性高等特点。
1.2.国内外研究现状
1.2.1国外研究现状 1.2.2国内研究现状
河北马头发电总厂8号炉和江苏华能淮阴电厂2号炉都以电接点水位计为监视主表控制水位运行三四年后，实际测量汽包水迹中心线与锅炉厂规定的0水线的偏差，分别偏低23 mm、10 mm。表明质量水位已接近实际水位，用质量水位控制实际水位运行完全能达到锅炉厂的要求。
《1982～1985年度水利电力部系统发电锅事故统计分析》［水电部生产司钱祥鹏］指出，4年
锅炉启动升压过程中，蒸汽对汽包上壁放热系数比水对下壁放热系数大几倍，上壁温升快，温度高于下壁。停炉后汽包冷却时，上壁对蒸汽放热系数比下壁对水的放热系小，上壁温降慢，温度亦高于下壁。上下壁温差超限使汽包壁产生很大的附加热应力，加快寿命损耗。上下壁温差愈大，汽包变形愈大，而与汽包连接的很多管子受安装约束不能自由变形，热应力易使管座焊缝产生裂纹。
因此，近十年来一些大型锅炉在启动或停炉后为防止汽包壁温差超限，采取特别措施：有的锅炉高水位启动，水位甚至高出监视主表量程上限较多，以便尽量减少补水次数；在“四管”泄漏停炉或正常检修停炉后，为缩短停炉待检时间，将汽包上满水，降压快冷。这些措施的安全条件是，水不能进入过热器，需要量程上限在汽包之上的大量程水位计（也有称作满水水位计），以便上水操作和满水状态之监视。据资料报道，唐山陡河电厂200MW机组锅炉满水快冷，能使停炉后待检时间缩短14～16小时，对于电力紧张的今天显然有明显的经济效益和社会效益。
水位计的测量准确性、可靠性与稳定性是运行人员的信任基础。
在描述汽包水位时，教科书和一些文献使用了诸如“虚假水位”、“膨胀水位”、“冷缩水位”、“实际水位”等概念，这在火电厂热工测量参数中是绝无仅有的。使用这些概念无疑地加重了汽包水位神秘性，使那些和汽包水位打交道、又想了解它的人们望而却步。以致很多人，其中包括一些热工和锅炉运行人员，仅知道严重的汽包水位事故会损坏锅炉或汽轮机，而对汽包水位参数缺乏进一步了解。
尽管大型汽包锅炉运行已有很多年历史，但在汽包水位基本理论、测量监控技术、
水位运行研究等方面，“不清楚”之处甚多，仍然有很多问题有很好解决，这在火电厂热工测量参数中也是绝无仅有的。
对于锅炉汽包水位计，我国相关规程、规定在近十年来屡屡进行修改，表明原有关条款确有“说不清道不明”、“难以执行”的不切实际之处，甚至有明显错误。国家级规定尚且如此，足见汽包水位的确是最令人难以捉摸的、甚至是令人烦恼的参数。
实际水位就是汽水模糊层湿度沿高度变化曲线的拐点面。它是客观存在的，不是假想的。
利用水和水蒸气对γ射线的吸收率不同可以寻找汽水混合层湿度变化率最大部位，也可以测量实际水位。不过，γ射线水位计会逸散γ射线，影响人体健康，人们对γ射线水位计有恐惧感，又因为必须在锅炉压力、负荷和水位稳定时才能准确测量，一些电厂安装这种水位计后只好拆掉。
本系统使用一台主机和多台分机，主机发送的信息可被各分机接收，而各分机发送的信息只能被主机接收，分机与分机之间不能互相直接通信。
系统分机采用8031单片机，工作于串口方式3，利用SCON串行接口控制寄存器的SM2位控制多机通信的实现。处于接收状态时，若SM2＝1且接收到的第九位数据为0时，则不能激活接收中断标志RI，接收数据无效；若SM2=1且接收到的第9位数据为1时，则RI不仅被激活而且可以向CPU请求中断，接收数据才有效。
当主机想发命令给某一个分机时，首先发出需要通信的分机的地址信号，通过串口通信线路传输至所有分机，地址相符的分机收到主机呼叫信号后应答。向主机返回本机地址核对，核对无误后，被寻址的从机的SM2位清零，其余从机的SM2位不变。主机开始向被寻址从机发送命令，通知从机是接收数据还是发送数据。由于数据帧的TB8=0,且未被寻址的从机的SM2=1,则只有被寻址从机满足接收条件，接收主机命令，开始主从机之间的数据通信。当主机改为与其他从机通信时，可再发地址帧寻址从机，原先被寻址的从机其SM2位恢复为1，不能接收主机的数据帧。
