某住宅建筑空气源热泵采暖系统能耗优化分析

针对青岛某户式空气源热泵系统冬季供暖测试中存在的问题,如房间温度超标、无人时房间也开启供暖等,进一步对系统的运行控制进行了优化模拟。通过调整室内温度设定值及考虑房间使用时间等,分析了不同控制方式下的系统能耗情况。结合房间实际使用情况,建筑2层房间仅在周末时使用,对此进行了房间供暖末端的启停设置。在采暖设定温度与实测温度相同时,通过关闭2层不使用的房间供暖末端进行系统控制,单位建筑面积能耗和电耗分别下降21.1%和20.9%。当供暖季所有房间供暖末端开启时,室内温度均按照集中供热室内设计采暖温度18℃设定,单位面积能耗和电耗分别为81.7 kW·h/m^(2)、22.1 kW·h/m^(2),较实际系统下降了23.7%、21.4%;当房间2层供暖末端仅周末开启时,室内温度设定为18℃,单位建筑面积能耗和电耗分别降低为58.4 kW·h/m^(2)、15.5 kW·h/m^(2)。与实测能耗相比,通过运行优化控制,单位建筑面积供热量最大可降低45.4%,耗电量降低44.9%。相关分析结果为空气源热泵户式独立供暖系统的节能运行提供了参考。

基于可靠性的并联泵组加减泵优化研究

多泵并联变频供水是二次供水系统中最主要的运行方式,但在实际应用中仍会因为工况分析不全面、泵组搭配不当等问题导致节能效果不佳。为此,引入可靠性分区并提出变频恒压并联泵组加、减泵控制逻辑对变频恒压并联泵组进行运行优化,使泵组运行时的能效水平和可靠性均得到提升。最后通过算例验证并联泵组可靠性优化措施的节能效果,将优化后的全变频控制方案与传统全变频控制方案进行对比。结果表明,优化后的方案比传统方案更加节能,可为二次供水并联泵组节能运行提供参考。

高校宿舍太阳能-空气源热泵复合热水系统设计与应用探讨

在当前积极倡导节能减排的政策要求下,可再生能源利用逐渐普及。以西安建筑科技大学学生宿舍太阳能-空气源热泵复合热水系统为例,阐述了复合热水系统的构成、工作原理,对太阳能集热系统、空气源热泵换热系统、热水供水系统等进行了设计计算,给出了集热器、热泵机组、集热水箱、供热水箱等主要设备的选型结果,提出了系统运行控制方案,并结合实际运行工况下的热性能数据,计算得到系统在不同季节的太阳能保证率、热泵能效比COP值,表明系统具有极大的节能性。

中型挖掘机泵控系统与阀控系统的能效对比

为降低传统液压挖掘机动力系统的能量消耗,提出一种单定量泵控缸的分布式直驱液压系统,开展中型挖掘机泵控系统与阀控系统的能效对比。首先,对双泵双回路阀控液压系统和分布式泵控液压系统的原理进行分析;随后,在MATLAB/Simulink中建立机械多体动力学模型、泵控液压系统模型和速度前馈PID位置反馈控制器;根据GB/T 36695—2018中的典型挖掘机循环,分别进行阀控系统实验和泵控系统仿真;最后将实验结果和仿真结果进行对比分析。结果表明:在同一工况下,两者的工作装置能耗基本相当(泵控系统比阀控系统高8.5%),但泵控系统效率(62.1%)是阀控系统效率(23.5%)的2.6倍,泵控系统总能耗降低了62.4%。

