基于LSTM阈值法的蒸汽动力辅助系统故障预警研究

为了提高船舶蒸汽动力辅助系统的运行安全性和可靠性,减少系统故障导致的船舶停航和潜在安全事故,提出一种结合长短期记忆网络(Long Short-Term Memory network,LSTM)和阈值法的故障预警方法。首先,利用LSTM模型处理船舶蒸汽动力辅助系统的历史运行数据、学习系统的动态行为和潜在故障模式。其次,通过设定阈值法,结合LSTM模型的预测输出,实现对系统状态的实时监控和故障预警。最后,基于MINIS一体化仿真平台开发的蒸汽动力辅助系统模型,以汽轮给水泵转速故障为例,进行故障预警实验,验证方法的有效性。实验结果显示,结合LSTM的预测能力和阈值法的决策效率,提出的预警模型能有效识别并预警汽轮给水泵的转速故障。通过对比实际故障数据,模型在预测准确性和预警及时性方面均表现出色。该方法不仅提高了故障预警的准确性,而且为船舶维护和安全管理提供了有力决策支持,为类似工业系统的故障预警提供了新的研究思路。

石化企业蒸汽动力系统优化研究进展

蒸汽动力系统是石化企业的重要组成部分,也是能源消耗的主要环节,具有较大的节能潜力。优化蒸汽动力系统结构和运行参数,能够显著降低运行成本,对石化企业节能降碳和挖潜增效具有重要意义。对蒸汽动力系统优化的基本方法、研究进展和应用情况进行综述,着重介绍了启发式方法、元启发式方法、热力学目标法和数学规划法等蒸汽动力系统优化方法。在此基础上,综述了蒸汽动力系统的不确定性优化和多目标优化。归纳了蒸汽动力系统存在的不确定性因素,并介绍了不确定条件下蒸汽动力系统优化的研究进展。总结了蒸汽动力系统的优化目标,并对蒸汽动力系统的多目标优化建模和求解方法进行介绍。最后,对蒸汽动力系统优化的发展方向提出建议。

舰用蒸汽动力装置回汽刹车与回汽保护技术研究

蒸汽动力舰船变速变向、刹车能力直接影响其机动性,而传统的舰船变速变向及刹车方法存在变速变向不及时、刹车距离过长等缺点,导致舰船机动性不高,危及舰船航行安全性。针对蒸汽动力舰船,介绍了一种能够提高舰船变速变向能力、缩短舰船刹车距离的蒸汽动力装置回汽刹车与回汽保护技术,阐述了该技术的概念与内涵、运用时机、约束条件等,能提高蒸汽动力舰船的机动性,为舰船的安全航行提供帮助。

蒸汽动力空压机代替电驱动空压机的可行性分析

针对空压站耗电量大的问题,探讨了将空压站系统中电动离心式空压机替换为蒸汽动力式空压机,由厂区蒸汽驱动的吸收式制冷机向压缩热再生吸附式干燥机的冷却器提供制冷量的可行性。该方案可有效利用厂区余热产生的蒸汽,降低电力消耗和运营成本。但是蒸汽计算成本对系统收益影响较大,对于需要大量压缩空气且有较多余热可利用产生蒸汽的工业生产场所,蒸汽动力空压机代替电驱动空压机是一种可行的选择。

蒸汽动力系统变工况过程机动性技术指标研究

从舰船机动性任务对蒸汽动力系统的变工况要求出发,提出了动力系统变工况能力的定义,分析了动力系统变工况能力的定性要求,得到了动力系统变工况能力的度量参数体系。

蒸汽动力循环耦合正、逆制冷循环的电站空冷系统

文中提出一种电站汽轮机凝汽器新型间接空冷系统,它通过特制的双相变换热器将蒸气压缩制冷循环及与其并联的逆制冷循环和蒸汽动力循环串接耦合,以使系统能根据环境温度的高低,分别利用正、逆制冷循环的相互切换和制冷设备运行参数的调整将蒸汽动力循环的平均放热温度降低到和水冷系统的相近或更低,从而使该系统既节水又低耗：而且还可增强空冷系统的环境适应能力：高环境温度时段能满发,低环境温度时段无冻害。文中介绍了该系统的组成和工作原理,预测了系统的主要效果,进行了粗略的经济、社会效益估计,指出了有待进一步深入研究的问题。分析得出结论：新空冷系统的原理可信,技术可行,效果显著。

