专利名称：工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置及方法
技术领域：
本发明涉及工业锅炉操作仿真培训装置及方法，尤其是涉及一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置及方法。
背景技术：
工业锅炉操作仿真培训装置是一种由缩小比例的锅炉实体物理模型和后台仿真计算机组成的半物理式仿真培训考核系统，通常又称为锅炉模拟机。这类装置中没有燃料、水、汽等介质，也不存在真正的燃烧、蒸发等物理化学过程。利用锅炉模拟机对司炉人员的实际操作技能进行培训考核，能取得较好的培训效果，同时又能保证人员的安全性。随着国家节能减排战略的开展，工业锅炉成为了节能的主要对象之一。我国工业燃煤锅炉数量众多，而实际热效率平均仅为60%飞5%。实践证明，司炉工的操作水平和节能安全意识是影响锅炉效率的决定性因素，提高司炉人员操作水平而取得的节能效果可占节能总量的1/3左右，开展司炉工节能操作技能的培训显得十分紧迫。然而目前的工业锅炉模拟机并不具备节能操作技能培训的功能，仅仅只提供安全操作技能培训功能，如对锅炉运行时的一些正常操作步骤的培训，以及针对常见事故的应急操作的仿真培训。要在锅炉模拟机上实现燃煤锅炉节能操作技能的培训考核需要具备一定软硬件条件，在硬件上需要对煤层高度、炉排速度、分段送分门开度、鼓引风挡板开度、给水出汽阀门开度等节能操作关键物理量进行连续检测，并设计相应的煤量调节检测装置、风量调节检测装置、给水量及出汽量调节检测装置、及热力学参数显示反馈装置等；而在软件上需要较为精确的锅炉全工况动态运行的数学模型，使得对节能变量操作时各物理量之间建立联动关系。现有的锅炉操作仿真培训装置并不具备以上条件，对阀门挡板等的状态检测通常以开关量或档位量的形式处理，在操作机构上通常也进行一些简化，如采用铁皮或木板做锅炉的外包结构，没有真正运转的链条炉排，省略了煤层高度调节机构，省略了分段风门调节机构，对锅炉状态的显示通常也以指示灯的亮灭来表示，缺乏空气过剩系数、排烟温度、热效率等锅炉运行关键参数的显示。相比而言，支持节能操作技能培训考核的工业燃煤锅炉仿真培训装置涉及机械结构设计、传感检测、机电控制、软件编程等相关技术，是一套更为复杂的机电系统。
发明内容
为了克服上述背景技术的不足，本发明的目的是提出一种工业燃煤锅炉节能操作技能的仿真培训装置及方法，实现对司炉工的实际操作技能，尤其是工业燃煤锅炉节能经济运行的各种实际操作技能的培训及考核。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一、一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置:
本发明包括链条炉排、锅筒及其外包结构、水位表、压力表、主汽阀、给水阀、安全阀、排气阀、快开排污阀、慢开排污阀、鼓风机、引风机、除尘器、给水泵、除渣机、操作控制台、仿真微机。用来测量煤层高度的直线位移传感器固定于链条炉排内部的前拱安装处，直线位移传感器拉杆和煤闸板固定连接；用来测量炉排速度的转速传感器固定安装在炉排驱动电机的主轴上；用来测量分段风门开度的四个风门角位移传感器分别通过支架固定于炉排侧板上，每个风门角位移传感器的转轴分别与各自风门转轴固定连接；用来测量鼓风挡板开度的鼓风机角位移传感器安装在鼓风挡板转轴上；用来测量引风挡板开度的引风机角位移传感器安装在引风挡板转轴上；两个用于测量阀门开度的电位器分别通过各自的弧形套筒安装在给水阀及主汽阀内；用来模拟炉膛火焰的电子壁炉安装在锅炉炉膛内；用来显示煤斗中剩余煤量的煤量指示LED光柱固定安装在煤斗的侧面；用来显示锅炉运行热力学参数动态曲线的触摸屏显示器安装在操作控制台上；用来显示水位的双色LED光柱固定安装在水位表内；用来驱动指针转动的步进电机安装在压力表内；PLC控制器安装在操作控制台内，所述的各种传感器、显示装置及驱动装置通过电缆和PLC控制器电气连接，PLC控制器通过以太网联接仿真微机，触摸屏显示器通过VGA电缆连接仿真微机。