基于DQN算法的泵站供水系统节能控制优化

针对手动调节泵站中水泵运行的转速和启停会造成严重的能量浪费问题,引入基于深度Q网络(deep Q-learning network,DQN)的强化学习算法,通过获取当前泵组运行的状态,自动优化水泵组工作时各个水泵的运行参数,在各个水泵均处于高效区的前提下,提高水泵组的整体效率。对水泵组状态优化问题分别进行了数学描述和马尔可夫决策过程描述。同时定义了水泵组运行时的状态空间、动作空间和即时奖励值,构建DQN网络,并以深圳市M水厂为算例,在由Gym构建的自定义仿真环境中进行验证。相较于人工调控,DQN算法调控降低了8.84%的损失能耗,一年可节省吨水电耗达1.27×10^(-2) kW·h/t,实现了节能减排,具有良好的经济效能。同时,DQN算法可通过在线学习的方式适应供水环境的变化,具有自主性、实时性、可推广性等优点。

基于PLC的泵站自动化系统节能改造设计

哈尔滨市江南城区某泵站为主要的污水提升泵站之一,承担着大量的污水输送任务,由于建设年代久远自动化设备老化,站内的自动控制功能几乎丧失,水泵、格栅、闸门等主要设备的启停靠人工手动完成,设计基于西门子S7-1500 PLC对江南城区某泵站的自动化改造及节能建设工作提出具体方案,实现了水泵、闸门、格栅等设备的自动启停,减少了人员工作量,降低了人员运行成本,实现节能降耗、提质增效,为无人值守泵站的实现打下了夯实基础。

数控机床节能策略TL-DBN模型设计及优化

机床运行控制性能受到实际车间环境与生产工艺条件的综合影响,如何提高节能效果是保证机械制造成本的一个关键。为了提高数控机床多台设备协调工作的能力,进而实现节能的效果,设计了一种利用迁移学习方法来实现CNC机床的节能控制过程。建立了以RF实现驱动功能的离散CNC机床能耗调控模型,由此减小等待阶段所消耗的能量。研究结果表明:相比较其他算法,TL-DBN模型决策误差达到3.2%的最低值,迁移学习过程能够优化节能决策的效果,能够使机床达到理想的节能效果。该研究的控制方案为实现生产过程管控提供指导,为后续的控制优化奠定一定的理论基础。

玉米深松机械的能耗分析及节能措施研究

深松机械通过翻松土壤底层,打破犁底层,为作物生长提供一个良好的土壤环境。但是深松机耕作深度较大,深松作业时会遇到较大的耕作阻力,从而导致能耗较高。基于玉米深松机械的结构和工作原理,综述了影响深松机械能耗的主要因素,总结了玉米深松机械节能的主要措施,如优化动力系统、采用高效动力系统、采用新型设计理念和使用智能控制系统等。研究结果可有效地降低玉米深松机械的能耗,提高其经济性和可持续性。

一级泵变流量系统控制方法研究

建筑的供暖、通风与空调系统中,合理设计并高效运行是解决空调耗能的关键。在中央空调一次泵变流量水系统实际的运行过程中,水泵往往不能按照设计要求进行变频,因而达不到理想的节能效果。文章通过研究一级泵变流量系统部分负荷下管网特性与阻力系数的变化,采用定性分析法,分析自然温降法、温差控制法、压差控制法、最小阻力法这4种控制方法的原理、特点、局限性及适用范围,以期指导选择出在水泵运行过程中合理的控制方法,从而实现空调水系统的节能运行。

高效节能泵站的反步控制研究

随着能源消耗的不断增长,对高效节能泵站的研究设计也越发重要。针对高效节能泵站提出了模糊PID控制方法。首先,对于高效节能泵建立了该系统的数学模型;其次,根据将反步控制算法用于泵站的数学模型中,并通过Lyapunov稳定性理论验证了系统的稳定性;最后,在MATLAB/Simulink环境平台中构建泵站系统的数学模型及反步控制器,并将反步控制方法与PID控制方法相比较,通过仿真结果验证了在高效节能泵站中运用反步控制方法的跟踪精度优于PID控制方法。由计算可知,与PID控制方法相比,所提出的反步控制方法跟踪精度提高了61.1%。

