Выполненная работа по теме: «Контроль содержания концентрации кислорода в отходящих газах котельных агрегатов» ставит перед собой цель повысить эффективность использования природного топлива при выработке тепловой энергии в котельных установках. Указанная цель достигнута путем реализации непрерывного процесса контроля концентрации кислорода в отходящих газах котельных агрегатов на основе разработки соответствующего аппаратного и программного обеспечения. Выбор оптимального датчика кислорода для системы контроля произведен на практике из большого количества существующих на рынке кислородных датчиков. Разработана плата измерения и отображения, позволяющая в режиме реального времени измерять, контролировать и визуально отображать текущее значение концентрации газовой смеси. Предложены структурная и принципиальная электрические схемы ее построения, а также разработаны соответствующие алгоритм и программная реализация ее функционирования. Практическая часть работы проведена на базе НПФ «Уран-СПб» на основе разработанной авторской программы испытаний, в ходе выполнения которой был отобран оптимальный широкополосный датчик Bosch LSU 4.9, оценены погрешности измерений и влияние различных факторов на процесс измерения. Результаты работы могут быть использованы при разработке промышленных образцов аппаратуры контроля концентрации кислорода в отходящих газах котельных агрегатов.

The work is devoted on the topic “Monitoring the concentration of oxygen in the exhaust gases of boiler units” and aims to increase the efficiency of the use of natural fuel in the generation of thermal energy in boiler plants. This goal was solved by implementing a continuous process for monitoring the concentration of oxygen in the exhaust gases of boiler units based on the development of appropriate hardware and software. The choice of the optimal oxygen sensor for the control system was made from almost all of their diversity on the market. A measurement and display board has been developed that allows real-time measurement, control and visual display of the current value of the gas mixture concentration. Structural and circuit diagrams of its construction are proposed, and the corresponding algorithm and software implementation of its functioning are developed. The practical part of the work was carried out on the basis of the Uran-SPb NPF and was carried out on the basis of the developed test program, during which the optimal Bosch LSU 4.9 broadband sensor was selected. Measurement errors and the influence of various factors on the measurement process were evaluated. The results of the work can be used in the development of industrial samples of equipment for monitoring the concentration of oxygen in the exhaust gases of boiler units.

• Перечень условных обозначений, терминов и сокращений
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ
  • 1.1. Области применения котельных агрегатов
  • 1.2. Виды котельных агрегатов
  • 1.3. Типы применяемого топлива в котельных агрегатах
  • 1.4. Принцип работы котельных агрегатов
  • 1.5. Анализ процесса горения
  • 1.6. Определение стехиометрической смеси
  • 1.7. Эффективность работы котельных установок
  • 1.8. Выбор метода измерения концентрации кислорода
  • 1.9. Обзор датчиков измерения концентрации кислорода
    • 1.9.1. Узкополосный датчик кислорода
    • 1.9.2. Широкополосный датчик кислорода
• Вывод
• 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
  • 2.1. Перечень операций сравнительных испытаний
  • 2.2. Средства для проведения сравнительных испытаний
  • 2.3. Требования безопасности
  • 2.4. Условия проведения сравнительных испытаний
  • 2.5. Подготовка к проведению сравнительных испытаний
  • 2.6. Испытательный стенд для испытания датчиков кислорода
  • 2.7. Опробование
  • 2.8. Определение метрологических характеристик
    • 2.8.1. Определение диапазона измерений
    • 2.8.2. Определение основной погрешности измерительного датчика
    • 2.8.3. Определение времени установления показаний по измерительному каналу
    • 2.8.4. Определение влияния изменения температуры на значение выходного сигнала по измерительному каналу
    • 2.8.5. Определение влияния изменения температуры на значение выходного сигнала по измерительному каналу с регулировкой нагревателя
    • 2.8.6. Определение влияния не измеряемых компонентов на значение выходного сигнала по измерительному каналу
  • 2.9. Оформление результатов испытаний
• 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
• Вывод
• 4. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
• 5. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА И ОПИСАНИЕ ЕЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
  • 5.1. Выбор датчика для измерения концентрации кислорода
  • 5.2. Выбор микроконтроллера
  • 5.3. Программирование МК с помощью интерфейса SPI
  • 5.4. Разработка блока питания
    • 5.4.1. Структурная схема блока питания
  • 5.5. Выбор LCD дисплея
  • 5.6. Выбор преобразователя UART - USB
  • 5.7. Описание принципиальной электрической схемы платы обработки
• 6. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
  • 6.1. Разработка алгоритма
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ 1
• ПРИЛОЖЕНИЕ 2
• ПРИЛОЖЕНИЕ 3
• ПРИЛОЖЕНИЕ 4
• Наименование
• Лист
• СПБПУ.127.01.00 СП
• 2
• Дата
• Подп.
• № докум.
• Лист
• Изм
• ПРИЛОЖЕНИЕ 5