离心泵网络节能操作与改造优化

发布时间：2020-07-24 20:20

【摘要】：离心泵是化工通用设备。离心泵网络的设计与操作优化是工业界节能降耗亟待解决的关键问题,其挑战性在于通过泵设备的空间布置、开停决策和性能调整,求解复杂的混合整数非线性规划,给出面向操作、设计及改造的最优解。本文构建了离心泵网络操作优化和改造设计优化命题,分别以面向工业应用的经验规则法和搜索全局最优的数学规划法求解,以期为工业应用和理论研究提供合理依据。本文主要工作包括以下几个方面:(1)选择合适的泵性能数学表达方法,拟合工业装置离心泵的在切削和变频条件下的特性曲线,建立设备基础模型和数据库,给出离心泵网络优化的基础目标函数、等式约束和不等式约束。(2)基于分步设计的离心泵网络操作优化。以某工厂冷却水系统集中式供水需求为例,分析指定结构泵网络输出流量和能量范围。以开停和变频为决策变量,求解各种单目标操作优化命题,分别采用经验规则法和数学规划法获得泵配置方案最优解;求解多目标操作优化命题,给出了多目标Pareto最优解集和消元成单目标的最优解。(3)基于同步设计的离心泵网络改造优化。针对冷却水系统的分布式需求,同步改变冷却水系统的供能端和用能端离心泵网络的整体结构、主泵网络的安装位置和泵运行数量、增压泵网络的安装位置和泵运行数量等。以年总费用最小为目标,根据现场泵网络及库存获得最优配置方案。并对比经验规则法和数学规划法的计算结果;结果表明当需求分布复杂时,数学规划法最优解更好。此外,对离心泵网络分步设计和同步设计法进行弹性分析对比,讨论了不同设备参数下两种设计方法系统操作弹性的影响。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.21
【图文】：

图 1.1 离心泵网络设计与操作优化命题研究内容框架Fig. 1.1 A generalized outline of research content of design and operational optimization problem ofcentrifugal pump network首先分析目标函数，考虑各种工业用离心泵运行的费用组成，全面系统地考虑包括初始投资成本、安装和调试费用、操作费用、常规维护维修费用、停车和环境处理在内的所有显性费用，以及泵设备运行效率偏差损耗所引起的隐性特殊维修与折旧费用。因此，离心泵网络节能优化问题研究的目标一般为成本最小化。其次，逐级建立通用单泵性能、切削及变频等单泵调整性能、以串并联为基础的泵网络基础方程等式约束[24]。然后，针对设计和操作两类不同的优化命题建立特征等式约束，建立泵网络数学模型。设计型问题，可有选择性地需添加相应描述离心泵网络结构的等式约束方程；操作型问题，可有选择性地添加相应的控制传递方程。

浙江工业大学硕士学位论文 第一章 绪论献进行归纳，整理如图 1.2 所示，主要包括以下五个方面：泵网络系统优化目标、基本性能方程、泵网络操作优化、泵网络设计优化、优化命题的求解算法。其中设计优化分为分步和同步设计两类，传统的冷却水系统采用分步设计，泵网络处于供能端，多个离心泵集中供水至主管，所有终端用水设备处于用能端，由主管通过分支管路送水，这种设计方法可以减小命题维度。而同步设计则打破供能端和用能端的界限，增加增压泵达到能量再生回用效果，命题求解难度增加。

江工业大学硕士学位论文 第一章 绪到最佳泵网络改造方案；其次，针对多个头需求的改造优化命题，分步式数划法体现出明显的计算优势；最后，对分布式供水需求的泵网络进行分支管作弹性分析，得到对实际生产有指导意义的结论。第五章，结论与展望。总结全文研究内容，并对未来科研工作提出展望。

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 索瑞琴;王_g斐;冯霄;;考虑换热强化的循环水网络优化[J];计算机与应用化学;2015年12期

2 周德贤;叶文彪;张铁成;;中国电机系统节能项目正式启动[J];电源技术应用;2002年03期

本文编号：2769343