工業(yè)鍋爐計算機輔助計算系統(tǒng)的方法與實現(xiàn)

　工業(yè)鍋爐計算機輔助計算系統(tǒng)的方法與實現(xiàn)王新華，張海斌，吳濤杭州鍋爐廠，杭州計算的數(shù)學模型，并利用面向對象的程序設計技術設計了通用完整的計算程序。采用計算機對象鏈接和嵌入技術將計算結果直接送對象鏈接和嵌入入電子格，生成符合企業(yè)標準格式的計算書。

　　概況1.1背景工業(yè)鍋爐計算涉及許多的計算標準和方法，由于工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)屬于中小型企業(yè)，綜合技術力量相對薄弱，所以在新產(chǎn)品開發(fā)和設計時很難按標準進行規(guī)范的設計或校核計算。

　　目前，部分企業(yè)已經(jīng)應用了相關的工程計算軟件，而大部分企業(yè)在計算機應用方面有著迫切的需求。在現(xiàn)有的工業(yè)鍋爐計算軟件中，往往存在以下幾個方面善和發(fā)展受到限制；系統(tǒng)模塊化針對性強，缺少個集成的通用的環(huán)境；用戶的實際需求和產(chǎn)品的特殊性在軟件中未能方便的得到體現(xiàn)；用戶購買的相關軟件得不到相應的技術支持；軟件系統(tǒng)本身存在的缺陷，如用戶界面輸出報告使用的靈活方便性等。

　　根據(jù)上述存在的情況，我們結合現(xiàn)有的計算標準和方法，利用最新的計算機技術開發(fā)了個完整而具有實用價值的工業(yè)鍋爐計算系統(tǒng)。本系統(tǒng)結構設計合理計算方法正確計算精確快捷。

　　1.2工業(yè)鍋爐的相關計算工業(yè)鍋爐計算機輔助計算系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)行計算標準而編寫的工程計算軟件，其中包括鍋爐設計常規(guī)計算鍋爐熱力計算受壓元件強度計算煙風阻力計算熱水鍋爐水動力計算，其它還包括安全閥排放量計算水蒸汽特性單位制轉換空氣和煙氣特性等輔助計算。

　　系統(tǒng)開發(fā)嚴格遵循相應的標準方法和計算數(shù)據(jù)，所有計算公式和曲線均出自相關的計算標準。

　　1.3運行環(huán)境及適用范圍系統(tǒng)運行環(huán)境硬件環(huán)境86以上目前普通的微機系統(tǒng)，內存32以上，占用硬盤容量50；中文版操作系統(tǒng)，MicrosoftExcel97電子適用范圍系統(tǒng)普遍適用于工業(yè)鍋爐電站鍋爐等鍋爐產(chǎn)品，特別是中小鍋爐企業(yè)設計生產(chǎn)的產(chǎn)品。

　　系統(tǒng)主要模塊方法與實現(xiàn)2.1熱力計算熱力計算模塊根據(jù)鍋爐機組熱力計算標準蘇57版73版層狀燃燒及沸騰燃燒工業(yè)鍋爐熱力計算方法010601982設計完成，根據(jù)用戶選擇分別按照不同的標準計算和輸出結果1.

　　鍋爐熱力計算是鍋爐設計中最重要最復雜的計算。在實際設計中，經(jīng)常采用校核計算的方法，即先布置各個受熱部件，然后計算部件的吸熱量，并達到定的精確范圍，這樣逐個計算，最后滿足總的平衡要求。計算工作涉及到大量的數(shù)據(jù)變量和復雜的循環(huán)迭代求解，隨鍋爐爐型容量燃料種類燃燒方內容都不同。這復雜的工程計算問，通過手工完成十分困難。

　　我們在程序的算法設計方面，改變了傳統(tǒng)鍋爐熱力計算采用的很大程度上依賴于用戶經(jīng)驗干預循環(huán)計算過程的計算方法，根據(jù)鍋爐熱力計算的原理提出了通用的傳熱模型和針對通用傳熱模型的全流程迭代求解的思路，得到了種普遍適用于各種鍋爐熱力計算的通用算法，充分發(fā)揮了計算機的特長，使系統(tǒng)對用戶經(jīng)驗的依賴性大大下降。

