工业锅炉计算机辅助计算系统的方法与实现

工业锅炉计算机辅助计算系统的方法与实现

　工业锅炉计算机辅助计算系统的方法与实现王新华，张海斌，吴涛杭州锅炉厂，杭州计算的数学模型，并利用面向对象的程序设计技术设计了通用完整的计算程序。采用计算机对象链接和嵌入技术将计算结果直接送对象链接和嵌入入电子格，生成符合企业标准格式的计算书。

　　概况1.1背景工业锅炉计算涉及许多的计算标准和方法，由于工业锅炉的生产企业大多数属于中小型企业，综合技术力量相对薄弱，所以在新产品开发和设计时很难按标准进行规范的设计或校核计算。

　　目前，部分企业已经应用了相关的工程计算软件，而大部分企业在计算机应用方面有着迫切的需求。在现有的工业锅炉计算软件中，往往存在以下几个方面善和发展受到限制；系统模块化针对性强，缺少个集成的通用的环境；用户的实际需求和产品的特殊性在软件中未能方便的得到体现；用户购买的相关软件得不到相应的技术支持；软件系统本身存在的缺陷，如用户界面输出报告使用的灵活方便性等。

　　根据上述存在的情况，我们结合现有的计算标准和方法，利用最新的计算机技术开发了个完整而具有实用价值的工业锅炉计算系统。本系统结构设计合理计算方法正确计算精确快捷。

　　1.2工业锅炉的相关计算工业锅炉计算机辅助计算系统是根据现行计算标准而编写的工程计算软件，其中包括锅炉设计常规计算锅炉热力计算受压元件强度计算烟风阻力计算热水锅炉水动力计算，其它还包括安全阀排放量计算水蒸汽特性单位制转换空气和烟气特性等辅助计算。

　　系统开发严格遵循相应的标准方法和计算数据，所有计算公式和曲线均出自相关的计算标准。

　　1.3运行环境及适用范围系统运行环境硬件环境86以上目前普通的微机系统，内存32以上，占用硬盘容量50；中文版操作系统，MicrosoftExcel97电子适用范围系统普遍适用于工业锅炉电站锅炉等锅炉产品，特别是中小锅炉企业设计生产的产品。

　　系统主要模块方法与实现2.1热力计算热力计算模块根据锅炉机组热力计算标准苏57版73版层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法010601982设计完成，根据用户选择分别按照不同的标准计算和输出结果1.

　　锅炉热力计算是锅炉设计中最重要最复杂的计算。在实际设计中，经常采用校核计算的方法，即先布置各个受热部件，然后计算部件的吸热量，并达到定的精确范围，这样逐个计算，最后满足总的平衡要求。计算工作涉及到大量的数据变量和复杂的循环迭代求解，随锅炉炉型容量燃料种类燃烧方内容都不同。这复杂的工程计算问，通过手工完成十分困难。

　　我们在程序的算法设计方面，改变了传统锅炉热力计算采用的很大程度上依赖于用户经验干预循环计算过程的计算方法，根据锅炉热力计算的原理提出了通用的传热模型和针对通用传热模型的全流程迭代求解的思路，得到了种普遍适用于各种锅炉热力计算的通用算法，充分发挥了计算机的特长，使系统对用户经验的依赖性大大下降。

　　我们在程序的数据结构方面，采用了面向对象的设计方法。把锅炉中的传热部件按烟气流程进行构造管理，工业锅炉的烟气空气工质流程相对简单，由程序内部根据用户烟气侧的构造确定锅炉的结构模型。系统在使用时符合用户常规的思维习惯，使系统简单易用。

　　采用了本计算系统后，锅炉设计人员可以把他们布置受热面和优化锅炉的结构提高锅炉的效率拓宽锅炉的炉型，使锅炉设计水平进步提高。

　　2.2受压元件强度计算受压元件强度计算模块设计依据是92221988水管锅炉受压元件强度计算，165081996锅壳式锅炉受压元件强度计算，可以根据需求选择相应的计算标准和输出结果2.

　　我们在数据结构和计算模型上，将受压元件分成两个层次第层次为容器类，包括锅筒筒体炉胆筒体集箱筒体管子和抽象容器等；第层次是安装在容器上的各种受压元件，称为基本受压元件，包括凸形封头端盖管板拉撑件异形元件等。

　　在这种数据结构下，任何个基本受压元件必须安装在某容器上，并从容器上获得计算压力计算温度等计算参数。对那些只需计算基本受压元件的强度而不需计算自身强度的容器，只要把基本受压元件安装在抽象容器上。抽象容器只提供基本受压元件强度计算所需的基本参数，而对自身不进行强度计算。

　　另外在系统设计时，容器筒体上除了基本受压元件外，须考虑孔孔桥孔加强的存在，并加以计算。

　　在系统实现时，各项目所需计算的容器数量是不同的，同样各容器筒体上所安装的基本受压元件孔孔桥数量也是不同的，根据具体计算需要，可以任意动态构造。系统设计时，容器基本受压元件孔和孔桥的具体数量不受限制。用户在使用时，根据实际需要，不断加入容器，包括锅筒集箱管子和抽象容器。在容器上不断加入基本受压元件单孔孔桥孔加强。

　　旦个容器形成，都可以容器为单位进行单个计算，通过查看计算结果，发现问并及时调整。

　　2.3烟风阻力计算烟风阻力与空气动力计算模块程度设计时主要参考锅炉设备空气动力计算第版苏5.！。莫强主编3.

