考虑不确定参数的可控性换热器网络同步综合
发布时间：2021-11-28 14:52
换热器网络由许多换热器以串并联的形式组合而成,系统内部交互作用复杂。为确保所设计的换热器网络在实际工业应用中不失操作可行性,需要使其既具有较高的可控性,又具备充分的柔性以抵御不确定因素波动对系统的影响。目前针对于可控性换热器网络的研究主要集中于控制结构的优化选择,忽略网络结构对于可控性的影响,网络结构综合与控制结构选择问题之间复杂的作用机制使二者难以同步实现。另外,可控性与柔性作为影响系统可操作性的两个重要方面,忽略其协同关系将使换热器网络综合结果在实际操作中产生性能偏差。为解决以上问题,本文开展了考虑不确定因素的可控性换热器网络同步综合方法研究。本论文内容主要包括以下三个方面:（1）为了考虑网络结构与控制结构对可控性的影响,同时探究经济性与可控性的关系,提出考虑经济性与可控性的换热器网络多目标综合方法。针对控制结构选择只能基于某一已知网络结构的问题,提出基于超结构的拓展扰动传播与控制模型量化系统偏离程度,可实现控制结构的自动最优设计。分别以年度总费用作为换热器网络经济性目标,以相对增益矩阵数作为换热器网络可控性目标,构建综合模型;根据最小传热温差区间划分优化问题类型,分析网络经济性与...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
在T-H图上描述夹点
不同于分步综合方法对于子问题的依次求解,同步综合方法可以同时权衡各子问题,依据严格的数学模型直接优化得到最终的换热器网络结构。1990年,Yee和Grossmann[9]提出换热器网络分级超结构。如图1.5所示为包含冷热流股的两级超结构,其中热流股为从左到右流动,冷流股为从右到左流动,超结构的级数由冷热流股的最大数目确定。在超结构中,各级冷热流股之间均存在换热器进行热交换以满足流股温度要求。此外,热流股末端的冷公用工程和冷流股末端的热公用工程还可以提供额外的能量。因此,分级超结构涵盖了冷热流股能够进行匹配的所有可能性,依据超结构建立数学模型可以同时权衡最小换热设备费用、最小公用工程用量以及最大热回收。2002年,Bj?rk等[10]在Yee[9]的工作基础上对数学模型加以改进,去除了流股等温混合的假设,使得模型更加切合实际,但同时也增加了模型的非线性,使得求解难度增加。2018年,Leandro等[11]提出了包含多种公用工程位置选择的超结构模型。与之前的超结构不同,冷热公用工程不只局限于流股末端,还可以放置于级内流股,此时级内流股的能量可以由换热器进行交换也可以直接由公用工程进行补充或收集。然而由于模型的复杂性,同步综合方法在优化求解方面面临着挑战,同时也难以应用于大规模综合问题求解中。1.2.3 人工智能法
专家系统是在某一特定领域内有着大量经验知识的程序系统。其事先总结该领域内专家的经验与知识,然后应用人工智能模拟专家的问题求解思维,进而对输入的问题进行处理得出判断与决策,如图1.6所示。2000年,李志红[12]提出了应用于大规模换热器网络综合的超结构模型。其基于专家系统确定流股的分流以及禁止匹配的流股,从而使得超结构更加全面的同时简化了超结构模型的形式。2002年,李志红[13]又在之前的工作基础上提出改进,基于专家系统对不同匹配单元的换热设备提出相应的投资费用计算公式,使得超结构模型更加贴近于工业实际。人工神经网络是动力学系统,其使用能量函数来表示网络特性,由单向信号通道连接处理单元进而构成网络结构。2018年,Trzcinski和Mariusz[14]提出了一种基于神经网络评估换热设备结垢而产生热损失的方法,用于识别污垢对于换热器网络整体能量回收的影响,进而改造网络结构以增大热回收。1.3 可控性换热器网络方法研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of flexible heat exchanger networks:A review[J]. Lixia Kang,Yongzhong Liu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(07)
[2]“十三五”可再生能源发展展望[J]. 任东明. 科技导报. 2016(01)
[3]考虑风电接入的大型电力系统多目标动态优化调度[J]. 杨柳青,林舜江,刘明波,李清. 电工技术学报. 2014(10)
[4]基于相对增益分析的换热网络旁路设计[J]. 罗雄麟,白玉杰,侯本权,孙琳. 化工学报. 2011(05)
[5]多周期换热网络柔性综合与维护同步优化[J]. 肖丰,姚平经. 华东理工大学学报(自然科学版). 2009(05)
[6]基于专家系统有分流大规模换热网络超结构模型研究[J]. 李志红. 石油化工设备. 2000(06)