　　我們在程序的數(shù)據(jù)結構方面，采用了面向對象的設計方法。把鍋爐中的傳熱部件按煙氣流程進行構造管理，工業(yè)鍋爐的煙氣空氣工質流程相對簡單，由程序內部根據(jù)用戶煙氣側的構造確定鍋爐的結構模型。系統(tǒng)在使用時符合用戶常規(guī)的思維習慣，使系統(tǒng)簡單易用。

　　采用了本計算系統(tǒng)后，鍋爐設計人員可以把他們布置受熱面和優(yōu)化鍋爐的結構提高鍋爐的效率拓寬鍋爐的爐型，使鍋爐設計水平進步提高。

　　2.2受壓元件強度計算受壓元件強度計算模塊設計依據(jù)是92221988水管鍋爐受壓元件強度計算，165081996鍋殼式鍋爐受壓元件強度計算，可以根據(jù)需求選擇相應的計算標準和輸出結果2.

　　我們在數(shù)據(jù)結構和計算模型上，將受壓元件分成兩個層次第層次為容器類，包括鍋筒筒體爐膽筒體集箱筒體管子和抽象容器等；第層次是安裝在容器上的各種受壓元件，稱為基本受壓元件，包括凸形封頭端蓋管板拉撐件異形元件等。

　　在這種數(shù)據(jù)結構下，任何個基本受壓元件必須安裝在某容器上，并從容器上獲得計算壓力計算溫度等計算參數(shù)。對那些只需計算基本受壓元件的強度而不需計算自身強度的容器，只要把基本受壓元件安裝在抽象容器上。抽象容器只提供基本受壓元件強度計算所需的基本參數(shù)，而對自身不進行強度計算。

　　另外在系統(tǒng)設計時，容器筒體上除了基本受壓元件外，須考慮孔孔橋孔加強的存在，并加以計算。

　　在系統(tǒng)實現(xiàn)時，各項目所需計算的容器數(shù)量是不同的，同樣各容器筒體上所安裝的基本受壓元件孔孔橋數(shù)量也是不同的，根據(jù)具體計算需要，可以任意動態(tài)構造。系統(tǒng)設計時，容器基本受壓元件孔和孔橋的具體數(shù)量不受限制。用戶在使用時，根據(jù)實際需要，不斷加入容器，包括鍋筒集箱管子和抽象容器。在容器上不斷加入基本受壓元件單孔孔橋孔加強。

　　旦個容器形成，都可以容器為單位進行單個計算，通過查看計算結果，發(fā)現(xiàn)問并及時調整。

　　2.3煙風阻力計算煙風阻力與空氣動力計算模塊程度設計時主要參考鍋爐設備空氣動力計算第版蘇5.！。莫強主編3.

　　煙風阻力與空氣動力計算是根據(jù)煙氣和空氣流經(jīng)各阻力部件時的流量速度溫度等參數(shù)，分別計算煙氣和空氣通道的阻力壓降，為鍋爐引風機鼓風機在數(shù)據(jù)結構上，關鍵是各種鍋爐部件的阻力模型提取，阻力模型代了類具有相似物理結構和相同阻力計算方法的鍋爐部件，如橫向沖刷光滑管束阻力模型就涵蓋了所有的介質橫向沖刷光滑管束的部件，其在具體部件上即可能是過熱器，也可能是省煤器或空氣預熱器，使大量的鍋爐部件統(tǒng)到有限的阻力計算模型中。

　　在系統(tǒng)實現(xiàn)時，煙風阻力計算系統(tǒng)采用了阻力部件的動態(tài)構造與管理。由用戶根據(jù)具體爐型，分別按煙氣和空氣側的流程構造阻力部件，輸入相應計算數(shù)據(jù)，完成通道壓降的計算。隨后根據(jù)壓降的計算給果，進行引風機鼓風機的計算。

　　2.4熱水鍋爐水動力計算熱水鍋爐水動力計算模塊程序設計主要依據(jù)86591997熱水鍋爐水動力計算方法進行。水動力計算是為了確定水循環(huán)回路的設計合理性和可靠性，確保鍋爐在工作狀態(tài)時能正常循環(huán)4.

