改革开放以来,电站相关设备的制造业和发电厂迅速发展,使我国与世界先进水平的差距逐渐缩小。最近几年,世界各国都在倡导低碳、环保,使得核能、风能、太阳能、生物能等清洁能源迅速发展,但由于能源量和技术的问题,我国电力生产仍然以火力发电为主。火力发电厂主要包括锅炉、发电机和汽轮机三大部件。锅炉是生产热水或蒸汽的一种换热设备,在工业企业、火力发电厂等方面广泛应用,它的稳定性与安全性直接影响到其他机组的稳定性与安全性,而加强对炉水在锅炉系统内的循环特性的了解及监测,就可以有效地避免锅炉非正常停炉事故的发生。因此,锅炉水循环特性分析和水循环在线监测系统的研究已经引起了较大的关注。本文通过查阅大量相关文献,了解锅炉水循环研究的现状以及监测软件发展的现状,并对锅炉水循环的原理进行介绍。以自然循环锅炉为研究对象,根据自然循环锅炉水循环原理与计算方法,研究适用于该锅炉水循环特性的计算模型和求解方法。首先,将水循环回路分段,分段计算上升管压差。在计算之前先确定开始沸腾点,认为开始沸腾点下方的管段中只有水,而上方的管段中为汽水混合物。然后,建立自然循环锅炉水循环计算模型,并采用带参数的拟牛顿求解方法和图解法进行求解,求出循环回路的流量及运行压差,从而判断循环是否安全可靠。为了能提前预测分析水循环故障,本文对锅炉水循环监测系统进行了研究设计。主要设计了相应的系统硬件,用于完成数据的采集与汇总；设计的软件具有现场组态功能,在线配置锅炉、传感器等的参数配置,实时数据的显示、趋势预测,历史数据存储、查询、打印功能,通过网卡将数据传送到厂级监控信息系统等功能。对研发的在线监测与故障诊断系统进行了现场安装与试验,并对试验数据进行分析,给电厂安全运行提供了依据。最后,对本文所做的工作进行了必要性的总结,并对课题的研究进行了展望。