[7]采用虚拟温度法设计换热网络[J]. 李晖,王莉,姚平经. 高校化学工程学报. 1997(01)
博士论文
[1]柔性换热器网络综合与先进控制集成研究[D]. 顾偲雯.大连理工大学 2019
[2]大规模柔性换热器网络综合的研究[D]. 李继龙.大连理工大学 2014
硕士论文
[1]基于旁路优化控制的柔性换热网络经济性与控制性能评价及其集成优化设计[D]. 刘璇宇.中国石油大学(北京) 2018
本文编号：3524627
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
在T-H图上描述夹点
不同于分步综合方法对于子问题的依次求解,同步综合方法可以同时权衡各子问题,依据严格的数学模型直接优化得到最终的换热器网络结构。1990年,Yee和Grossmann[9]提出换热器网络分级超结构。如图1.5所示为包含冷热流股的两级超结构,其中热流股为从左到右流动,冷流股为从右到左流动,超结构的级数由冷热流股的最大数目确定。在超结构中,各级冷热流股之间均存在换热器进行热交换以满足流股温度要求。此外,热流股末端的冷公用工程和冷流股末端的热公用工程还可以提供额外的能量。因此,分级超结构涵盖了冷热流股能够进行匹配的所有可能性,依据超结构建立数学模型可以同时权衡最小换热设备费用、最小公用工程用量以及最大热回收。2002年,Bj?rk等[10]在Yee[9]的工作基础上对数学模型加以改进,去除了流股等温混合的假设,使得模型更加切合实际,但同时也增加了模型的非线性,使得求解难度增加。2018年,Leandro等[11]提出了包含多种公用工程位置选择的超结构模型。与之前的超结构不同,冷热公用工程不只局限于流股末端,还可以放置于级内流股,此时级内流股的能量可以由换热器进行交换也可以直接由公用工程进行补充或收集。然而由于模型的复杂性,同步综合方法在优化求解方面面临着挑战,同时也难以应用于大规模综合问题求解中。1.2.3 人工智能法
专家系统是在某一特定领域内有着大量经验知识的程序系统。其事先总结该领域内专家的经验与知识,然后应用人工智能模拟专家的问题求解思维,进而对输入的问题进行处理得出判断与决策,如图1.6所示。2000年,李志红[12]提出了应用于大规模换热器网络综合的超结构模型。其基于专家系统确定流股的分流以及禁止匹配的流股,从而使得超结构更加全面的同时简化了超结构模型的形式。2002年,李志红[13]又在之前的工作基础上提出改进,基于专家系统对不同匹配单元的换热设备提出相应的投资费用计算公式,使得超结构模型更加贴近于工业实际。人工神经网络是动力学系统,其使用能量函数来表示网络特性,由单向信号通道连接处理单元进而构成网络结构。2018年,Trzcinski和Mariusz[14]提出了一种基于神经网络评估换热设备结垢而产生热损失的方法,用于识别污垢对于换热器网络整体能量回收的影响,进而改造网络结构以增大热回收。1.3 可控性换热器网络方法研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of flexible heat exchanger networks:A review[J]. Lixia Kang,Yongzhong Liu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(07)
[2]“十三五”可再生能源发展展望[J]. 任东明. 科技导报. 2016(01)
[3]考虑风电接入的大型电力系统多目标动态优化调度[J]. 杨柳青,林舜江,刘明波,李清. 电工技术学报. 2014(10)
[4]基于相对增益分析的换热网络旁路设计[J]. 罗雄麟,白玉杰,侯本权,孙琳. 化工学报. 2011(05)
[5]多周期换热网络柔性综合与维护同步优化[J]. 肖丰,姚平经. 华东理工大学学报(自然科学版). 2009(05)
[6]基于专家系统有分流大规模换热网络超结构模型研究[J]. 李志红. 石油化工设备. 2000(06)
[7]采用虚拟温度法设计换热网络[J]. 李晖,王莉,姚平经. 高校化学工程学报. 1997(01)
博士论文
[1]柔性换热器网络综合与先进控制集成研究[D]. 顾偲雯.大连理工大学 2019
[2]大规模柔性换热器网络综合的研究[D]. 李继龙.大连理工大学 2014
硕士论文
[1]基于旁路优化控制的柔性换热网络经济性与控制性能评价及其集成优化设计[D]. 刘璇宇.中国石油大学(北京) 2018
本文编号：3524627
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3524627.html
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