【正文】 .......................................................................................... 19 網(wǎng)站發(fā)布 ......................................................................................... 20 本章小結(jié) ................................................................................................... 21 第 5 章 仿真系統(tǒng)的設計與功能測試 ................................................................... 22 登錄和注冊頁面的設計與功能測試 ........................................................ 22 登錄頁面的設計與功能測試 ......................................................... 22 注冊頁面的設計與功能測試 ......................................................... 22 系統(tǒng)仿真頁面的設計與功能測試 ............................................................ 23 主頁面的設計與功能測試 ............................................................. 23 燃燒頁面的設計與功能測試 ......................................................... 24 數(shù)據(jù)庫的功能測試 .................................................................................... 27 本章小結(jié) ................................................................................................... 28 第六章 總結(jié)與展望 ............................................................................................... 29 參 考 文 獻 ........................................................................................................... 30 致 謝 ................................................................................................................. 31 附錄 ......................................................................................................................... 32 基于 Web 的船舶鍋爐遠程操作實訓軟件系統(tǒng) 1 基于 Web 的船舶鍋爐 遠程操作實訓軟件 系統(tǒng) 第 1章 緒論 課題研究的背景及意義 隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā) 展，水上運輸業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的重要組成部分也取得了驚人的進步，船舶做為水上運輸?shù)闹黧w越來越引起人們的關注，成為了研究的熱點課題。 船舶鍋爐 （本文中主要指輔鍋爐） 是船舶動力裝置的重要組成部分，也是遠洋運輸船舶必備的輔機設備。鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽主要用于加熱燃油、滑油 、工作水 以及滿足日常生活所需 。 當今科技的迅速發(fā)展對人們的生活和工作產(chǎn)生了巨大的影響，其影響自然也觸及到了水上產(chǎn)業(yè)。隨著電子和計算機技術的發(fā)展，船舶鍋爐自動化的程度越來越高，船舶鍋爐的給水、點火、蒸汽加熱燃油等自動調(diào)節(jié)過程使得船舶鍋 爐的運行效率不斷提高 ，同時調(diào)節(jié)的過程和自動控制的難度也不斷增加， 這就對船舶工作人員的技術水平和熟練操作程度提出了更高的要求。 調(diào)查顯示 ，在所有船舶事故中，人為因素導致的事故占很大比重，不僅會對國家和 個人 的 經(jīng)濟造成很大的損失更會產(chǎn)生人員傷亡。