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系。[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体“四维思想模型”,并创建总体全生命周期的“五阶体系模型”,涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段。通过引入大数据、物联网、云计算、人工智能和基于模型的系统工程等先进技术,形成由物理层、接口层、数据层、模型层、调度层、功能层及应用层组成的舰船蒸汽动力系统总体数字孪生“7层架构模型”。[结果]舰船蒸汽动力系统虚拟设计分析及试验平台的验证结果表明,数字孪生体系框架可以有效支撑系统方案设计、操作运行分析及试验方案评估,从而实现舰船全生命周期中物理空间与虚拟空间的交互协同。[结论]研究成果可为舰船蒸汽动力系统的总体数字化设计提供参考。

蒸汽动力舰船回汽制动机理与系统建模仿真

针对大型蒸汽动力舰船传统制动方法机动性差的问题,分析回汽制动技术的机理,并基于Matlab-Simulink环境,建立由调节阀、正车汽轮机、倒车汽轮机、螺旋桨及舰船负载等组成的回汽制动系统各组成部分及全系统的仿真模型。通过舰船的自然滑行试验和回汽制动试验,对模型进行验证。实验结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,在汽轮机强度允许的范围内,回汽制动较传统制动方法能大幅度缩短制动时间,增加舰船机动性。

自升压蒸汽动力循环的理论研究

采用超音速汽液两相流升压加热技术,回收透平抽汽对液态工质加热过程中损失的部分有用能完成升压,从而代替泵和回热加热器,与锅炉、汽轮机及凝汽器等构成自升压蒸汽动力循环,其效率比初终参数和回热级数相同的蒸汽动力循环提高2 6%.由于回热系统无面式换热器,因而锅炉给水在加热过程中不接触铜质换热面,消除了高压蒸汽含铜的现象,也避免了杂质在透平通流部分的沉积,提高了可靠性.回热加热过程不受不凝结气体和结垢的影响,也不产生疏水,从而简化了回热系统,减小了系统体积.

不同运行环境蒸汽动力系统特性

环境温度和压力作为蒸汽动力系统的自然工作条件,对于动力系统尤其是增压锅炉装置运行的安全性及经济性有重要影响。建立了蒸汽动力系统仿真模型,对不同环境条件下的动力系统运行特性进行仿真研究。结果表明:环境温度越高,涡轮增压机组辅机功率及蒸汽消耗量越大,动力系统燃油消耗量越大;环境压力越低,涡轮增压机组辅机功率及蒸汽消耗量越大,动力系统燃油消耗量越大;动力系统负荷越低,辅助汽轮机在为压气机提供功率时所占的比重越大。

评价蒸汽动力循环经济性的新指标──回热作功比

探讨将回热作功比用作评价蒸汽动力循环经济性指标的可行性，从而把热力系统的综合回热效果与机组的经济性指标联系起来．经过严格的推导，提出相应的算法模型，获得了满意的结果．

蒸汽动力舰船汽轮机油散发挥发性有机物的组成特征

利用Tenax-TA吸附管采样和ATD-GC/MS检测方法分析某舰船蒸汽动力系统汽轮机油散发挥发性有机物(VOCs)的组成特征。结果显示:散发口附近污染物浓度最高达16.1 mg/m3,为舱室环境浓度(0.83 mg/m3)的近20倍。除常见的芳香烃和烷烃外,散发口附近还检出高浓度的2,6-二叔丁基苯酚(DTBP),该物质为汽轮机油添加剂的主要成分之一。由此建议我国在进行舰船舱室空气治理时,应加强污染源头控制,开展汽轮机油品质改进和蒸汽动力系统优化设计。

考虑生产成本和环境成本的蒸汽动力系统多目标运行优化

石化企业生产过程中污染性气体的排放问题日益引起人们的重视,生产过程进行用能调度运行优化时,需要兼顾节能降本和减少排放两个矛盾的优化目标。综合考虑能源设备、生产操作及大气污染物排放等因素,建立了蒸汽动力系统的多目标混合整数线性规划(MOMILP)模型,采用改进增广ε-约束法对生产成本和环境成本两个目标统筹进行优化,从而获取设备燃料配比和能源分配的优化调度方案。同时,以某石化企业蒸汽动力系统实例为背景,对不同环境收费标准下的生产调度方案进行细致对比和分析,结果验证了所用优化调度模型的有效性。