所述的两个用于测量阀门开度的电位器自由放置在各自的弧形套筒内，两个弧形套筒通过螺纹分别固定在给水阀及主汽阀阀体内部，两个用于测量阀门开度的电位器的转轴分别和给水阀及主汽阀的阀杆固定连接。所述的仿真微机上运行着包含燃煤锅炉数字仿真程序及操作记录评分程序的培训考核软件。所述的安装在炉膛内的电子壁炉的火焰状态根据仿真的燃烧情况进行调节。二、一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训方法，其步骤为:
1)教练员在仿真微机上打开培训考核软件，在登陆成功后根据培训要求进入培训模式或考核模式，选择一道节能操作技能培训试题，在选定试题后由学员完成初始状态的设置；
2)学员根据操作控制台触摸屏显示器上出现的文字及动画提示，设置工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置的初始状态，直到锅炉实体物理模型上的煤闸板高度、炉排速度、四个分段调风门、鼓风机挡板、引风机挡板、所有阀门、仪表及显示装置的初始状态符合试题要求为止；
3)学员在触摸屏显示器上点击“开始练习”按键，开始节能操作技能培训过程；学员通过观察水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，操作控制台上的各指示灯、电流电压表、报警灯，以及触摸屏显示器上显示的热力学参数动态曲线，包括热效率、炉膛出口处烟温及过量空气系数、排烟温度及过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压，对锅炉的运行工况及低效运行的原因做出分析和判断，然后调节锅炉实体物理模型上的与节能操作相关的各操作机构，包括煤闸板调节手轮、炉排调速旋钮、四个风门调节手柄、鼓风挡板调节手柄、引风挡板调节手柄、给水阀手轮、主汽阀手轮，同时根据锅炉出现的状况，对锅炉实体物理模型上的与安全操作相关的各操作机构进行辅助调节，包括排气阀、安全阀、快开排污阀、慢开排污阀、观火窗、拨火门、三通旋塞、水位表上的各旋塞、控制柜上的各按键；
4)PLC控制器按设定的频率对锅炉实体物理模型上的各传感器及操作控制台上的各按键的状态进行采样，再将各传感器和按键的状态信号处理成包含了节能操作信号在内的各类操作信号，并通过以太网将各操作信号输入仿真微机；仿真微机一方面依据操作记录评分程序记录并判断学员操作的正误，另一方面依据燃煤锅炉数字仿真程序计算出锅炉仿真运行的各参数信号，其中包含蒸汽压力、水位、煤斗煤余量、炉膛火焰大小在内的参数信号通过以太网输出给PLC控制器，包含热效率、排烟温度、过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压在内的参数信号输出给触摸屏显示器；PLC控制器将收到的各参数信号进一步处理成各类显示装置的驱动信号，并将各驱动信号分别输出至锅炉实体物理模型上的水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，以及操作控制台上的指示灯、电流电压表、报警灯，触摸屏显示器将收到的各参数信号显示成动态曲线形式，从而将锅炉的运行工况反馈给学员，使学员做出进一步的判断和操作调节；
5)在试题规定的操作时间到达后，学员的操作将无效，操作记录评分程序根据试题规定操作时间内锅炉仿真运行的平均热效率、平均排烟温度，以及操作记录评分程序自动记录下的学员操作步骤，对学员在试题规定时间内的操作进行评分，并通过触摸屏显示器向学员显示最终得分以及提示扣分内容和相应的错误操作步骤，学员在触摸屏显示器上点击“确认评分”按键完成试题的练习，若为考核模式，则操作记录评分程序将学员的练习成绩记入系统数据库。与背景技术相比，本发明具有的有益效果是:
