为适应日趋严格的新环保标准和提高发电经济效率，电力行业正大规模对现役锅炉进行改造。锅炉改造需要对锅炉的热力、水动力、壁温、烟风阻力、制粉系统等方面的性能进行完整理论计算和分析，从而有效地预测锅炉在本体结构，辅助设备，燃烧工况，投运燃料等边界条件发生变化后的运行情况。超(超)临界电站锅炉机组性能分析软件系统能够很好的完成上述任务，并已全面应用于大量锅炉改造业务。应用实践中证明，锅炉各项运行指标显示与系统所得到的主要性能参数与实际运行情况吻合良好，证明系统的性能计算结果准确、可靠，能够对锅炉改造设计的合理性提供强大的理论支撑依据，从而保证改造后锅炉运行的稳定性和安全性。
建立灵活通用型系统扩展适用面
锅炉性能计算可靠性要求高、工作量大。设计方案的通用性差，多为单件定制，设计工作的实践性、经验性强。系统研发最大技术难点在于如何保证系统在超(超)临界锅炉机组上的通用性和可扩充性。通用性需求源于锅炉性能计算设计方案的灵活性。系统的算法设计和软件结构设计都必须从通用性角度来考虑。为解决系统的适用性和可扩充性问题，如图1 所示，锅炉性能计算系统的开发在技术上存在两种思路：其一，是建立“应用导向型系统”，其二，是建立“灵活通用型系统”。
“应用导向型系统”采用自上而下的建模方式，需要面向具体应用问题，不足之处在于，由于预定义的模型是有限的，当出现预先未考虑到的情况时，系统就不能够适用，必须扩充新的模型。“灵活通用型系统”采用自下而上的建模方式，使用者首先确定锅炉的基本组成部件，然后再详细描述各个部件之间的逻辑关系来形成完整的锅炉系统模型。采用这一技术思路，需要建立起一个可选的部件模型库，进而再采用图形化方式来描述灵活多变的系统级逻辑关系，其优点在于软件系统的通用性更好，适用面广。按照锅炉性能计算系统的通用性和可扩展性要求，本系统研发工作在总体上选择采用了“灵活通用型系统”的研发思路。
为了解决系统的通用性和可扩充性问题，系统总体技术方案采用的是“图形建模+求解”的方式，先由系统使用者采用图形化建模工具动态搭建锅炉的性能计算模型，再由系统对该计算模型进行求解。系统进行了三方面的设计，即：统一的建模机制、统一的算法接口和各子系统的通用总体算法。它们的共同作用构成了系统目前通用型的模型解算方案，如图2所示。
这种建模解算方式将锅炉的物理部件抽象为一个或多个模型部件，建立锅炉的过程系统模型，它支持不同计算种类、不同炉型的模型搭建工作，并以一种标准的数据格式进行存储。系统专门提供了一套模型解析服务，在计算之前将模型信息解析成一套模型逻辑。由于系统在建模和解算时屏蔽了计算种类的差异，所以系统还提供了一个算法接口，用以将逻辑信息与各个部件和流体的属性信息，按照用户选择的计算种类调用相应的算法。锅炉类型、结构形式、燃料种类等不同会导致各个子系统在进行计算时所执行的公式及算法顺序不同，为了使算法能够适应各种复杂的锅炉结构，各个子系统都结合自己的业务特点开发了各自的通用算法。
全面覆盖系统功能齐备
系统的组成如图3 所示。系统具体包括：锅炉热力计算、水动力计算、烟风阻力计算、壁温计算、制粉系统计算等子系统;用于锅炉性能计算的传热部件和流体类型模型搭建的图形化建模系统;以及用于管理企业设计计算案例信息的管理案例知识库子系统。
1.搭建计算模型各子系统专业计算模型搭建都是通过系统提供的人机交互的图形化界面采用拖拽方式完成，并对计算所使用的总体参数、部件结构参数进行设置。例如，在热力计算子系统中，用户可如图4 所示的界面中，采用系统提供的可视化图形建模工具，分烟气、汽水和空气三个流程建立部件之间的逻辑关系，输入各部件热力计算所需的参数;依据使用者输入的上述信息，系统将在内部自动建立起完整的热力计算模型。