　　烟风阻力与空气动力计算是根据烟气和空气流经各阻力部件时的流量速度温度等参数，分别计算烟气和空气通道的阻力压降，为锅炉引风机鼓风机在数据结构上，关键是各种锅炉部件的阻力模型提取，阻力模型代了类具有相似物理结构和相同阻力计算方法的锅炉部件，如横向冲刷光滑管束阻力模型就涵盖了所有的介质横向冲刷光滑管束的部件，其在具体部件上即可能是过热器，也可能是省煤器或空气预热器，使大量的锅炉部件统到有限的阻力计算模型中。

　　在系统实现时，烟风阻力计算系统采用了阻力部件的动态构造与管理。由用户根据具体炉型，分别按烟气和空气侧的流程构造阻力部件，输入相应计算数据，完成通道压降的计算。随后根据压降的计算给果，进行引风机鼓风机的计算。

　　2.4热水锅炉水动力计算热水锅炉水动力计算模块程序设计主要依据86591997热水锅炉水动力计算方法进行。水动力计算是为了确定水循环回路的设计合理性和可靠性，确保锅炉在工作状态时能正常循环4.

　　在数据结构和数据组织上，将水动力计算模型分成两个层次第层次为循环回路，即锅炉的水动力系统是由几个循环回路组成的；第层次为构成循环回路的各种管件，称为基本管件，包括锅筒集箱管子直段弯头节流圈通阀门等。

　　在此数据结构下，首先应该将锅炉水动力系统分成几个循环回路，再对每个循环回路进行动态构造，循环回路中的基本管件按水流程方向动态组合，如构造简单回路锅筒！下降管入口！直段1！弯头1！直段2！下降出口！集箱！上升管入口！直段1！弯头1！直段2！弯头2‘！直段3！上升管出口！锅筒，其中基本管件类型和数量按具体结构确定。

　　可视化设计方面，为了简化程度设计和提高可视化程度，我们归纳出了10种典型的循环回路可扩充，在典型回路的可视化面上构造具体的管件组成，并确定结构参数，包括管件吸热状况。

　　在计算方法上，采用热水锅炉水动力计算方法提供的计算框，在假定的下降管入口温度下，迭代计算每个循环回路在压降平衡时的循环水流量，求循环倍率，再迭代求解下降管的入口温度。

　　系统主要技术特点作系统，系统界面和操作风格都与6789，6789，98雷同，界面友好，操作简单。

　　系统的可视化设计采用6789，窗口化菜单，界面具有定的智能化，自动屏蔽用户无权进行操作系统还具有完整的在线帮助和动态操作提信息。

　　3.2面向对象程序设计技术面向对象的程序设计00是种新的程序设计方法，采用面向对象的设计方法设计软件，几乎可以把整个所设计软件分割成若干个类的定义成员变量定义和成员函数定义。这样个复杂系统的设计可以划分为相对简单的众多类设计。

　　在本系统中定义了几百个类，这些类分布在不同设计成不同的受热面类；不同的筒体设计成不同的容器类不同的循环回路定义成不同的循环回路类；界面设计中各个界面对话柜等都定义了各自的类。

　　我们将具有某些共同特性的对象设计成对象的基类，把各个对象设计成此基类的派生类，对原有的类作进步扩充修改时，应用面向对象程序设计中的继承性。在本系统开发过程中，我们定义了具有普遍意义的基类，如部件管理存取类等。

　　应用面向对象技术进行程序开发，不仅加快了开发进度，而且从软件实现的技术上得到了基本保证，为以后程序的升级扩充奠定了基础。

　　3.3采用0，对象链接和嵌入技术在工程计算中，正式计算书是以格形式提供能力。

　　在计算过程中，计算结果书先以快捷的草稿方式显给用户以便查看和校对。确认后，系统利用Mi crosoft的0LE技术，把计算结果动态发送到Mi 60，6761电子格，生成符合企业标准的计算书。该技术的采用大大降低了工程技术人员的劳动量，避免了计算书书写过程中可能带来的人为错误，增强了设计计算文档的标准化规范化和管理电子化。

　　总结系统基于界4，评，界4，评，98操作系统，采用了先进的面向对象的程序设计技术，采用了计算机对象链接和嵌入技术。

　　系统在开发过程中兼顾了几家企业的具体需求，所有的测试数据均来自他们的具体产品设计。针对特殊结构和算法进行全面分析并加以扩充，以满足各种产品设计的需要。

　　经实践证明，此系统可以大大提高锅炉设计的效率和水平，缩短设计周期，是个先进的通用的实用的系统。