1.本发明的培训装置克服了现有的锅炉操作仿真培训装置存在的缺陷，突破了现有培训装置的功能限制，采用可定量连续测量开度的煤量、风量、水量、汽量调节装置、基于电磁传感技术的电气化阀门、基于新型光学原理的可控电子火焰、能显示关键热力学参数动态曲线的大屏幕触摸屏显示器、真实运动的链条炉排、带有剖析结构的外墙实体等结构，通过用户的视觉、听觉、触觉等模拟仿真为受训司炉工提供了较为逼真的训练环境，实现了工业燃煤锅炉实际节能操作技能的培训及考核，同时又兼具传统的安全操作及应急操作技能培训功能。2.本发明的工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训方法给工业锅炉的实际操作技能培训提供了一种新的培训模式，针对性强，具有系统性，兼顾实际操作和理论强化两方面，能有效降低培训成本，仿真度高，操作感真实，培训效果好。
图1是本发明的仿真培训装置的装配主视图。图2是本发明的仿真培训装置的装配左视图。图3是图1的A向局部放大视图。图4是给水阀和主汽阀开度检测装置的剖视结构图。图5是本发明的仿真培训装置的信号流示意图。图6是本发明的工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训方法的流程图。图中:1.操作控制台，2.PLC控制器，3.链条炉排，4.煤闸板调节手轮，5.煤斗，
6.煤量指示LED光柱，7.煤闸板，8.直线位移传感器，9.直线位移传感器拉杆，10.压力表，11.三通旋塞，12.水位表，13.水位报警器，14.排气阀，15.主汽阀，16.安全阀，17.锅筒，18.烟气管道，19.除尘器，20.引风机角位移传感器，21.引风机，22.引风挡板，23.引风挡板转轴，24.引风挡板调节手柄，25.鼓风机角位移传感器，26.鼓风机，27.鼓风挡板转轴，28.鼓风挡板，29.鼓风挡板调节手柄，30.快开排污阀，31.慢开排污阀，32.传动链条，33.电子壁炉，34.炉膛观看窗，35.支架，36.四根清灰杆，37.四个风门角位移传感器，38.风门调节手柄，39.电缆，40.炉排驱动装置，41.拨火门，42.观火窗，43.炉排侧板，44.风门转轴，45.给水泵，46.给水压力表，47.除渣机，48.止回阀，49.给水阀，50.转速传感器,51.炉排驱动电机,52.触摸屏显不器,53.仿真微机,54.阀体,55.阀杆,56.两个电位器，57.弧形套筒。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2所示，本发明的工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置由锅炉实体物理模型、操作控制台1、仿真微机53三大部分组成。其中锅炉实体物理模型由链条炉排3、锅筒17及其外包结构、安装在锅筒上的阀门和仪表、及锅炉配套的附属设备组成。链条炉排3包括炉排底座、煤斗5、炉排驱动装置40，炉排底座上设置有I个观火窗42、4个分段调风门以及4根清灰杆36 ;锅筒的外包结构上设置有拨火门41、炉膛观看窗34 ;安装在锅筒上的阀门包括安全阀16、主汽阀15、排气阀14、快开排污阀30、慢开排污阀31、给水阀49、止回阀48 ;安装在锅筒上的仪表包括水位表12、水位报警器13、压力表10、给水压力表46 ；锅炉配套的附属设备包括鼓风机26、引风机21、除尘器19、烟气管道18、给水泵45、除渣机47等。要实现燃煤锅炉节能操作技能的仿真培训功能，需要对炉排的进煤量、炉膛的进风量、锅筒的进水量、汽包的出汽量进行测量和计算，即首先需要连续测量煤层高度、炉排速度、分段送分门开度、鼓风挡板开度、引风挡板开度、给水阀开度、主汽阀开度这些节能操作关键物理量。如图1所示，在煤斗5后方的前拱安装处固定安装直线位移传感器8，其拉杆9通过连接板和螺栓与煤闸板7固定连接，当转动煤闸板调节手轮4时，煤闸板7带动直线位移传感器拉杆9 一起运动，直线位移传感器8测出炉排煤层高度的调节值。如图2所示，在炉排驱动电机51的主轴上上固定安装转速传感器50，用来测量电机转速，进而可换算得炉排的运动速度。