高效节能泵站的控制策略

作为液压系统的动力源装置,液压泵站可以促进国民经济发展及节约能源,在现代工业和城市中具有重要作用。针对高效节能泵站提出了模糊PID控制方法。首先,针对高效节能泵建立了该系统的数学模型。其次,针对高效节能泵站,提出了模糊PID控制方法来控制系统。最后,在MATLAB/Simulink环境平台中构建系统的传递函数及控制器,并将模糊PID控制方法与PID控制方法进行比较,验证了该控制方法的有效性。结果表明,对于高效节能泵站提出的模糊PID控制方法可显著提高系统的跟踪精度。

高效节能泵站阀控系统滑模控制研究

液压泵站在供水、污水处理、农业灌溉以及多个工业过程中有着十分重要的地位,但存在时变性、伺服阀压力流量非线性的特点。针对高效节能泵站阀控系统中的非线性环节,提出一种滑模变结构控制策略。首先,建立阀控缸泵站阀控系统非线性数学模型,设计一种滑模面,推导出指数趋近滑模控制律;其次,利用Lyapunov稳定性理论验证高效节能泵站阀控系统的稳定性;最后,在MATLAB/Simulink环境平台中构建系统的数学模型及滑模控制器,并将滑模控制方法与PID控制方法进行比较。由仿真结果分析可知,滑模控制器的跟踪精度明显优于PID控制方法,与PID控制方法相比,滑模控制方法的跟踪精度提高了70.31%。

热源塔热泵冷热水机组试验台的设计与应用

针对热源塔热泵冷热水机组的研发、测试及出厂检测,对试验台进行设计,包括系统设计方法、测试方法、测试设备的配置、软硬件设计、数据采集与处理以及试验应用等,并进行试验验证。研究结果可为该产品及类似产品试验台的研制与建造提供参考。

循环水泵变频控制在冷库制冷系统中的应用

阐述循环水泵变频节能的基本原理,探讨利用循环水泵变频控制实现冷库制冷节能的方法,包括节能潜力的分析与计算、变频控制技术与循环水泵的协同工作、电子技术在系统优化中的应用。

乳化液泵站智能化集控系统

智能化矿井建设是煤矿未来的发展趋势。为实现矿用液压系统的智能化运行,达到减员增效的目的,设计了乳化液泵站智能化集控系统。该系统将水处理、自动配比装置、变频节能装置、乳化液泵站集中在一起,实现系统的智能化无人化运行;同时该系统可并入矿方的以太网系统,实现远程的监控监测。

基于DDPG算法的列车节能控制策略研究

随着城市范围的扩大和人口数量的增加,建设城市轨道交通成为解决交通拥堵的重要方式,其安全性、准点性和实时性也越来越受到重视。城市轨道交通运行能耗是列车运营成本的重要组成,而牵引能耗是城市轨道交通运行能耗的主要组成部分。合理的列车自动控制(Automatic Train Operation,ATO)策略能够在保证列车安全、准点运行的情况下,根据列车不同的运行状况,输出最优的牵引/制动级位,在一定程度上节省牵引能耗。为有效降低列车牵引能耗,采用深度强化学习中的深度确定性策略梯度算法(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)研究城市轨道交通列车节能控制策略。首先根据动力学方程建立列车运行模型,然后以列车的位置、速度和剩余运行时间作为状态空间,以牵引/制动级位作为动作空间,根据ATO系统功能,以安全性、准点性、停车精度和节能性加权组合为奖励函数,实现列车在与仿真环境交互中学习到最优控制策略。最后以长沙地铁2号线为例进行仿真验证,结果表明该算法相比于DQN算法和动态规划算法,在满足安全、准点运行的情况下牵引能耗减少8.25%和21.7%,证明该算法的优越性,同时在临时调整列车进站时间和列车牵引系统故障后,算法也能够根据列车反馈的运行状态实时调整控制策略,证明该算法的有效性。