　　在數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)組織上，將水動力計算模型分成兩個層次第層次為循環(huán)回路，即鍋爐的水動力系統(tǒng)是由幾個循環(huán)回路組成的；第層次為構成循環(huán)回路的各種管件，稱為基本管件，包括鍋筒集箱管子直段彎頭節(jié)流圈通閥門等。

　　在此數(shù)據(jù)結構下，首先應該將鍋爐水動力系統(tǒng)分成幾個循環(huán)回路，再對每個循環(huán)回路進行動態(tài)構造，循環(huán)回路中的基本管件按水流程方向動態(tài)組合，如構造簡單回路鍋筒！下降管入口！直段1！彎頭1！直段2！下降出口！集箱！上升管入口！直段1！彎頭1！直段2！彎頭2‘！直段3！上升管出口！鍋筒，其中基本管件類型和數(shù)量按具體結構確定。

　　可視化設計方面，為了簡化程度設計和提高可視化程度，我們歸納出了10種典型的循環(huán)回路可擴充，在典型回路的可視化面上構造具體的管件組成，并確定結構參數(shù)，包括管件吸熱狀況。

　　在計算方法上，采用熱水鍋爐水動力計算方法提供的計算框，在假定的下降管入口溫度下，迭代計算每個循環(huán)回路在壓降平衡時的循環(huán)水流量，求循環(huán)倍率，再迭代求解下降管的入口溫度。

　　系統(tǒng)主要技術特點作系統(tǒng)，系統(tǒng)界面和操作風格都與6789，6789，98雷同，界面友好，操作簡單。

　　系統(tǒng)的可視化設計采用6789，窗口化菜單，界面具有定的智能化，自動屏蔽用戶無權進行操作系統(tǒng)還具有完整的在線幫助和動態(tài)操作提信息。

　　3.2面向對象程序設計技術面向對象的程序設計00是種新的程序設計方法，采用面向對象的設計方法設計軟件，幾乎可以把整個所設計軟件分割成若干個類的定義成員變量定義和成員函數(shù)定義。這樣個復雜系統(tǒng)的設計可以劃分為相對簡單的眾多類設計。

　　在本系統(tǒng)中定義了幾百個類，這些類分布在不同設計成不同的受熱面類；不同的筒體設計成不同的容器類不同的循環(huán)回路定義成不同的循環(huán)回路類；界面設計中各個界面對話柜等都定義了各自的類。

　　我們將具有某些共同特性的對象設計成對象的基類，把各個對象設計成此基類的派生類，對原有的類作進步擴充修改時，應用面向對象程序設計中的繼承性。在本系統(tǒng)開發(fā)過程中，我們定義了具有普遍意義的基類，如部件管理存取類等。

　　應用面向對象技術進行程序開發(fā)，不僅加快了開發(fā)進度，而且從軟件實現(xiàn)的技術上得到了基本保證，為以后程序的升級擴充奠定了基礎。

　　3.3采用0，對象鏈接和嵌入技術在工程計算中，正式計算書是以格形式提供能力。

　　在計算過程中，計算結果書先以快捷的草稿方式顯給用戶以便查看和校對。確認后，系統(tǒng)利用Mi crosoft的0LE技術，把計算結果動態(tài)發(fā)送到Mi 60，6761電子格，生成符合企業(yè)標準的計算書。該技術的采用大大降低了工程技術人員的勞動量，避免了計算書書寫過程中可能帶來的人為錯誤，增強了設計計算文檔的標準化規(guī)范化和管理電子化。

　　總結系統(tǒng)基于界4，評，界4，評，98操作系統(tǒng)，采用了先進的面向對象的程序設計技術，采用了計算機對象鏈接和嵌入技術。

　　系統(tǒng)在開發(fā)過程中兼顧了幾家企業(yè)的具體需求，所有的測試數(shù)據(jù)均來自他們的具體產(chǎn)品設計。針對特殊結構和算法進行全面分析并加以擴充，以滿足各種產(chǎn)品設計的需要。

　　經(jīng)實踐證明，此系統(tǒng)可以大大提高鍋爐設計的效率和水平，縮短設計周期，是個先進的通用的實用的系統(tǒng)。