中央空调系统并联水泵节能优化群智能控制算法

本文针对现有中央空调系统中并联水泵优化算法在群智能控制方面适应性不足问 题,提出了一种基于群智能平台的并联水泵优化算法。首先建立了并联水泵工作特性模型及 适应度函数,其次提出了一种分布式的估计算法,每个水泵通过与相邻水泵交互信息完成对 并联水泵运行的优化,最后分别以大小相同冷冻水循环泵系统和大小不同冷冻水循环泵系统 进行仿真验证并同时与集中式估计算法做对比。结果表明,该分布式算法可在满足末端流量 需求的情况下,对大小相同并联水泵进行台数配置和转速比优化;在末端流量变化时,不同 大小水泵可通过转速比等比例调节,实现对转速比的优化。     

换热站并联水泵分布式优化控制

针对现有换热站并联水泵优化算法在集中式架构下控制适应性不足的问题,本文提出了一种改进的分布式并联水泵优化算法.首先,建立了并联水泵的分布式控制系统,并对该优化问题的数学模型进行描述,在目标函数中引入自适应非线性因子;然后,设计了改进的分布式果蝇优化算法,在该算法中每台水泵的控制器仅通过与邻居控制器交互信息即可完成并联水泵的优化;并且,在嗅觉搜索阶段,使用正弦余弦策略替代赋予个体距离与方向的随机策略;最后,以两个实际换热站中不同并联水泵系统为例对算法进行仿真验证,并基于仿真结果进行性能分析.结果表明,相较于传统算法,改进的分布式果蝇优化算法能得到更优的控制策略,有着收敛速度快、稳定性好和鲁棒性强的特点;并且该算法适用于不同系统的并联水泵优化问题,具有可扩展性.在实际工程验证中相较于集中式算法,该算法在总功率和计算时间上分别平均降低了5.47%和29.90%,因此,能够满足实际换热站中对并联水泵热负荷优化分配的需求.     

变频调速给水泵站效率最优控制策略

提出一种符合水泵并联运行特性的最小流量偏差效率优化模型,克服了Cohen G.模型的不足.针对水泵高效区约束条件的复杂性,给出了简化高效区约束条件,明显缩短了优化求解时间,而求解精度基本不受影响.采用0-1完全枚举和Wolfe既约梯度等算法求解模型,得到满意的控制策略.实验结果证实了优化模型的有效性,实际应用效果良好.     

基于混合GA的变频调速泵站运行研究

本文对高速线材厂冷却水循环系统中多台变频调速水泵并联运行时,调速水泵的特性进行了分析,建立了以能耗为最小的优化运行数学模型,并简化了约束条件,在求解数学模型的过程中,提出了一种新的处理约束条件的混合遗传算法,避免了处理约束条件时遇到的困难,使得处理约束问题简单化.最后通过仿真实验验证了此算法对于解决水循环系统中多台变频调速水泵并联优化运行问题的有效性.     

基于神经网络的油田注水泵站优化控制

针对油田注水系统能耗大的问题,提出了一种以系统效率模型为依据的注水泵站优化控制方法.本方法可以改善能耗模型中系统总是运行在控制扬程高限的问题,进一步提高系统效率,降低能耗.泵站同时使用离心泵和往复泵,运用神经网络技术,建立了多台水泵并联运行的优化调度数学模型,结合完全枚举法和复合形法给出了其求解算法.仿真实验表明该方法是有效的.     

油田注水系统仿真模型校正

油田注水管网系统属于大规模复杂网络系统.由于注水系统长期运行,管线普遍存在老化结垢等问题,从而导致管网系统水力摩阻系数发生改变,使得仿真模型得出的结果和真实值会有较大的偏差.为了解决这一问题,本文建立了油田注水管网系统的仿真校正模型.通过把由于水力参数改变而导致的误差转化为等效管长的思想,将误差求解问题转化为优化问题,利用列队竞争算法来进行求解.校正后的仿真计算结果与实际生产数据更相符.校正后的仿真模型为油田注水操作提供可靠的指导.     