用户可如图5 所示“总体参数设置”界面中设置锅炉参数(包括：锅炉类型、结构形式、蒸发量、给水温度等、额定蒸汽参数)，选择燃料类别并输入燃料特性参数，热平衡参数、算法控制参数等。在水动力计算子系统中分水循环和汽水阻力两个流程实现锅炉的水动力计算，水循环流程支持自然循环和控制循环锅炉的水动力模型的搭建，汽水阻力流程支持直流锅炉水动力计算模型和过热器汽水阻力计算模型的搭建。如图6 所示。依据用户输入的上述信息，系统将在内部自动建立起完整的水动力计算模型。
2.进行模型解算
用户在完成计算模型的搭建并且模型校验通过之后，即可进行模型解算。系统能够完成对计算模型的“一键式”全自动解算，如图7 所示。
3.对计算结果进行后处理
如图8 所示，计算完成后系统能够自动生成表格形式的计算书，并能够自动生成详细计算过程清单，输出计算过程中的每一个细节
步骤，以及每个细节步骤所采用的计算公式、计算依据，还能够将计算详细过程
清单以Microsoft Excel 的格式输出，以便用户交流设计方案。
全方位集成灵活快捷
综合国内外现况以及国内的市场需求分析，针对我国超(超)临界电站锅炉机组的技术特点，参照我国电力工业的惯用标准和规范，汇集锅炉机组性能分析计算领的顶尖技术力量进行研发，本系统与其它同类系统相比较，具有以下显著特色：
(1)集成全方位的性能计算系统，相互协作完成整体方案评估。大型电站锅炉是复杂的热工机械系统，一套好的锅炉性能分析系统必须全面涵盖各方面性能计算功能。系统能够全面支持各种类型锅炉热力、水动力、壁温、烟风阻力、磨煤机及制粉系统等多项专业计算。
(2)灵活的拖拽式图形建模，通用型的建模解算服务。系统采用同一套建模及计算服务组件，能够适用于超(超)临界及以下的室燃锅炉、循环流化床锅炉及层燃锅炉的设计计算。以灵活的拖拽方式进行模型的搭建，部件流体的生成和定义、部的归属、流体的连接都通过特定的拖拽操作完成，部件和流体的位置也可以灵活摆放搭配以形成合理的模型布局。
(3)制定了强大的模型校验规则，最大程度保证了模型的有效性。系统根据不同的计算功能制定了相应的校验规则，最大程度上降低了模型搭建的错误率。将模型的校验规则提炼成数个最小的规则单元，结合模型参数特定取值范围，在系统前端共同作用对复杂模型进行正确性校验。对于一些特殊的规则，也可以通过系统提供的接口添加到校验序列中生效。
(4)透明化多层次全视角的计算报表，方便用户快速校核计算过程。系统提供了多层次全视角的计算报表，用户可以从汇总信息、流体信息、部件信息等多个层次查看计算结果，并且计算结果完全透明，包含了全部的计算流程和计算公式，用户能够快速的找到问题所在，准确的调整设计计算方案。
(5)插件式的部件算法设计，提高系统的维护性、扩展性和重用性。系统可以按照用户的要求扩充新型传热部件。由于系统采用了“构件/构架”式的软件体系结构，新增的传热部件可以作为一个相对独立的“构件”快速插入到系统中，而不会影响到系统整体的稳定性，而且对同一部件可方便的扩充多种算法。
(6)设计了集中式管理的案例知识库，方便方案的调整和择优。系统设计了由多个设计计算项目组成的"设计计算案例知识库"，包含了各种设计计算的计算模型和计算结果数据，以及锅炉在投入运行后的各种跟踪和反馈信息等附属信息。这样专注于项目的用户，可以在案例知识库中方便检索案例信息总结经验。
(7)人性化的用户交互界面，提升了系统的用户体验。系统采用基于web 浏览器的图形化建模，用户可以用拖拽的方式在面板上随意布局，同时对使用者的错误操作予以提示，并在界面层对数据的合法性进行验证。系统还提供了极具人性化的用户界面，灵活的菜单、丰富的工具条和键盘快捷键、多样的数据展示方式等，都极大地提升了系统的用户体验。