所以為了船舶鍋爐能夠安全、平穩(wěn)、高效的運行，操作人員不僅要有扎實的專業(yè)知識，還必須擁有熟練的操作技術和處理突發(fā)事故的能力。 目前，全國航海類院校對海員的培養(yǎng) 大部分 還停留在理論知識層面，對 實際操作技術的培養(yǎng)還遠遠達不到要求，主要是由于船舶鍋爐系統(tǒng)所處環(huán)境及其應用的特殊性決定的 。實際鍋爐系統(tǒng)的建造 不僅復雜、占用大量場地而且所需費用比較高，在后期的實訓過程中還涉及到油、水、電的消耗，停用保養(yǎng)也需要大量的資金。最需要注意的是由于學員經(jīng)驗的不足以及技術的不熟練，在訓練過程中往往會發(fā)生重大事故造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。鑒于以上種種因素，仿真模擬軟件就成為了一個比較合適的選擇，即經(jīng)濟又安全而且不受場地的限制。 本文所設計的仿真軟件在傳統(tǒng)的單機仿真基礎上，借助 Web 技術的飛速發(fā)展又向前走了一步，實現(xiàn)了遠程操作，使得訓練的場地擴大到了任何有網(wǎng)絡的地方， 而且對訓練設備的要求進一步降低了，家庭個人 CP 就可以實現(xiàn)，更加的 方便高效。 相關領域研究動態(tài) 對于鍋爐的研究，國外始于上個世紀六十年代末，并且取得了一定的成果。基于 Web 的船舶鍋爐遠程操作實訓軟件系統(tǒng) 2 例如，美國 EPRI（ Electrical Power Research Institute）在 1984 年成功的研發(fā)出了MMS（ Modular Modeling System），并將其應用于火電鍋爐機組動態(tài)特性分析領域和各種內(nèi)部或外部擾動工況對機組影響的評價領域 [1]。 70 年代末，德國 Stuttgart大學成功設計出了一款運行特性分析的非線性模型及響應的計算機軟件，且適用于火 電 鍋爐機組大狀態(tài)變動工況下，并于 1984 年得到了實驗性的驗證 [2]。同時世界上的其他國家也取得了一定的研究成果。國內(nèi)對鍋爐的研究 早于國外，始于上個世紀三十年代，但是對問題的研究比較簡單，且研究對象多是電站鍋爐 [3]。總之國內(nèi)外的早期研究重點都是理論方面，而且主要是對火電鍋爐和電站鍋爐的研究。 隨著電子及計算機技術的迅猛發(fā)展，對鍋爐系統(tǒng)的仿真培訓系統(tǒng)的研發(fā)開始萌芽。美、日、德等國家從上個世紀八十年代起先后紛紛使用計算機仿真系統(tǒng)對工人進行操作培訓 [4]。我國在 1983 年自行研制出了第一臺 200MW 的燃煤鍋爐機組仿真培訓系統(tǒng)，隨后更大功率的火電 鍋爐機組和核電站模擬機組也相繼投入使用 [5]。但是船舶鍋爐由于其所處環(huán)境及應用的特殊性，對其展開的仿真研究工作卻并不多見。 國外主要是對小型船舶火管鍋爐的動態(tài)建模與仿真展開工作，對大型油輪的研究極其罕見。國內(nèi)的研究主要集中在各大航海類院校，也處于研究的萌芽期 [6]。 綜上可知，本文的研究無論在國內(nèi)還是國外都是沒有先例的 ，對于虛擬技術的遠程操作 在船舶鍋爐方面 有一定的探索意義 。 論文結(jié)構(gòu) 本文的結(jié)構(gòu) 如下： 第一章：引言。主要介紹了課題背景和意義、相關領域的研究動態(tài)以及課題的總體框架。 第二章：船舶鍋爐。介 紹了船舶 鍋爐本體、系統(tǒng)及鍋爐附件。 第三章： 系統(tǒng)開發(fā)軟件 。簡略的介紹了本仿真系統(tǒng)所需的軟件以及開發(fā)環(huán)境。 第四章： 仿真系統(tǒng)的軟件開發(fā) 。主要詳述了 仿真系統(tǒng)的 軟件 設計過程和實現(xiàn)方法，以及如何在局域網(wǎng)發(fā)布 。 第五章：仿真系統(tǒng)的設計和功能測試 。 詳細介紹了仿真系統(tǒng)的功能和各個部分的測試結(jié)果 ，并對系統(tǒng)的如何操作做了簡單的說明。 第六章：總結(jié)和展望。 對本課題的工作做了 簡單的 總結(jié)，并對未來的發(fā)展前景做了 簡要的分析和 展望。 基于 Web 的船舶鍋爐遠程操作實訓軟件系統(tǒng) 3 第 2 章 船舶 鍋爐系統(tǒng)簡介 鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設備，向鍋爐輸入的能量有燃燒中的化學能、電能、高溫煙 氣的熱能等形式，而經(jīng)過鍋爐 的 轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或 有機熱載體。在以柴油機 為 動力裝置的船舶上，船舶鍋爐產(chǎn) 生的蒸汽主要用于輔機燃油加熱或者生活所需 。在對船舶鍋爐仿真操作系 統(tǒng)深入討論之前，首先介紹船舶鍋爐本體、鍋爐系統(tǒng)以及鍋爐附件，在硬件方面給讀者一個感性的認識。 