工業(yè)燃煤鍋爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的研究與設(shè)計(jì)

摘 要：基于我國鍋爐運(yùn)行效率普遍偏低與能源供應(yīng)日益緊缺的矛盾，本課題提出一種工業(yè)燃煤鍋爐能效遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)方案，用于對工業(yè)鍋爐進(jìn)行能效監(jiān)測與分析，實(shí)現(xiàn)基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的工業(yè)燃煤鍋爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過信息化監(jiān)管體系，提高鍋爐運(yùn)行現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)測，加快并推動(dòng)安全與節(jié)能的科技進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：鍋爐；檢測系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國在用工業(yè)鍋爐有六十多萬臺(tái)、一百七十多萬蒸噸，幾乎為電站鍋爐裝機(jī)容量的兩倍。其中，有四十多萬臺(tái)為燃煤鍋爐，占工業(yè)鍋爐數(shù)量比重約在70%左右，年耗煤炭約為4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占我國煤炭總產(chǎn)量的30%左右[1]。每年我國工業(yè)鍋爐消耗的能源約占總耗能的35%左右，而實(shí)際運(yùn)行效率只有75%不到，比發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平平均要低15%—20%[2]。由于工業(yè)鍋爐運(yùn)行效率不高，能源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，其排放的廢氣在很大程度上加重了我國的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)。我國目前生產(chǎn)和使用的工業(yè)鍋爐特點(diǎn)是容量小、結(jié)構(gòu)簡單，制造廠商多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，缺少鍋爐完備的在線監(jiān)測儀表；而不按安全節(jié)能技術(shù)規(guī)范制造及安裝使用的現(xiàn)狀也比較普遍，加上工業(yè)現(xiàn)場工作條件差，缺乏科學(xué)的遠(yuǎn)程監(jiān)管手段，鍋爐工待遇普遍不高、文化程度低，因而我國工業(yè)鍋爐運(yùn)行普遍能效低下，鍋爐事故時(shí)有發(fā)生[3]。而工業(yè)燃煤鍋爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則可以較好的針對上述問題進(jìn)行解決，從而促進(jìn)安全生產(chǎn)。

2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能的需求分析與主要功能

（Demand analysis and main functions of remote

online monitoring system）

2.1 采集系統(tǒng)需求分析

在日常的燃煤鍋爐生產(chǎn)中，燃料流量、燃料壓力、燃料溫度、蒸汽流量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、空氣溫度、給水溫度、給水壓力、鍋爐水位、燃燒溫度、煙氣含氧量、含SOx量、含NOx量、含H2S量、含HC量、含CO等都是我們非常關(guān)心的參數(shù)，因而系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須要以能夠獲取上述參數(shù)為目的。

2.2 采集系統(tǒng)主要功能

根據(jù)前面的分析，工業(yè)燃煤鍋爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能就是實(shí)時(shí)采集由鍋爐現(xiàn)場各傳感器（變送器）傳送的鍋爐工況參數(shù)，因而主要有以下設(shè)計(jì)要求。

（1）工況參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示功能，如蒸汽壓力、蒸汽流量、煙氣含氧量等。

（2）工況參數(shù)的本地存儲(chǔ)及歷史數(shù)據(jù)圖像顯示功能。

（3）工況參數(shù)報(bào)警超限值設(shè)置功能及報(bào)警歷史數(shù)據(jù)查詢功能。

（4）實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)警功能，當(dāng)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常后能自動(dòng)取消報(bào)警功能。

（5）現(xiàn)場數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程信息管理平臺(tái)高效、安全的實(shí)時(shí)通信功能。

（6）美觀的采集系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)，觸摸屏顯示界面。

3 工業(yè)燃煤鍋爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Design of

remote online monitoring system of industrial

gas boiler energy efficiency）

3.1 系統(tǒng)核心部件概述

（1）工業(yè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)惡劣環(huán)境下正常顯示的功效。

（2）信號采集模塊：采集所需參量。

（3）數(shù)據(jù)通信模塊：將采集得到的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

（4）PRS數(shù)據(jù)無線傳輸模塊：將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至相關(guān)機(jī)構(gòu)以便于進(jìn)一步分析。

上述四個(gè)部件即為工業(yè)鍋爐生產(chǎn)現(xiàn)場完整采集數(shù)據(jù)的全部所需，經(jīng)過對每一個(gè)部分合理選型并且安裝使用，即可對其進(jìn)行采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