由煤层设置高度和炉排运动速度可算得炉排的进煤量。如图1、图3所示，在炉排的4个分段风门上均安装风门开度检测装置。四个风门角位移传感器37分别通过支架35固定安装于炉排侧板43上，每个风门角位移传感器37的转轴分别通过销钉与各自的风门转轴44固定连接，当风门调节手柄38转动时，风门转轴44带动角位移传感器转轴运动，从而测量出分段风门的设置开度。如图1所示，在鼓风机26和引风机21上均安装挡板开度检测装置。以鼓风机为例，用来测量鼓风挡板28开度的鼓风机角位移传感器25的转轴和鼓风挡板转轴27通过销钉固定连接，当鼓风挡板调节手柄29转动时，鼓风机角位移传感器25测出鼓风挡板28的开度，进一步可计算出鼓风风量，和鼓风相同，当转动引风挡板调节手柄24时，可测量出引风挡板开度。根据各风门开度和鼓引风风量可计算出各风室的进风量及风压、炉膛进风量、炉膛负压等参数。如图1、图2、图4所示，在给水阀49和主汽阀15内均安装阀门开度检测装置。以主汽阀为例，弧形套筒57通过螺纹固定在阀体54内部，套筒内自由放置电位器56，使得电位器能在轴向移动，但无法在周向转动，电位器的转轴通过销钉和阀杆55固定连接，当阀门手轮转动时，电位器56测出阀门开度。根据主汽阀及给水阀的开度可计算出锅筒进水量和汽包的出汽量。
要实现节能操作技能的培训，还需要在培训装置上将学员操作后的锅炉运行状态显示和反馈给操作人员。需要显示的物理量有炉膛内的火焰状态、煤斗中剩余的煤量、锅筒的水位值、汽包压力、锅炉热效率、炉膛出口处烟温及过量空气系数、排烟温度及过量空气系数、炉体外表温度等热力学参数。如图1所示，在锅炉炉膛内安装电子壁炉33，用来模拟炉膛内的火焰，且其火焰状态可根据仿真的燃烧情况进行调节，操作人员可从拨火门41及锅炉外包的炉膛观看窗34观察到电子壁炉所模拟的火焰。在煤斗5的侧面固定安装煤量指示LED光柱6，用光柱点亮的长度表示煤斗中剩余煤量。同样在水位表12内安装双色的LED光柱，用来指示锅筒水位值。在压力表内安装步进电机来驱动指针转动从而指示汽包的压力。如图2所示，在操作控制台I的显示面板上安装触摸屏显示器52，当锅炉运行时显示器上显示由燃煤锅炉数字仿真程序计算出的热效率、排烟温度、过量空气系数等热力学参数的动态曲线。操作人员通过观察锅炉模型及控制台上的热力学参数显示装置对锅炉的状态做出判断，并做进一步的调整操作。除了以上节能操作关键物理量的测量和显示外，在锅炉物理模型上还需对其他一些操作信号进行检测，以实现整套锅炉的完整运行以及安全操作技能培训考核功能。如图1所示，在观火窗42、拨火门41、三通旋塞11、水位表12上的各旋塞、排气阀14、安全阀16、快开排污阀30、慢开排污阀31上均安装有非接触式电磁传感器，用来检测这些操作机构或阀门的开关状态。此外，操作控制台I的布局也是基于实际锅炉，在按键面板上设置有对炉排、给水泵、鼓引风机、除渣机等装置操作的启停按键，在显示面板上安装有炉排调速器、水位压力报警指示灯、电压电流表等。如图1所示，在所述培训装置的锅炉实体物理模型上，安装在链条炉排3上的传动链条32采用由塑料材料制成的炉排片组装而成，安装在煤斗5上的煤闸板7采用木质材料制成，炉排3内省略了密封块等材料，锅炉内也省略了耐火砖等材料，其目的是减轻锅炉模型的重量，方便运输及安装。如图1、图2所示，PLC控制器2安装在操作控制台I内，安装在锅炉实体物理模型上的各种传感器、显示装置和驱动装置通过电缆39和PLC控制器2电气连接，操作控制台I上的按键及显示装置也与PLC控制器2电气连接，PLC控制器2通过以太网和仿真微机53联接，触摸屏显示器52通过VGA电缆和仿真微机53连接。仿真微机53上运行着包含燃煤锅炉数字仿真程序及操作记录评分程序的培训考核软件，其中燃煤锅炉数字仿真程序根据燃煤锅炉全工况运行的数学模型进行编写。