工業燃煤鍋爐現場數據采集系統軟件的研究與設計

摘 要：基于我國鍋爐運行效率普遍偏低與能源供應日益緊缺的矛盾，本課題提出一種工業燃煤鍋爐能效遠程在線監測系統方案，用于對工業鍋爐進行能效監測與分析，實現基于計算機控制技術的工業燃煤鍋爐現場數據采集系統，通過信息化監管體系，提高鍋爐運行現場的實時監測，加快并推動安全與節能的科技進步。

關鍵詞：鍋爐；檢測系統；數據采集

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

據統計，全國在用工業鍋爐有六十多萬臺、一百七十多萬蒸噸，幾乎為電站鍋爐裝機容量的兩倍。其中，有四十多萬臺為燃煤鍋爐，占工業鍋爐數量比重約在70%左右，年耗煤炭約為4億噸標準煤，占我國煤炭總產量的30%左右[1]。每年我國工業鍋爐消耗的能源約占總耗能的35%左右，而實際運行效率只有75%不到，比發達國家先進水平平均要低15%—20%[2]。由于工業鍋爐運行效率不高，能源浪費比較嚴重，其排放的廢氣在很大程度上加重了我國的環境污染和溫室效應。我國目前生產和使用的工業鍋爐特點是容量小、結構簡單，制造廠商多，產品質量參差不齊，缺少鍋爐完備的在線監測儀表；而不按安全節能技術規范制造及安裝使用的現狀也比較普遍，加上工業現場工作條件差，缺乏科學的遠程監管手段，鍋爐工待遇普遍不高、文化程度低，因而我國工業鍋爐運行普遍能效低下，鍋爐事故時有發生[3]。而工業燃煤鍋爐現場數據采集系統則可以較好的針對上述問題進行解決，從而促進安全生產。

2 現場數據采集系統功能的需求分析與主要功能

（Demand analysis and main functions of remote

online monitoring system）

2.1 采集系統需求分析

在日常的燃煤鍋爐生產中，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等都是我們非常關心的參數，因而系統設計必須要以能夠獲取上述參數為目的。

2.2 采集系統主要功能

根據前面的分析，工業燃煤鍋爐現場數據采集系統的主要功能就是實時采集由鍋爐現場各傳感器（變送器）傳送的鍋爐工況參數，因而主要有以下設計要求。

（1）工況參數的實時顯示功能，如蒸汽壓力、蒸汽流量、煙氣含氧量等。

（2）工況參數的本地存儲及歷史數據圖像顯示功能。

（3）工況參數報警超限值設置功能及報警歷史數據查詢功能。

（4）實現聲、光報警功能，當數據恢復正常后能自動取消報警功能。

（5）現場數據與遠程信息管理平臺高效、安全的實時通信功能。

（6）美觀的采集系統界面設計，觸摸屏顯示界面。

3 工業燃煤鍋爐現場數據采集系統設計（Design of

remote online monitoring system of industrial

gas boiler energy efficiency）

3.1 系統核心部件概述

（1）工業監控計算機：實現惡劣環境下正常顯示的功效。

（2）信號采集模塊：采集所需參量。

（3）數據通信模塊：將采集得到的數據發送至監控計算機。

（4）PRS數據無線傳輸模塊：將采集的數據發送至相關機構以便于進一步分析。

上述四個部件即為工業鍋爐生產現場完整采集數據的全部所需，經過對每一個部分合理選型并且安裝使用，即可對其進行采集系統的軟件設計。

3.2 采集系統軟件設計

燃煤鍋爐能效遠程在線監測系統應用軟件鍋爐現場監控程序主要是顯示從鍋爐現場傳感器接收上來的鍋爐運行數據，并可以繪制各參數一定時間內運行狀況的曲線圖，直觀顯示；同時參數數值一旦超出閾值，立即蜂鳴報警。現場司爐工在辦公室即可看到現場鍋爐的運行情況。系統主要由實時監測主界面、報警值設置、歷史數據查詢三個部分構成。軟件整體架構如圖1所示。

報警值設置：對鍋爐現場報警相關信息的管理，包括報警值的設定、更新，報警記錄的查詢、顯示，報警持續時間等相關操作。司爐工可在各注冊鍋爐對應的報警值設定中心設定鍋爐運行各參數上下限值，系統運行時將根據設定值對現場數據進行判斷，當超出報警設定值時，將出現報警提示框及報警記錄存儲，并且響起警報提示技術人員對鍋爐進行檢查。通過“查看報警記錄”可以查看數據異常的歷史記錄以及是否解除報警。同時對應鍋爐的司爐工可以通過“查看報警值”修改其負責的鍋爐的報警值閾值參數。為了確保數據安全，并且的確是被操作人員使用，在報警值修改完成后系統會自動發送一條報警信息至安全中心處提醒工作人員數據已被修改，如若非工作人員操作該系統，安全維護員可以于第一時間趕到生產現場進行相應處理。

歷史數據查詢：對鍋爐運行數據的查詢、分析與管理，包括實時數據的顯示、歷史數據的查詢、數據曲線的顯示等功能。該數據來源于主機對現場數據采集制后的存儲與分析。該部分有兩個功能，一是歷史數據查詢，使技術人員可以直觀判斷出相關參量是否正常以及其對應的設備近期的狀態情況；第二個為報警數據的查詢，技術人員可以手動查詢由該系統記錄的所有參量的歷史報警情況。

4 結論（Conclusion）

總體來看，燃煤鍋爐能效遠程在線監測系統實現了對現場儀表的數據采集；對現場數據的分析與處理；人機交互界面對監測參量的實時顯示；對超限的參量進行聲光報警；及時向遠程信息管理平臺傳輸實時數據。該系統是工業鍋爐現場數據采集系統最重要的組成部分。對于工業鍋爐的安全生產有著良好的輔助作用。本系統基于通過建立信息化的監管體系，加快推動安全與節能的科技進步。

本文主要探討了工業燃煤鍋爐現場數據采集系統的研究設計，對此研發背景、實際需求以及主要功能進行了詳細的分析，延展開來今后還可以設計開發工業鍋爐運行節能與安全狀況的在線實時監管平臺，配置必要的鍋爐安全經濟運行參數的儀表及數據采集系統，評估鍋爐安全和能效狀況，指導用戶調整鍋爐運行參數，使鍋爐運行趨于最佳工況，避免超壓事故、缺水事故及爆管事故等危險發生，意義重大，具有明顯的社會效益和經濟效益。

參考文獻（References）

[1] 翟素榮.我國工業鍋爐的現狀及節能途徑分析[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.鍋爐的能效評價與影響因素分析[D].山東大學，2012.

作者簡介：

魏 巍（1989-），男，碩士生.研究領域：檢測技術與控制

工程.

葉慶仕（1992-），男，碩士生.研究領域：檢測技術與控制

工程.

趙蓉蓉（1992-），女，碩士生.研究領域：檢測技術與控制

工程.