3.2 采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

燃煤鍋爐能效遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用軟件鍋爐現(xiàn)場監(jiān)控程序主要是顯示從鍋爐現(xiàn)場傳感器接收上來的鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，并可以繪制各參數(shù)一定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行狀況的曲線圖，直觀顯示；同時(shí)參數(shù)數(shù)值一旦超出閾值，立即蜂鳴報(bào)警?，F(xiàn)場司爐工在辦公室即可看到現(xiàn)場鍋爐的運(yùn)行情況。系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)監(jiān)測主界面、報(bào)警值設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢?nèi)齻€(gè)部分構(gòu)成。軟件整體架構(gòu)如圖1所示。

報(bào)警值設(shè)置：對鍋爐現(xiàn)場報(bào)警相關(guān)信息的管理，包括報(bào)警值的設(shè)定、更新，報(bào)警記錄的查詢、顯示，報(bào)警持續(xù)時(shí)間等相關(guān)操作。司爐工可在各注冊鍋爐對應(yīng)的報(bào)警值設(shè)定中心設(shè)定鍋爐運(yùn)行各參數(shù)上下限值，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)將根據(jù)設(shè)定值對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，當(dāng)超出報(bào)警設(shè)定值時(shí)，將出現(xiàn)報(bào)警提示框及報(bào)警記錄存儲(chǔ)，并且響起警報(bào)提示技術(shù)人員對鍋爐進(jìn)行檢查。通過“查看報(bào)警記錄”可以查看數(shù)據(jù)異常的歷史記錄以及是否解除報(bào)警。同時(shí)對應(yīng)鍋爐的司爐工可以通過“查看報(bào)警值”修改其負(fù)責(zé)的鍋爐的報(bào)警值閾值參數(shù)。為了確保數(shù)據(jù)安全，并且的確是被操作人員使用，在報(bào)警值修改完成后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)送一條報(bào)警信息至安全中心處提醒工作人員數(shù)據(jù)已被修改，如若非工作人員操作該系統(tǒng)，安全維護(hù)員可以于第一時(shí)間趕到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行相應(yīng)處理。

歷史數(shù)據(jù)查詢：對鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)的查詢、分析與管理，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示、歷史數(shù)據(jù)的查詢、數(shù)據(jù)曲線的顯示等功能。該數(shù)據(jù)來源于主機(jī)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集制后的存儲(chǔ)與分析。該部分有兩個(gè)功能，一是歷史數(shù)據(jù)查詢，使技術(shù)人員可以直觀判斷出相關(guān)參量是否正常以及其對應(yīng)的設(shè)備近期的狀態(tài)情況；第二個(gè)為報(bào)警數(shù)據(jù)的查詢，技術(shù)人員可以手動(dòng)查詢由該系統(tǒng)記錄的所有參量的歷史報(bào)警情況。

4 結(jié)論（Conclusion）

總體來看，燃煤鍋爐能效遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)采集；對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析與處理；人機(jī)交互界面對監(jiān)測參量的實(shí)時(shí)顯示；對超限的參量進(jìn)行聲光報(bào)警；及時(shí)向遠(yuǎn)程信息管理平臺(tái)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)是工業(yè)鍋爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最重要的組成部分。對于工業(yè)鍋爐的安全生產(chǎn)有著良好的輔助作用。本系統(tǒng)基于通過建立信息化的監(jiān)管體系，加快推動(dòng)安全與節(jié)能的科技進(jìn)步。

本文主要探討了工業(yè)燃煤鍋爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)，對此研發(fā)背景、實(shí)際需求以及主要功能進(jìn)行了詳細(xì)的分析，延展開來今后還可以設(shè)計(jì)開發(fā)工業(yè)鍋爐運(yùn)行節(jié)能與安全狀況的在線實(shí)時(shí)監(jiān)管平臺(tái)，配置必要的鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參數(shù)的儀表及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，評估鍋爐安全和能效狀況，指導(dǎo)用戶調(diào)整鍋爐運(yùn)行參數(shù)，使鍋爐運(yùn)行趨于最佳工況，避免超壓事故、缺水事故及爆管事故等危險(xiǎn)發(fā)生，意義重大，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 翟素榮.我國工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀及節(jié)能途徑分析[J].中國科技信

息，2012（14）：95-96.

[2] 林志宏，劉新宇.鍋爐節(jié)能減排簡明教程[M].北京：中國電力出

版社，2011.

[3] 劉林.鍋爐的能效評價(jià)與影響因素分析[D].山東大學(xué)，2012.

作者簡介：

魏 ?。?989-），男，碩士生.研究領(lǐng)域：檢測技術(shù)與控制

工程.

葉慶仕（1992-），男，碩士生.研究領(lǐng)域：檢測技術(shù)與控制

工程.

趙蓉蓉（1992-），女，碩士生.研究領(lǐng)域：檢測技術(shù)與控制

工程.