如图5所示，本发明的仿真培训装置的各部件之间的信号流关系如下:学员在培训装置的锅炉实体物理模型及操作控制台上进行操作，由锅炉实体物理模型上的各传感器将各操作机构的机械信号转换成电信号，PLC控制器按一定的频率对各传感器及操作控制台上的各按键的状态进行采样，再将各传感器和按键的状态信号处理成包含了节能操作信号在内的各类操作信号，并通过以太网将各操作信号输入仿真微机；仿真微机一方面依据操作记录评分程序记录并判断学员操作的正误，另一方面依据燃煤锅炉数字仿真程序计算出锅炉仿真运行的各参数信号，其中包含蒸汽压力、水位、煤斗煤余量、炉膛火焰大小在内的参数信号通过以太网输出给PLC控制器，包含热效率、排烟温度、过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压在内的参数信号输出给触摸屏显示器；PLC控制器将收到的各参数信号进一步处理成各类显示装置的驱动信号，并将各驱动信号分别输出至锅炉实体物理模型上的水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，以及操作控制台上的指示灯、电流电压表、报警灯，触摸屏显示器将收到的各参数信号显示成动态曲线形式，从而将锅炉的运行工况反馈给学员，使学员做出进一步的判断和操作调节。当培训练习完成后，操作记录评分程序将学员的得分和扣分信息通过触摸屏显示器显示给学员。依此实现燃煤锅炉节能操作技能及安全操作技能的培训。本发明的工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训方法的流程图如图6所示，使用本发明的工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置对学员进行节能操作技能的培训，方法步骤如下:
I)教练员在仿真微机上打开培训考核软件，在登陆成功后根据培训要求进入培训模式或考核模式，选择一道节能操作技能培训试题，在选定试题后由学员完成初始状态的设置。2)学员根据操作控制台触摸屏显示器上出现的文字及动画提示，设置工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置的初始状态，直到锅炉实体物理模型上的煤闸板高度、炉排速度、四个分段调风门、鼓风机挡板、引风机挡板、所有阀门、仪表及显示装置的初始状态符合试题要求为止。3)学员在触摸屏显示器上点击“开始练习”按键，开始节能操作技能培训过程；学员通过观察水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，操作控制台上的各指示灯、电流电压表、报警灯，以及触摸屏显示器上显示的热力学参数动态曲线，包括热效率、炉膛出口处烟温及过量空气系数、排烟温度及过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压，对锅炉的运行工况及低效运行的原因做出分析和判断，然后调节锅炉实体物理模型上的与节能操作相关的各操作机构，包括煤闸板调节手轮、炉排调速旋钮、四个风门调节手柄、鼓风挡板调节手柄、引风挡板调节手柄、给水阀手轮、主汽阀手轮，同时根据锅炉出现的状况，对锅炉实体物理模型上的与安全操作相关的各操作机构进行辅助调节，包括排气阀、安全阀、快开排污阀、慢开排污阀、观火窗、拨火门、三通旋塞、水位表上的各旋塞、控制柜上的各按键。4)PLC控制器按一定的频率对锅炉实体物理模型上的各传感器及操作控制台上的各按键的状态进行采样，再将各传感器和按键的状态信号处理成包含了节能操作信号在内的各类操作信号，并通过以太网将各操作信号输入仿真微机；仿真微机一方面依据操作记录评分程序记录并判断学员操作的正误，另一方面依据燃煤锅炉数字仿真程序计算出锅炉仿真运行的各参数信号，其中包含蒸汽压力、水位、煤斗煤余量、炉膛火焰大小在内的参数信号通过以太网输出给PLC控制器，包含热效率、排烟温度、过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压在内的参数信号输出给触摸屏显示器；PLC控制器将收到的各参数信号进一步处理成各类显示装置的驱动信号，并将各驱动信号分别输出至锅炉实体物理模型上的水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，以及操作控制台上的指示灯、电流电压表、报警灯，触摸屏显示器将收到的各参数信号显示成动态曲线形式，从而将锅炉的运行工况反馈给学员，使学员做出进一步的判断和操作调节。