主程序流程,采用人性化设计,用户不必作任何操作,智能运行。本智能仪有三种上水方法:缺水上水、温控上水和手动上水,前两种在主程序中实现。初次安装投入使用或停水后突然来水,水箱缺水,若温度低于100℃,打开电磁阀上水至设置水位(初始预置水
位50% ) ;若温度高于100℃,不上水,防止空晒后上水而炸管。太阳晒后,当水温上升,温度超过60 ℃且水未满时,打开电磁阀上水至50 ℃。晚上, 若热水已用完,延时15 分,进行缺水上水;若热水未用完,不上水,以保证热水充分利用。第二天太阳出来后,利用温控上水。在上水过程中,水压过低或停水, 智能仪会自动进入低水压上水模式:低水压声光报警, 间隔30 分钟启动上水,若30 分钟内不能使水位上升一档,则停止30 分钟,然后再启动,反复循环,以免电磁阀长时间通电而烧毁。在主程序中, 15 分钟和30 分钟的延时,通过多次调用显示子程序来实现;检测低水压循环上水时,也调用显示子程序;所以智能仪在自动上水的同时, 也实时显示水温和水位。
第2章 锅炉水位控制的设计
系统采用MCS-2051结构，然后在MCS-MCS-2051结构基础上，设计出具体的水位报警器系统结构。并对数据检测模块，数据处理模块和数据输出模块进行仔细的分析。
2.1水位测量方法概述
2.1.1 水位测量方案概述
水位测量方式很多，一般可分为：(1)电容式；(2) 超声波式；(3)式；(4)式。其原理分别为：
压力传感器安装于水箱的底部, 根据流体的性质, 传感器检测的压力大小只与水箱中水位的高度成正比, 而与水箱的截面积无关。防爆型、防腐型压力传感器可检测易燃性液体、腐蚀性液体液位。用压力传感器检测船舶机舱内液柜的液位, 可减少船舶摇摆带来的误差。压力传感器与智能数字仪表或计算机系统组成的控制系统可精确控制液位的高度, 并适时地显示打印各测点液位数值。这是当今技术发展的潮流, 也是自动化工厂采取的方案[4]。 2.1.2水位测量方案原理
本文选择了设计基于单片机，利用水的导电性，使用电极作为水位敏感元件检测水位变化的系统，实现水位显示及报警等功能。在水位超过或低于正常水位时蜂鸣报警器会发出警报。
单片机根据不同的输入发出不同的响应。用户通过键盘控制可以选择上水的方式和加水位置；实际的水位通过水位测量电路进入单片机，单片机对其进行分析判断，决定下一步该发出什么命令给其它电路。
电极1 电极2 电极3 电极4
+12V 电极5 +12V
图2.1 水位测量显示图
如图2.1所示，如果经过低于正常水位的话，就发出命令给执行电路，进行加水。正常状态时再不显示电路中显示水位。当缺水时(处于缺水档)，单片机响应报警电路。 2.1.3水位检测显示系统
水位测试系统与单片机的并行I／0口、电阻、电源及LED发光二极管共同组成水位检测显示系统，如图1.1所示。
电极K1、K2和K3的另一端分别与单片机的并行I／C口P1．1、P1．2和P1．3相连，而对应的l／O口则通过电阻串LED接电源的正极。当水位达到水满位置时，此时通过水的导电，电极开关K1、K2和K3都导通，相应Pl口接地置低，3个发光二极管都点亮；当水位达到正常水位时，K2和K3导通，而K1断开，相应P1．2和P1．3置低，2个二极管点亮;当水位达到缺水位置时，此时只有K3导通，对应只有IJFD3被点亮。通过二极管灯点亮个数的显示，在现场给水池注水时，就能很清楚的知道水位的状况，这样就能够正确的注水了。
图1.1 水位检测显示系统
2.2主控方法的选择
2.2.1使用单片机实现锅炉液位控制的优点
锅炉微机控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势:
1)直观而集中的显示锅炉各运行参数,能显示液位、压力、温度状态。
2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位、压力、温度的上限、下限。
3)作为锅炉控制系统装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行,减少劳动人员的劳动强度。