船舶鍋爐本體及附加設備 鍋爐本體 鍋爐 的本體部分由汽包及其附件，各受熱面， 聯(lián)箱及其連接管道， 汽水系統(tǒng)管道 和附件，燃燒設備，煙風管道，構(gòu)架 （包括平臺、扶梯） 和爐墻組成 [710]。下面 我們 將 介 紹鍋爐本體的重要組成部分 ，包括 汽包、聯(lián)箱和水筒、爐膛和燃燒器。 （ 1）汽包 汽包亦稱鍋筒，是自然循環(huán)鍋爐中最重要的受壓元件，汽包的作用主要有，連接上升管和下降管，組成水循環(huán)回路，同時接受省煤器的給水，以及向過熱器輸送飽和蒸汽。因此，汽包是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。 內(nèi)部有水汽分離裝置和連續(xù)排污裝置，保證鍋爐蒸汽品質(zhì)。有一定水量，具有一定蓄熱能力，在鍋爐工況發(fā)生變化時，能減緩氣壓的變化速度，起到穩(wěn)定氣壓的作用。汽包上有壓力表、水位計、事故放水安全閥等設備，保證鍋爐安全運行。作為一個平衡容器，提供水冷 壁汽水混合物流動所需的壓力。鍋爐啟動時，會先檢測汽包水位值，若水位值過低，將不允許鍋爐啟動。 （ 2）聯(lián)箱和水筒 聯(lián)箱和水筒都是用來固定蒸發(fā)受熱面管束的，以使水冷壁管內(nèi)形成正常的水循環(huán)。它們還能將鍋爐水中沉淀出的泥渣通過下排污管道將其排除。 （ 3） 爐膛 爐膛是由爐墻包圍起來供燃燒的立體空 間，是燃油霧化、燃燒、釋放化學能的場所。爐膛的作用是保證燃料盡 可能的燃燒，并使爐膛出口煙氣溫度冷卻到對流受熱面安全工作允許的溫度。因此，爐膛應有足夠的空間，并布置足夠的受熱面。此外，應有合理的形狀和尺寸，以便于和燃燒器配合組 織爐內(nèi)空氣動力場，使火焰不貼壁、不沖墻、充滿度高，壁面熱負荷均勻。 （ 4）燃燒器 燃油鍋爐的燃燒器是由噴油器和配風器組成的。是將燃料和空氣 按照要求的基于 Web 的船舶鍋爐遠程操作實訓軟件系統(tǒng) 4 比例、速度、濃度和混合方式送入爐膛中，并使燃料能在爐膛內(nèi)穩(wěn)定燃燒的裝置。在燃燒 系統(tǒng)里，往往配有比例控制器調(diào)節(jié)風油比，助燃空氣不足或過量，都會 使燃料達不到最高燃燒率，浪費能源，增加經(jīng)濟成本。 附加設備 （ 1）蒸汽過熱器 鍋爐中將蒸汽從飽和溫度進一步加熱至過熱溫度的部件。它接受從汽包中過來的飽和蒸汽，經(jīng)過其加熱后，向外界輸送過熱蒸汽。它的位置根據(jù)外界對過 熱蒸汽溫度高低的要求而定。 （ 2）省煤器 省煤器就是鍋爐尾部煙道中將鍋爐給水加熱成汽包壓力下的飽和水的受熱面，由于它吸收的是比較低溫的煙氣，降低了煙氣的排煙溫度，節(jié)省了能源，提高了效率，所以稱之為省煤器。 （ 3）空氣預熱器 空氣預熱器就是 利用 鍋爐尾部煙道中的煙氣通過內(nèi)部的散熱片將進入鍋爐前的空氣預 熱到一定溫度的受熱面。用于提高鍋爐的熱交換性能，降低能量消耗。既 回收了熱量，又改善了燃油的燃燒條件。 船舶鍋爐系 統(tǒng)及鍋爐附件 燃油系統(tǒng) 船舶燃油系統(tǒng)是通過管道和燃油輸送泵為船舶各種設備提供燃 油的管系。其主要任務是向主機、副機及鍋爐提供數(shù)量足夠和質(zhì)量可靠的燃油。 主要由燃油艙、沉淀柜、日用柜、駁運泵、調(diào)駁閥箱、分油機、粗細濾器、低壓輸送泵、加熱設備及有關的管路和閥門等組成。上述設備按其功能不同主要分為：注入、貯存、測量、駁運、凈化、供應等幾個部分。其具體過程為，燃油系統(tǒng)中的駁油泵將燃油從油艙送到日用油柜，再由燃油泵抽出，經(jīng)過加壓、加溫和過濾后，送至燃燒器燃燒。只有在良好的燃油系統(tǒng)下才能實現(xiàn)其自動控制 [11]。本仿真系統(tǒng)有著清晰的過程圖示，可以在操作的過程中觀察到 系統(tǒng)的運行 情況 。 汽水 系 統(tǒng) 鍋爐的汽水系統(tǒng)主要由給水管路、省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱蒸汽以及主再熱蒸汽管路等組成。其主要作用是使水吸熱、蒸發(fā)， 最后變成有一定參數(shù)的過熱蒸汽。具體包括給水系統(tǒng)、凝水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)和排污系統(tǒng)。 給水系統(tǒng)的任務在于向鍋爐提供符合條件的鍋水。在前面介紹鍋爐本體中的汽包時提到過，鍋爐失水會導致嚴重的事故。因此，為了保證鍋爐穩(wěn)定安全的運基于 Web 的船舶鍋爐遠程操作實訓軟件系統(tǒng) 5 行，每臺鍋爐都設有兩套給水設備，一套使用時，另一套備用，防止一套發(fā)生事故時，給水不及時造成事故。整個給水系統(tǒng)包括鍋爐給水輸送管道、加熱器、給水泵以及調(diào)節(jié)閥。 凝水 系統(tǒng) 主要由凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器以及凝汽器組成。其主要任務是對各處的蒸汽凝水進行回收 。鍋爐供應的蒸汽，在釋放出其熱量后會凝結(jié)成水，經(jīng)過凝汽器等設備后 ，流回熱水井。這樣可以節(jié)約用水，降低成本。 蒸汽系統(tǒng)由