基于混合粒子群算法的供热管网优化设计

供热管网优化设计一直是多年来城市地下管网工程中的研究热点。通过分析供热管网的优化模型,建立关于供热管网的目标函数即供热管网投资费用,根据供热管网的目标函数及约束条件建立适应度函数。利用粒子群优化算法对该非线性模型进行求解,借鉴遗传算法中变异操作的思想,设计基于遗传算法的混合粒子群算法,寻求在水力约束条件下目标函数的最小值。实例结果表明,将粒子群优化算法应用于供热管网优化设计可以取得较好的优化结果,并且充分的体现出粒子群算法的寻优能力。     

基于胞腔排除双种群遗传算法的泵站优化调度

泵站优化调度是保证整个水工业系统高效运行的关键因素之一.在提出用指数曲线精确拟合水泵性能曲线的基础上,以泵群轴功率最小作为目标函数,以供水指标和水泵高效区为约束条件,建立了泵站优化调度问题的数学模型.结合实际工程水泵切换次数最少的要求,提出了一种工程实用的胞腔排除双种群遗传算法进行模型求解.该算法借助胞腔和胞腔排除得到的有效胞腔作为水泵并联运行的有效组合方案,并在各有效胞腔内采取全局搜索与局部搜索相结合的双种群搜索策略得到各泵负荷分配的优化解,同时给出了符合工程实际的计算机最优调度方案选择方法.实验结果表明:与传统遗传算法相比,胞腔排除双种群遗传算法可快捷、有效地获得泵站最优调度方案和多个有效调度方案.     

城市蒸汽管网水力热力耦合系统及其应用

本文建立了蒸汽管网水力热力耦合计算模型,通过迭代校正管段流量、管段平均密度和定压比热的方式,采用管网水力模型与热力模型相关联的节点方程法求解节点温度与节点压力.基于该耦合模型,以数据库技术、仿真技术和可视化技术为支撑,成功开发出蒸汽管网水力热力计算分析系统,实现了管网动态仿真数字化与模块化.以济南市典型蒸汽供热管网为例,对管网的水力和热力的工况进行了模拟计算,其计算结果与实际运行结果比较表明:该系统可用于蒸汽管网的设计计算、运行调节及其数值模拟.     

基于改进烟花算法的并联冷机负荷分配优化

针对并联冷机负荷分配优化问题提出一种改进烟花算法,以并联冷机系统功耗最小为优化目标,以每台冷机的部分负荷率作为优化变量进行求解.在改进烟花算法中,首先针对基本烟花算法搜索初始解不均匀问题,提出基于混沌初始化的变量定义方法;然后针对高斯突变不利于跳出局部最优问题,采用变异范围更大的莱维飞行变异方法,提高了基本烟花算法的搜索能力;最后针对改进的烟花算法,以两个并联冷机系统测试案例对所提出的改进烟花算法性能进行测试,并与其他的优化算法的结果进行对比.实验表明,相比于其他算法,改进烟花算法可以得到较优的运行策略,具有较好的节能效果.     

油轮货油加热蒸汽供给阀的自动控制研究

目前,油轮仍然采用手动控制货油加热蒸汽供给阀开度的操作方式,易出现操作不当导致加热不足或过多等问题,同时增加燃料油的耗用,并且无法进行加热过程的自动控制。本文通过货油加热现状分析,依据液压传动原理,选用液压源作为驱动阀门动作的驱动力,设计蒸汽供给阀自动控制系统,并进行控制流程的分析。     

物联网形式的供水管网压力控制管理系统

为实现供水网管自来水压力智能控制与远程监控,减少恶劣环境的野外作业,降低水资源的漏损和爆管几率,为科学管理管道自来水提供依据,设计了智能减压阀自来水压力控制管理系统。整个系统由下位机无线智能控制器终端和上位机Web服务器组成。下位机控制器与原先导阀调节接口连接,实时监控阀门压力,通过一种调压控制算法,实时调节出水口压力并使其稳定在目标设定值;上位机Web服务器可以通过GPRS网络接收由控制器终端传来的现场工况状态数据包或下发控制指令。长时间试验运行表明,系统达到了分时段调压、远程调压及上传数据等预期目的。     

