 感应加热系统主程序
5.2 电流电压采样程序设计
5.3 温度控制模块程序设计
5.3.1 温度信号采集程序设计
5.3.2 温度控制算法软件设计
5.4 键盘及显示程序设计
5.5 本章小结
第6章 感应加热蒸汽发生器的仿真及功能测试
6.1 电路仿真
6.2 实验平台的搭建和样机实测
6.3 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LCL谐振变换器的电磁感应式非接触电能传输系统动态调压控制方法[J]. 高键鑫,吴旭升,高嵬,胡风革,李广义. 电工技术学报. 2018(18)
[2]我国能源资源现状与发展趋势[J]. 方圆,张万益,曹佳文,朱龙伟. 矿产保护与利用. 2018(04)
[3]中国石油油气开采工程技术进展与发展方向[J]. 雷群,翁定为,罗健辉,张建军,李益良,王欣,管保山. 石油勘探与开发. 2019(01)
[4]不同结构形式的蒸汽发生器的应用[J]. 周琴,李健,张乾坤. 山东化工. 2018(17)
[5]探究电磁感应定律及其简单应用[J]. 姚韶臣. 科技风. 2018(27)
[6]新形势下中国石油储备现状及未来规划[J]. 徐倩. 化工管理. 2018(25)
[7]基于模糊PID控制的锅炉主蒸汽温度控制策略研究[J]. 葛铮,吴林峰. 黑龙江电力. 2018(04)
[8]电磁感应器加热技术的应用[J]. 蔡梓涵. 电子技术与软件工程. 2018(14)
[9]浅析基于单片机的数字时钟与温度显示系统的设计[J]. 刘卫东,曾绍杰,李超,翟佳豪,王瑞东. 山东工业技术. 2018(14)
[10]热力压缩海水淡化系统中低温蒸汽喷射器的实验研究[J]. 董景明,王威宁,郭阳,邓洋波,苏风民. 科学技术与工程. 2018(16)
硕士论文
[1]电磁感应点火器检测电路及其电路故障诊断系统设计[D]. 张敏.中北大学 2018
[2]基于电磁感应技术的蒸汽发生器的设计与研究[D]. 张子昌.青岛科技大学 2018
[3]基于IH加热的安全节能电磁炉控制系统设计与实现[D]. 汪钊.电子科技大学 2017
[4]基于粒子群算法优化的模糊控制器设计与应用[D]. 刘群.沈阳工业大学 2017
[5]井下电磁感应加热器理论分析及实验研究[D]. 谢小辉.西南石油大学 2017
[6]船舶高强钢焊接电磁感应加热工艺方法研究[D]. 颜跃文.江苏科技大学 2017
[7]基于水冷式电磁感应加热的注塑机温度控制系统研制[D]. 陈凯.西安工业大学 2017
[8]智能温控高频电磁感应加热系统的研究[D]. 李学松.辽宁科技大学 2016
[9]注塑机料筒电磁感应加热实验研究与数值模拟[D]. 陈芳芳.西安工业大学 2015
[10]电磁感应加热控制系统的设计与实现[D]. 朱龙元.电子科技大学 2015
本文编号：3143659
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