5)在试题规定的操作时间到达后，学员的操作将无效，操作记录评分程序根据试题规定操作时间内锅炉仿真运行的平均热效率、平均排烟温度，以及操作记录评分程序自动记录下的学员操作步骤，对学员在试题规定时间内的操作进行评分，并通过触摸屏显示器向学员显示最终得分以及提示扣分内容和相应的错误操作步骤，学员在触摸屏显示器上点击“确认评分”按键完成试题的练习，若为考核模式，则操作记录评分程序将学员的练习成绩记入系统数据库。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，包括链条炉排(3)、锅筒(17)及其外包结构、水位表(12)、压力表(10)、主汽阀(15)、给水阀(49)、安全阀(16)、排气阀(14)、快开排污阀(30)、慢开排污阀(31)、鼓风机(26)、引风机(21)、除尘器(19)、给水泵(45)、除渣机(47)、操作控制台(I)、仿真微机(53);其特征在于:用来测量煤层高度的直线位移传感器(8)固定于链条炉排(3)内部的前拱安装处，直线位移传感器拉杆(9)和煤闸板(7)固定连接；用来测量炉排速度的转速传感器(50)固定安装在炉排驱动电机(51)的主轴上；用来测量分段风门开度的四个风门角位移传感器(37)分别通过支架(35)固定于炉排侧板(43)上，每个风门角位移传感器(37)的转轴分别与各自风门转轴(44)固定连接；用来测量鼓风挡板(28)开度的鼓风机角位移传感器(25)安装在鼓风挡板转轴(27)上；用来测量引风挡板(22)开度的引风机角位移传感器(20)安装在引风挡板转轴(23)上；两个用于测量阀门开度的电位器(56)分 别通过各自的弧形套筒(57)安装在给水阀(49)及主汽阀(15)内；用来模拟炉膛火焰的电子壁炉(33)安装在锅炉炉膛内；用来显示煤斗中剩余煤量的煤量指示LED光柱(6)固定安装在煤斗(5)的侧面；用来显示锅炉运行热力学参数动态曲线的触摸屏显示器(52)安装在操作控制台(I)上；用来显示水位的双色LED光柱固定安装在水位表(12)内；用来驱动指针转动的步进电机安装在压力表(10)内；PLC控制器(2)安装在操作控制台(I)内，所述的各种传感器、显示装置及驱动装置通过电缆(39 )和PLC控制器(2)电气连接，PLC控制器(2)通过以太网联接仿真微机(53)，触摸屏显示器(52)通过VGA电缆连接仿真微机(53)。
2.根据权利要求1所述的一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，其特征在于:所述的两个用于测量阀门开度的电位器(56)自由放置在各自的弧形套筒(57)内，两个弧形套筒(57)通过螺纹分别固定在给水阀(49)及主汽阀(15)阀体内部，两个用于测量阀门开度的电位器的转轴分别和给水阀(49)及主汽阀(15)的阀杆(55)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，其特征在于:所述的仿真微机(53)上运行着包含燃煤锅炉数字仿真程序及操作记录评分程序的培训考核软件。
4.根据权利要求1所述的一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置，其特征在于:所述的安装在炉膛内的电子壁炉(33)的火焰状态根据仿真的燃烧情况进行调节。