前馈模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统

针对液压挖掘机在工作过程中大量动臂势能被浪费,提出一种复合速度前馈与模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统。在MATLAB/Simulink中,建立直驱泵控差动缸系统模型,通过试验验证其正确性,在该模型基础上搭建直驱泵控三腔缸系统模型,设计速度前馈模糊PID控制器,建立挖掘机动力学模型,将所提出节能系统应用于挖掘机动臂。通过仿真,对动臂在典型挖掘工况下的运行性能及能耗特性进行分析。结果表明,相比于直驱泵控差动缸系统,所提出系统峰值功率降低25.12%和节能33.11%;同时所设计控制器将位移跟踪误差控制在3%,与传统PID、速度前馈PID相比,响应速度快、超调小、位置跟踪精度更高。

基于深度强化学习的猪舍环境控制策略优化与能耗分析

在规模化的生猪养殖生产中,环境质量对于猪群的健康及生长发育至关重要。为实现猪舍环境精准调控,以STM32单片机为核心,构建了基于物联网的猪舍环境智能控制系统;同时提出了基于双深度Q网络(Double deep Q-Network,Double DQN)的猪舍环境优化控制策略。通过在实际猪舍中运行结果表明,舍内平均温度和相对湿度可控制在(20.53±1.72)℃和(74.16±7.84)%。与传统基于温度阈值的控制策略相比,基于Double DQN控制策略的舍内温度、相对湿度、NH3浓度和CO_(2)浓度更接近期望值(期望温度为19℃,相对湿度为75%,NH3浓度(体积比)为10μL/L,CO_(2)浓度(体积比)为800μL/L),舍内温度和相对湿度最大相对误差分别低于温度阈值控制策略3.7%和2.5%。此外,该系统传感器监测数据上传和控制指令下发的平均延迟时间分别为226 ms和140.4 ms,监测与控制延迟较小,稳定性较强。在Double DQN控制策略下,一天内3台风机总运行时长为28.01 h,总耗电量为11.4 kW·h,相较于传统温度阈值法可节省约7.39%。因此,本文构建的融合深度强化学习策略的控制系统有助于改善猪舍环境质量,提高养殖环境的自动化及智能化控制水平。

太阳能与空气源热泵联合按需分时供暖柔性节能控制策略

结合分时室内热需求的不同,通过设计合理的控制策略对房间进行供暖,将为有辅助热泵的太阳能供暖系统(solar heating system,SHS)带来巨大的节能潜力。在当前西北地区人体差异化热需求研究的基础上,提出太阳能与空气源热泵(air source heat pump,ASHP)联合按需分时供暖柔性节能控制策略,根据不同时段的室内热需求,设置一定的温度波动范围,优化热源出力顺序,使控制系统更具柔性。并通过TRNSYS软件建立联合供暖系统的仿真模型,对3个太阳能资源等级不同地区的某住宅建筑进行不同控制策略下系统的运行研究。结果表明,与常用的“恒温策略”相比,所提出的控制策略可充分利用太阳能,在保证热舒适的前提下通过减少ASHP的工作时长,从而减少高达24%的系统总能耗;所提出的控制策略在高辐照度地区应用更有效。

直驱泵控三腔液压缸挖掘机动臂节能研究

针对液压挖掘机动臂系统举升时峰值功率大、下降时重力势能转换为热能浪费等情况,提出直驱泵控三腔液压缸动臂节能系统。该系统采用柱塞缸与活塞缸结合形成的三腔液压缸,通过伺服电机驱动定量泵控制A,B腔,C腔与蓄能器相接进行存储释放势能,并对蓄能器不同初始压力下对系统能耗进行分析。同时增设逆变器、电容等对马达工况回馈的能量进行电气式能量回收。MATLAB/Simulink建立直驱泵控三腔液压缸节能系统模型。在仅动臂升降工况下进行仿真,结果表明,相比直驱泵控差动缸,提出的节能系统可降低峰值功率36.64%和节能40.24%,实现高效的势能回收,取得良好的节能效果,同时系统运行速度最大误差减小了23%,进一步提高了系统运行平稳性。