锅炉模块化设计计算平台的开发与模型构建

摘要

锅炉热力计算是锅炉设计的基础，计算过程存在大量的循环迭代和逻辑判断，传统的手工计算不但效率较低，且精确度不高。计算机的普及很大程度上提高了计算的效率和精确度，但随着锅炉炉型的日益多变化和复杂化，对锅炉设计软件提出了更高的要求，锅炉设计软件应尽可能的满足更多的炉型，具有较强的通用性和可移植性，因此锅炉模块化计算应运而生。本文以锅炉模块化计算为研究对象，开发了模块化计算平台Caling并完成了锅炉换热模型的搭建。具体工作如下:
　　使用C＃语言在Visualstutio2010平台上成功开发了Caling计算平台，该平台主要有三大程序:模型组态程序、算法开发程序以及算法调试程序。模型组态程序为Caling平台的核心程序，主要功能包括模型的搭建和计算、数据的记录和分析;算法开发程序提供了算法模块编辑功能，方便用户开发新的算法;算法调试程序可以帮助计算机水平较为薄弱的锅炉设计者，进一步保证平台的通用性。
　　Caling后台计算驱动程序“轮算器”具有周期性计算功能，利用这一功能对传统的换热计算流程进行了改进，去除未知量假设环节，将本轮计算的结果直接带入下一轮进行持续轮算。流程改进后，炉膛算法仍能稳定收敛，对流受热面算法在进行合理改进后稳定收敛，且计算结果较为准确。改进后的流程去除了换热的循环迭代和逻辑判断过程，减少了程序设计的工作量。
　　在Caling平台上开发了基础模块和锅炉算法模块。基础模块包括50个基础功能模块和20个数学算法模块，这些模块在模型搭建中使用率较高，可以用于新模型的构建，增强了平台的通用性。锅炉算法模块包括炉膛模块、屏式换热器模块、对流换热器模块和空气预热器模块。
　　使用基础算法模块将锅炉算法模块按照烟气的流程搭建了锅炉换热模型，并启动计算。整个锅炉模型计算能够较快的收敛，与现有的设计值进行对比，结果较为准确，表明平台能较好的实现锅炉模块化计算。最后，对所搭建的锅炉模型进行了抗干扰性试验，发现模型会出现发散后无法自动收敛的情况，使用对“计算燃煤消耗量”先设定、后计算的方法，系统会再次趋于稳定。