一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法及其系统与流程

本发明涉及一种船舶辅助锅炉技术的改进，属于船舶锅炉领域，尤其涉及一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法及其系统。

背景技术：

1、辅助锅炉是在柴油机船上供辅助机械、设备和生活杂用蒸汽的锅炉，在某些工况下，锅炉产生的蒸汽量大于设备消耗所需蒸汽量时，为保护锅炉不过压，在蒸汽管路上设置有过量蒸汽阀，当锅炉蒸汽压力高于过量蒸汽阀的设定值时，过量蒸汽阀自动打开泄放多余蒸汽，确保锅炉压力不超过设定压力，在船舶实际操作中，因多种原因常会有辅锅炉过量蒸汽阀打开，蒸汽直接进入冷凝器冷凝，造成能量浪费。目前锅炉负荷或过量蒸汽设定依靠船员经验，对过量蒸汽泄放的能量浪费关注不够。

2、申请号为cn202111154864.5，申请日为2021年9月29日的中国专利申请揭示了一种蒸汽流量监测方法及装置，应用于包括蒸汽供汽管道的电厂中，所述蒸汽供汽管道设有热电阻和涡街流量计，该方法包括：实时获取用户分汽缸中汽包温度值与所述蒸汽供汽管道中蒸汽瞬时流量值，并将获取到的所述汽包温度值与所述瞬时流量值传输至所述流量积算仪；根据所述汽包温度值确定用户用汽状态；基于所述瞬时流量值与所述用户用汽状态确定所述用户使用的蒸汽流量；其中，所述热电阻用于检测所述汽包温度。从而在确保在低于涡街流量计可测量下限时对用户所使用的蒸汽流量进行计量，但是上述技术并没有解决过量蒸汽泄放无法进行管控的问题。

3、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在过量蒸汽泄放无法进行管控的问题，提供了过量蒸汽泄放可以进行管控的一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法及其系统。

2、为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法，所述船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法包括以下步骤：

3、步骤一、在锅炉蒸汽阀出口管路处安装一个涡街流量计，在锅炉上安装信号隔离器以及信号采集器；

4、步骤二、先启动锅炉，再通过涡街流量计、信号隔离器以及信号采集器监测锅炉过量蒸汽流量，当蒸汽流量大于预设值qstm时，开始计算过量蒸汽泄放；

5、步骤三、当处于过量状态时，过量蒸汽阀打开，蒸汽处于泄放状态，同时进行预警并调整锅炉负荷或过量设定。

6、所述船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法还包括以下步骤：每间隔预设时间计算此时间内的过量蒸汽泄放，得出对应蒸汽泄放造成的燃油浪费，累计所有蒸汽泄放造成的燃油浪费，结束锅炉运行后，得出本次锅炉运行过量蒸汽泄放及燃油浪费统计结果。

7、所述步骤一中还包括在锅炉的蒸汽输送总管上安装压力传感器、涡街流量计以及质量流量计。

8、所述信号隔离器用于在不影响原有过量蒸汽阀开度控制功能基础上，将过量蒸汽阀开度反馈电信号进行采集并换算为开度信号；

9、所述信号采集器通过modbus协议获取锅炉控制系统发送的锅炉运行状态信号；

10、所述涡街流量计用于测量锅炉运行产生的蒸汽的流量；

11、所述质量流量计用于采集运行时锅炉的燃油消耗量；

12、所述过量蒸汽泄放计算公式如下：

13、qdu＝qstm×hsat，st1

14、其中，qdu——过量蒸汽带走的热量，kj/h；qstm——过量蒸汽排放流量，kg/h；

15、hsat，st1——饱和蒸汽焓，kj/kg；排放阀前的压力即总管蒸汽压力p1。

16、所述开始计算过量蒸汽泄放具体为：

17、s1、通过boiler1 runing，boiler2 runing计算锅炉运行状态，boiler1 runing＝1或boiler2 runing＝2，判定为锅炉运行；

18、s2、运行状态下，监测q过量和换算后的流量阀开度k，计算q过量real：

19、若q过量和k等于0，q过量real＝0；

20、若q过量＞0，q过量real＝q过量；

21、若q过量＝0，k大于0，q过量real＝f(k)；

22、其中，函数f(k)为二阶最小二乘拟合函数；

23、s3、q过量real大于0时，通过hsat，st和q过量real计算过量蒸汽泄放热量qdu；

24、其中，qdu＝q过量real×hsat，st表示单位时间的热量浪费；

25、s4、q过量real大于0时，通过q蒸汽、b和q过量real计算过量蒸汽燃油流量b过量，

26、其中，b过量＝b/q蒸汽×q过量real表示单位时间的燃油浪费；

27、s5、在一个运行周期内，计算总热量浪费w和总燃油浪费m，w＝∑qdu×δt，m＝∑b过量×δt，其中，δt为采样周期。

28、所述通过流量计监测常规流量q，量程范围2.14-21.43t/h，并监测流量阀开度k，当流量小于2.14t/h时，流量计无法采集到流量数据，通过开度k进行换算。

29、所述获取过量蒸汽阀开度电信号，电信号记为i，换算后开度信号记为k；

30、所述流量阀开度k的换算公式如下：

31、k＝(i-4)/16*100。

32、所述消耗的燃油量计算方法如下：

33、b2＝b1×qstm

34、其中，采集工作周期内锅炉燃油消耗量b(kg/h)，在该时间内的蒸汽流量为qfw(kg/h)，蒸汽量所需的燃油为b1＝b/qfw，已知过量蒸汽流量为qstm。

35、一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算系统，所述计算系统包括流量模块、模拟量输入模块、计算模块、预警模块与统计模块；

36、流量模块用于通过涡街流量计、信号隔离器以及信号采集器监测锅炉过量蒸汽流量；

37、模拟量输入模块用于获取采集到的过量蒸汽阀开度电信号；

38、计算模块用于计算过量蒸汽流量；

39、预警模块用于处于过量状态时，过量蒸汽阀打开，蒸汽处于泄放状态，进行预警，同时进行预警并调整锅炉负荷或过量设定；

40、统计模块用于统计本次锅炉运行过量蒸汽泄放及燃油浪费统计结果。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

42、1、本发明一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法及其系统中，在锅炉蒸汽阀出口管路处安装一个涡街流量计，在锅炉上安装信号隔离器以及信号采集器；启动锅炉，在锅炉运行周期内通过涡街流量计、信号隔离器以及信号采集器监测锅炉过量蒸汽流量，当蒸汽流量大于预设值qstm时，开始计算过量蒸汽泄放，应用时，本发明的测量位置是锅炉的过量蒸汽阀的阀体和出口处，采用流量计与开度信号相结合的方式，测量优点是针对小流量，通过k开度信号对流量进行换算，针对可测流量进行管控，通过流量计进行测量，计算结果更为精确，更贴合实际值。因此，本发明可以对蒸汽流量进行管控，计算结果更为精确，更贴合实际值。

43、2、本发明一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法及其系统中，通过监测计算过量蒸汽泄放浪费的能量和燃油，提醒用户在使用时注意通过合理的锅炉蒸汽使用，减少浪费，节约了能源。因此，本发明可以提供预警，节约能源。

44、3、本发明一种船舶辅锅炉过量蒸汽能量管控的计算方法及其系统中，每间隔三十分钟对整体流量进行一次检测，频率更好，变化显示更加的及时，进一步的统计的精确性。因此，本发明统计频率更快，精确性更高。