基于复杂网络理论的换热网络温度测点分析及可控性研究

发布时间：2021-11-12 15:25

　　过程工业的快速发展促使换热网络日益大型化和复杂化,各物流之间耦合度较高,局部的温度波动会传递到与之相关联的换热器从而干扰整个系统的正常运行。因此,研究如何合理地设置温度测点监测换热网络中的温度波动情况,并设置旁路及时调控目标温度具有重要意义。首先,以换热器为节点,将换热器之间的干扰传递抽象为边,构建复杂网络模型。然后结合“下游路径”理论为该网络模型赋权,最终得到换热网络的有向加权的复杂网络模型。其次,基于复杂网络传播源定位的观察点部署策略,提出换热网络温度测点设置方法,应用Fast Newman算法对上述模型进行社团划分,然后用复杂网络分析软件UCINET6.0计算节点介数中心性,根据文献选择每个社团中介数中心性前20%的节点设置温度测点。然后,权衡可控性与经济性两方面因素,给出两种旁路位置确定方法。在可控性要求较高时,基于复杂网络结构可控性理论,提出了换热网络全局可控的旁路位置确定法,该算法不仅通过设置最少的旁路实现了换热网络的全局可控,还实现了对换热网络控制性能的优化。当旁路数目受限时,基于复杂网络目标控制理论,提出了重要节点可控的旁路位置确定法,在保证其重要节点可控的同时,减少旁... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 换热网络温度测点分析及可控性研究综述
    1.2 复杂网络概述
        1.2.1 复杂网络的统计特征
        1.2.2 复杂网络的中心性
        1.2.3 复杂网络观察点部署策略与控制理论研究综述
            1.2.3.1 基于传播源定位的观察点部署策略研究进展
            1.2.3.2 复杂网络控制理论综述
    1.3 本文的研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 课题创新
2 换热网络的复杂网络模型建立及其温度测点确定
    2.1 换热网络的复杂网络模型建立
        2.1.1 基于换热器和换热管路的网络模型
        2.1.2 基于换热网络干扰传递规律的网络模型
    2.2 换热网络模型对比、选择与改进
        2.2.1 换热网络模型对比
        2.2.2 换热网络模型选择与改进
    2.3 换热网络温度测点确定
        2.3.1 社团划分算法对比与选择
        2.3.2 基于社团划分的温度测点确定
3 换热网络旁路位置确定及控制鲁棒性分析
    3.1 全局可控的换热网络旁路位置确定
        3.1.1 建立换热网络的控制系统表达式
        3.1.2 计算复杂网络连边(节点)控制能力
        3.1.3 换热网络全局可控的旁路位置确定
    3.2 重要节点可控的换热网络旁路位置确定
        3.2.1 DWNodeRank算法计算节点重要性
            3.2.1.1 基于DWNodeRank算法的节点入度重要性排序
            3.2.1.2 基于DWNodeRank算法的节点出度重要性排序
        3.2.2 基于贪心算法的目标控制驱动节点确定
    3.3 换热网络控制鲁棒性分析
        3.3.1 控制鲁棒性研究方法对比与选择
        3.3.2 基于节点失效的控制鲁棒性分析
            3.3.2.1 单节点攻击的控制鲁棒性分析
            3.3.2.2 节点级联失效的控制鲁棒性分析
        3.3.3 基于连边失效的控制鲁棒性分析
            3.3.3.1 部分边失效的控制鲁棒性分析
            3.3.3.2 连边级联故障的控制鲁棒性分析
4 案例分析
    4.1 案例一
        4.1.1 换热网络温度测点确定
        4.1.2 全局可控的换热网络旁路位置确定
        4.1.3 重要节点可控的换热网络旁路位置确定
        4.1.4 换热网络控制鲁棒性分析
            4.1.4.1 单节点攻击的控制鲁棒性分析
            4.1.4.2 节点级联失效的控制鲁棒性分析
            4.1.4.3 连边级联失效的控制鲁棒性分析
            4.1.4.4 部分边失效的控制鲁棒性分析
    4.2 案例二
        4.2.1 换热网络温度测点确定
        4.2.2 全局可控的换热网络旁路位置确定
        4.2.3 重要节点可控的换热网络旁路位置确定
        4.2.4 换热网络控制鲁棒性分析
            4.2.4.1 单节点攻击的控制鲁棒性分析
            4.2.4.2 节点级联失效的控制鲁棒性分析
            4.2.4.3 连边级联失效的控制鲁棒性分析
            4.2.4.4 部分边失效的控制鲁棒性分析
    4.3 案例三
        4.3.1 换热网络温度测点确定
        4.3.2 全局可控的换热网络旁路位置确定
        4.3.3 重要节点可控的换热网络旁路位置确定
        4.3.4 换热网络控制鲁棒性分析
            4.3.4.1 单节点攻击的控制鲁棒性分析
            4.3.4.2 节点级联失效的控制鲁棒性分析
            4.3.4.3 连边级联失效的控制鲁棒性分析
            4.3.4.4 部分边失效的控制鲁棒性分析
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于子图抽取的在线社交网络多传播源点定位方法[J]. 张锡哲,张聿博,吕天阳,付世海,张斌.  中国科学:信息科学. 2016(04)
[3]复杂网络的可控性及算法[J]. 尹红丽,纪志坚,张嗣瀛.  系统科学与数学. 2015(11)
[4]复杂网络可控性的研究概况[J]. 聂森,王旭文,汪秉宏.  现代物理知识. 2015(04)
[5]增设旁路的换热网络运行优化[J]. 米拉·哈布多拉,尹洪超.  节能. 2014(07)
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[9]具有旁路控制的换热网络结构可控性分析[J]. 孙琳,侯本权,罗雄麟.  化工学报. 2012(02)
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硕士论文
[1]基于复杂网络的化工过程层次SDG故障传播特性的研究[D]. 姜英.青岛科技大学 2018
[2]基于复杂网络理论的换热网络节点重要性研究[D]. 孙锦程.青岛科技大学 2017
[3]面向复杂网络可控性的最小驱动点集枚举及优化选取算法研究[D]. 王哲.东北大学 2013
[4]面向网络扩散源点定位的观察点部署策略研究及定位算法优化[D]. 晏迪.东北大学 2013
[5]换热网络优化合成及其控制策略研究[D]. 杨辉.浙江工业大学 2009



本文编号：3491188