5.一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训方法，其步骤为: 1)教练员在仿真微机上打开培训考核软件，在登陆成功后根据培训要求进入培训模式或考核模式，选择一道节能操作技能培训试题，在选定试题后由学员完成初始状态的设置； 2)学员根据操作控制台触摸屏显示器上出现的文字及动画提示，设置工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置的初始状态，直到锅炉实体物理模型上的煤闸板高度、炉排速度、四个分段调风门、鼓风机挡板、引风机挡板、所有阀门、仪表及显示装置的初始状态符合试题要求为止； 3)学员在触摸屏显示器上点击“开始练习”按键，开始节能操作技能培训过程；学员通过观察水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，操作控制台上的各指示灯、电流电压表、报警灯，以及触摸屏显示器上显示的热力学参数动态曲线，包括热效率、炉膛出口处烟温及过量空气系数、排烟温度及过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压，对锅炉的运行工况及低效运行的原因做出分析和判断，然后调节锅炉实体物理模型上的与节能操作相关的各操作机构，包括煤闸板调节手轮、炉排调速旋钮、四个风门调节手柄、鼓风挡板调节手柄、引风挡板调节手柄、给水阀手轮、主汽阀手轮，同时根据锅炉出现的状况，对锅炉实体物理模型上的与安全操作相关的各操作机构进行辅助调节，包括排气阀、安全阀、快开排污阀、慢开排污阀、观火窗、拨火门、三通旋塞、水位表上的各旋塞、控制柜上的各按键； 4)PLC控制器按设定的频率对锅炉实体物理模型上的各传感器及操作控制台上的各按键的状态进行采样，再将各传感器和按键的状态信号处理成包含了节能操作信号在内的各类操作信号，并通过以太网将各操作信号输入仿真微机；仿真微机一方面依据操作记录评分程序记录并判断学员操作的正误，另一方面依据燃煤锅炉数字仿真程序计算出锅炉仿真运行的各参数信号，其中包含蒸汽压力、水位、煤斗煤余量、炉膛火焰大小在内的参数信号通过以太网输出给PLC控制器，包含热效率、排烟温度、过量空气系数、炉体外表温度、炉膛负压在内的参数信号输出给触摸屏显示器；PLC控制器将收到的各参数信号进一步处理成各类显示装置的驱动信号，并将各驱动信号分别输出至锅炉实体物理模型上的水位表、压力表、煤量指示LED光柱、电子壁炉，以及操作控制台上的指示灯、电流电压表、报警灯，触摸屏显示器将收到的各参数信号显示成动态曲线形式，从而将锅炉的运行工况反馈给学员，使学员做出进一步的判断和操作调节； 5)在试题规定的操作时间到达后，学员的操作将无效，操作记录评分程序根据试题规定操作时间内锅炉仿真运行的平均热效率、平均排烟温度，以及操作记录评分程序自动记录下的学员操作步骤，对学员在试题规定时间内的操作进行评分，并通过触摸屏显示器向学员显示最终得分以及提示扣分内容和相应的错误操作步骤，学员在触摸屏显示器上点击“确认评分”按键完成试题的练习，若为考核模式，则操作记录评分程序将学员的练习成绩记入系统数 据库。
全文摘要
本发明公开了一种工业燃煤锅炉节能操作技能仿真培训装置及方法。直线位移传感器固定于链条炉排内部的前拱安装处，转速传感器固定安装在炉排驱动电机的主轴上，四个风门角位移传感器、鼓风机角位移传感器及引风机角位移传感器分别安装在分段风门、鼓风机及引风机上，两个电位器分别安装在给水阀及主汽阀内，电子壁炉安装在锅炉炉膛内，煤量指示LED光柱安装在煤斗侧面，触摸屏显示器安装在操作控制台上，双色LED光柱安装在水位表内，步进电机安装在压力表内，PLC控制器安装在操作控制台内。本发明克服了现有锅炉操作仿真培训装置存在的缺陷，仿真度高，操作真实感强，实现了节能操作技能的培训，为工业锅炉的实际操作提供了新的培训模式。
文档编号G09B9/00GK103093662SQ201310037850
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者马舜, 孙志敏, 李顺荣, 赵辉, 刘松国, 卢志毅 申请人:杭州市特种设备检测院