大型石化企业蒸汽动力系统运营优化

针对大型石化企业蒸汽动力系统(SPS)具有多个动力产汽点且距离较远、各动力产汽点产供汽参数和成本不同的特点,在传统SPS能量转换环节运营优化的基础上,提出SPS能量转换环节和传输环节集成优化的策略,建立大型石化企业SPS能量转换环节和能量传输环节集成运营优化的混合整数线性规划(MILP)模型;对某大型石化企业蒸汽动力系统建立模型并求解得到了产汽成本和传输费用综合最优的优化运营方案,与原有的计划运行方案相比,优化运营方案可节约运行成本2.8%。

发电功率快速扰动时舰用蒸汽动力系统的动态特性仿真

[目的]为保障船用蒸汽动力系统的安全稳定运行,需研究其在汽轮发电机组功率快速扰动工况下的动态响应特性。[方法]建立蒸汽动力系统的整体仿真模型,针对汽轮发电机组功率单次快速扰动和连续快速扰动的操作条件,开展系统动态特性的仿真分析。[结果]结果表明:在单次快速扰动条件下,主机进汽压力波动幅度不大于5%;在连续快速扰动条件下,主机进汽压力波动幅度不大于为7%。这2种扰动条件下的螺旋桨转速波动幅度均不大于2%,可以满足系统的稳定供汽需求。[结论]研究成果可为船用蒸汽动力系统的安全性设计提供参考。

船舶蒸汽动力装置冷凝器动态模型研究

船舶蒸汽动力装置冷凝器压力的控制效果直接影响到动力装置的安全性。为分析各因素对冷凝器压力的影响程度,本文建立了冷凝器的全工况数学模型。建模时舍弃了一般建模时所作的蒸汽理想气体或多变过程的假设,利用饱和蒸汽的各参数之间一一对应的关系改进了建模过程。考虑到漏空气对换热系数影响巨大,建立了漏气和抽汽部分的数学模型。鉴于一般的传热系数公式在应用于复杂对象上的困难和较大的误差,本文采用工况试验数据反算传热系数,然后再采用传热系数拟合的方式解决这一问题。基于上述假设,建立了冷凝器的动态模型,仿真分析发现系统随工况变化表现出很强的非线性,这为船舶蒸汽动力装置冷凝器的控制策略的设计提供了参考。

石化企业蒸汽动力系统的多周期优化运行

蒸汽动力系统的优化运行对石化企业的安全生产和成本控制具有重要的影响。采用混合整数线性规划描述了石化企业蒸汽动力系统的超结构,建立了多周期优化运行的数学模型,充分考虑了蒸汽动力系统设备在多周期操作中的维修约束。通过对某炼油企业蒸汽动力系统的实例研究,论证了模型的科学性和适用性。

蒸汽动力系统的综合及操作优化

蒸汽动力系统的综合和操作优化是 2 1世纪石油化工企业节能增效的重要途径。本文概述了蒸汽动力系统的优化方法 ,如过程能量综合技术、数学规划法、遗传算法、模拟退火法等方法的长处和不足 。

基于模糊规划的石化企业蒸汽动力系统调度优化

为了解决在实际蒸汽动力系统调度中过程数据缺乏的问题,引入模糊规划方法.针对不精确的过程数据,提出在不确定情况下蒸汽动力系统的调度策略.采用三角模糊数刻画不精确参数,建立调度问题的模糊模型.采用α满意度法和必然性测度法使模糊模型清晰化,将模糊模型转化为混合整数线性规划(MILP)问题进行求解.通过模糊参数的灵敏度分析,指出对结果影响较大的关键变量.某石化企业的实例研究表明,电力需求的变化对系统影响最大.

石化企业蒸汽动力系统的多工况操作优化

针对蒸汽动力系统必须满足外界用户不断变化的对蒸汽和电力的需要 ,需适时地改变操作参数以降低运行成本的情况 ,建立了蒸汽动力系统的操作调优模型 ,用混合整数线性规划处理了汽轮机的非线性作功过程 ,用通用建模工具GAMS求解了不同工况下的最低成本。该模型适用于蒸汽动力系统的操作和计划调度。