數字化工廠技術在鍋爐智能制造中的應用

程 愷

（兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊 830011）

隨著制造行業的不斷發展，特別是計算機網絡技術、電子信息技術、人工智能等高新科學技術在制造業中的廣泛應用。為了進一步推動我國制造行業的發展進步，提高制造行業的科技水平，目前業內對建設數字化工廠的重視程度不斷提高，而且已形成了較為成熟的數字化工廠建設技術和模式，這對我國制造行業在新經濟形勢下的發展起到了極為重要的推動作用。但在鍋爐制造行業中，數字化工廠技術涉足不深，這也導致我國的鍋爐制造行業發展較為緩慢。特別是在火力發電廠中，鍋爐是三大主機之一，更是電力能源生產活動的核心所在。由此可見，鍋爐制造行業的發展進步，對火力發電廠的發展建設具有至關重要的影響，更對社會經濟的發展具有極為深遠的影響。因此，加強鍋爐制造行業建設，推進數字化工廠技術在鍋爐制造行業中的廣泛普及，提高我國的鍋爐制造水平，實現鍋爐智能制造，對我國社會經濟發展，具有極為重要的現實意義。近年來，我國在此方面不斷加大建設力度，推動我國鍋爐制造行業取得了一定的發展。但隨著市場需求的不斷擴大，對鍋爐制造提出了更高的要求。在這種情況下，更要加強對數字化工廠技術在鍋爐智能制造中的應用研究，從而真正推動我國鍋爐智能制造的深化發展，從而有效解決當前我國鍋爐生產制造中存在的問題，增強鍋爐生產企業的核心競爭力，推進我國鍋爐制造行業的發展進步，為我國社會經濟發展建設奠定堅實的基礎保障。

1 鍋爐概述

鍋爐是一種通過燃燒燃料從而釋放熱能或者對其他物質進行加熱的重要設備，廣泛應用于很多領域，對經濟生產活動發揮著極為重要的作用。在生產制造鍋爐的過程中，根據實際應用領域以及功能要求的不同，對其溫度、壓力等相關參數以及品質，具有不同的要求。例如，應用于加熱熱水的鍋爐和制造蒸汽的鍋爐，在參數與品質上完全不同，在鍋爐制造過程中就需要根據實際要求，保證鍋爐的參數和品質符合實際要求，從而確保鍋爐質量合格[1]。

從本質上來講，鍋爐是一種能量轉換設備，通過鍋爐設備，能夠將熱能轉化為蒸汽、高溫水或者是其他有機熱載體。而能夠被鍋爐轉化的熱能，可以是燃料燃燒形成的化學能，也可以是電能或高溫煙氣等。

在結構上，鍋爐主要分為鍋和爐兩部分。鍋是指被火或其他熱能加熱的容器，在這一容器中，可以盛放熱水或其他能夠被加熱的物質載體。而爐是指燃料燃燒的場所。利用鍋爐設備產生熱或蒸汽，能夠有效為工業生產提供相關服務，例如將蒸汽轉化為機械能，帶動機械運行，從而進行生產活動。

在火力發電站、工礦企業、機車等領域，都需要使用鍋爐設備。隨著具體應用的領域不同，對鍋爐的具體要求也不同，這就促使鍋爐形成了很多分類。在對鍋爐進行分類時，可以按照用途分為熱能動力鍋爐和供熱鍋爐兩大類。按照結構可以分為火管鍋爐和水管鍋爐兩大類。除此之外，還可以根據燃燒的燃料、水循環形式等因素，對鍋爐進行具體分類。總而言之，鍋爐種類繁多，無論是生產制造鍋爐，還是應用鍋爐，都需要根據實際情況，選擇適合的鍋爐類型。

2 數字化工廠技術概述

隨著科學技術的高速發展，特別是計算機網絡、電子信息等技術在各個領域中的廣泛應用，對現代制造業的生產制造方式產生了極為深遠的影響，使其發生了巨大的變化。在現代社會，隨著各種高新科學技術在制造業中的廣泛應用，使傳統、單一的物質形式制造模式，逐漸轉變為現代化的信息制造模式。在現代制造業的發展過程中，產品的科技知識含量越來越重，而生產制造方式對科學技術的依賴性也越來越高，例如計算機集成制造、網絡化制造等，這些新型制造模式的廣泛應用，大幅提高了制造系統的智能化和數字化水平。特別是虛擬現實技術和數字仿真技術在制造行業中的廣泛普及，使得在生產制造實際產品的過程中，能夠有效實現虛擬規劃和仿真優化，從而為制造業和制造技術的發展，提供了一個新的概念及發展途徑，這就被稱為“數字化工廠”。

隨著社會經濟的不斷發展，制造技術水平的不斷提升，制造行業的競爭也變得越來越激烈。而數字化工廠的誕生和實踐應用，有效縮短了新產品的設計周期，大幅提高了生產效率，既對傳統制造模式形成了一次顛覆式的革命，同時也為制造行業在新經濟形勢下的發展提供了新的途徑[2]。

3 數字化工廠技術在鍋爐智能制造中的應用

3.1 數字化模型

目前，在制造業中研究的制造系統，大多是非線性離散化系統，在數字化工廠建設的過程中，需要以數字化模型作為基礎，有效建立數字化工廠。其中，數字化模型主要包括產品模型、資源模型、工藝模型以及產品管理模型。

3.2 數字化工藝優化仿真

虛擬設計技術在制造業中的應用，使產品設計工作可以在計算機中進行三維設計，還能夠對裝配進行分析、數控模擬加工等。以數字化建模為基礎，對制造系統進行全面的動態仿真和優化，對提高產品設計質量，優化產品質量，縮短設計周期，提高生產效率，具有至關重要的作用。

3.3 生產線布局、物流仿真以及優化技術

現代制造業已形成了較為完善的生產模式，在快速發展過程中也加劇了競爭，在這種情況下，產品不斷推陳出新，生產線多元化發展，但在物流環節卻受到了嚴重的制約。而應用物流信真技術以及利用仿真軟件進行計算和優化，從而有效提高物流水平，促進制造業的進一步發展[3]。

3.4 虛擬現實與三維可視化

三維造型技術在制造業中的應用，能夠使用戶在產品的設計和生產過程中，產生身臨其境之感，在仿真過程中，使旁觀者也能夠成為虛擬環境的一部分。

3.5 軟件之間的重組和集成

數字化工廠軟件模塊與其他軟件模塊形成了有效的信息交換和集成。

4 結語

數字化工廠技術的應用，是實現鍋爐智能制造的重要組成部分，通過數字化工廠技術，使鍋爐設計制造的全過程實現了數字化、模塊化發展，為實現智能制造奠定了重要基礎，對我國制造業的發展具有重要的指導意義。