考慮系統(tǒng)可靠性的柔性換熱網絡綜合的研究.pdf

1、隨著過程工業(yè)的日益復雜和快速更新，對于換熱網絡的系統(tǒng)可靠性指標提出了更加嚴格的要求，換熱網絡具有復雜的連接關系，換熱網絡之中的換熱器通過與其相連接的冷熱過程流股和具有相同連接的冷熱流股的換熱器產生了密切的交互作用，換熱網絡之中的一臺或者多臺換熱器同時出現(xiàn)失效情況，會引起與其具有關聯(lián)的換熱器的進出口溫度發(fā)生改變，以至過程物流不能達到指定目標溫度，難以保證換熱網絡完成讓過程物流達到目標溫度的熱交換任務。因此對于換熱網絡系統(tǒng)可靠性的分析是換熱

2、網絡設計的重要內容。本文提出了一種滿足柔性與網絡系統(tǒng)可靠性的換熱網絡綜合的方法。主要研究工作有:
　　(1)采用兩步驟漸進解算方法求解計算高度復雜的考慮系統(tǒng)可靠性的柔性換熱網絡綜合問題。第一步借助虛擬溫-焓圖法進行柔性換熱網絡綜合，第二步對于未能達到系統(tǒng)的可靠性要求的網絡結構，通過進行網絡解耦操作提高系統(tǒng)的可靠性，運行遺傳/模擬退火算法對于換熱網絡之中的換熱器面積與需要的公用工程負荷進行優(yōu)化運算，在達到期望的柔性和系統(tǒng)可靠性要求的

3、條件下，得到總費用最為節(jié)省的網絡結構。
　　(2)基于換熱網絡的系統(tǒng)分析，計算得出換熱網絡的系統(tǒng)可靠性，并且采用網絡解耦提高換熱網絡的系統(tǒng)可靠性。通過換熱網絡的結構矩陣識別出網絡內的不相關子系統(tǒng)，得到換熱網絡內不相關子系統(tǒng)的數(shù)量、不相關子系統(tǒng)的組成等系統(tǒng)可靠性計算所需要數(shù)據(jù)。找出制約換熱網絡系統(tǒng)可靠性的瓶頸為包含換熱器單元個數(shù)最多的不相關子系統(tǒng)含有換熱器的數(shù)量。根據(jù)包含換熱器單元個數(shù)最多的不相關子系統(tǒng)的組成，計算得到換熱網絡系統(tǒng)可

4、靠性。
　　對于柔性換熱網絡綜合結果中不滿足網絡系統(tǒng)可靠性約束的網絡結構，采用網絡解耦的方法，進行網絡結構的調整，改變換熱網絡內不相關子系統(tǒng)的分布狀況，提高換熱網絡的系統(tǒng)可靠性。
　　(3)通過換熱網絡結構矩陣的變換，引入一些解耦探試參數(shù)，基于探試參數(shù)，找出適宜解耦換熱器的選取方法。并且對于適宜解耦換熱器探試參數(shù)的特征出現(xiàn)的原因進行分析。算例結果表明本研究設置的這些探試參數(shù)可以有效反映網絡解耦后網絡結構的子系統(tǒng)分布，因此，可

5、以為適宜解耦換熱器的選取提供參考。
　　(4)結合不同類型的算例進一步驗證本研究提出的適宜解耦換熱器選取方法。第一個算例是網絡解耦過程前后換熱網絡包含的不相關子系統(tǒng)數(shù)目沒有改變的算例，也是去掉換熱網絡內的任意一臺換熱器之后不能得到新的不相關子系統(tǒng)的算例。各臺換熱器的探試參數(shù)均相同。第二個算例是網絡解耦過程前后，換熱網絡包含的不相關子系統(tǒng)數(shù)目出現(xiàn)改變的算例。此算例基于探試參數(shù)，選取適宜解耦換熱器，通過網絡解耦調整，提高換熱網絡的系統(tǒng)