基于数据驱动与机理模型融合的热网水力平衡分析方法

随着环保要求的不断提高,城市集中供暖小锅炉被逐步关停,并被接入城市主干网,热网不断扩张。与此同时,热量的生产也运用地热、太阳能、工业余热、电热等多种热源,使得集中供热系统变得更加复杂。靠传统手工运算方式、或者理想机理建模方式较难对热网的结构设计及运行进行科学优化,需要通过计算机仿真建模的手段,并结合实际热网运行的数据对热网进行阻力特性辨识,才能真正起到有效的作用。本文研究了基于数据驱动与机理模型融合的集中供热网水力平衡分析模型,并利用来自热网SCADA运行数据通过多种机器学习算法对先验知识模型的参数进行学习优化,最终建立与真实热网相匹配的水力分析模型,此种方法可为热力企业的热网结构优化改造、经济运行提供技术参考。     

Output regulation of large-scale hydraulic networks with minimal steady state power consumption

An industrial case study involving a large-scale hydraulic network is examined. The hydraulic network underlies a district heating system, with an arbitrary number of end-users. The problem of output regulation is addressed along with a optimization criterion for the control. The fact that the system is overactuated is exploited for minimizing the steady state electrical power consumption of the pumps in the system, while output regulation is maintained. The proposed control actions are decentralized in order to make changes in the structure of the hydraulic network easy to implement.     

布尔矩阵乘的分布式异构并行优化

布尔多项式求解是当今密码代数分析中的关键步骤,F4算法是布尔多项式求解的高效算法。分析了Lachartre为F4矩阵专门设计的高斯消去算法,针对其中布尔矩阵乘这一耗时的计算步骤,设计并实现了分布式异构(CPU+MIC)并行算法。布尔矩阵相对于普通矩阵主要体现在矩阵元素取值区间不一样上,由于布尔矩阵元素(0,1)导致矩阵乘操作的特殊性,普通矩阵乘的优化方法不能很好地满足布尔矩阵乘的需求。分别从布尔矩阵的存储、OpenMP多线程组织、访存、任务划分和调度等方面进行了性能优化,实现了布尔矩阵乘的分布式异构并行算法。通过随机生成布尔矩阵测试,优化后的分布式异构并行程序相较于分布式同构并行程序达到了2.45的加速比,体现了良好的性能提升。     

FCB工况下的给水控制系统改进与优化

针对快速切负荷(FCB)工况下巨大负荷波动对给水系统带来冲击,分析未配置全压电泵的给水系统在FCB工况时的控制难点与要点.对汽源切换方式及控制策略进行相应优化,以维持给水系统正常运行.通过相关试验验证由FCB预备性试验时给水控制系统的响应情况.根据切换阀蒸汽流量计算原理对FCB工况下切换阀开启的开度进行计算定位,进一步...     

Power conversion optimization for hydraulic systems controlled by variable speed drives

Pumps are widely used in various domestic and industrial applications, such as in water and waste water, food and beverage, and oil and gas applications. In most cases, a pump is controlled by an asynchronous motor which converts the electrical power into the mechanical power required for the pump operation. The motor can be either connected directly to the mains (DOL) or controlled by a variable speed drive (VSD). The energy management of a global pumping system becomes very important to reduce the energy cost of the installations and optimize the maintenance cost, for instance, by increasing the lifetime of the equipment. A VSD is essential to increase the energy efficiency of the overall pump system. A VSD allows delivering all possible mechanical working points (speed, torque), and consequently, only the mechanical power required by the system. Furthermore, a VSD plays an important role in optimizing the electrical energy consumed by the motor as a function of the mechanical energy provided to the pump. This is achieved by minimizing the electrical heat energy losses. In this paper, we propose an original method for electrical energy optimization for a complete pump system including a motor and drive. The objective is to determine the optimal pump speed that minimizes the electrical energy consumption for a hydraulic operating system point. We model the system including a VSD, a motor, a pump, and the hydraulic application. Subsequently, we define the process optimization problem for a single pump and multiple pumps systems. For the single pump system, we demonstrate that the solution of the optimization problem is equivalent to minimization of the drive and motor losses. For the multiple pumps system, we show that we must also optimize the pump losses. For the hydraulic system using multiple pumps, the process demand is actually shared between these pumps. Thus, the speed of each pump is set such that the total energy consumption of the global pumping system is optimized. The simulation and experimental results exhibit the relevance of this power optimization approach for hydraulic pumping systems.