造船厂离心空压机群节能运行关键技术研究

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1、申请上海交通大学工程硕士学位论文造船厂离心空压机群节能运行关键技术研究院系：机械与动力工程学院工程领域：机械工程交大导师：刘利副教授企业导师：曹菁教授工程硕士：周芸学号：上海交通大学机械与动力工程学院2015年12月ENERGYSAVINGRESEARCHOFSHIPYARDSCENTRIFUGALAIRCOMPRESSORFLEETM.D.Candidate：Supervisor（I）：Supervisor（II）：Speciality：上海交通大学工程硕士学位论文摘要造船厂离心空压机群节能运行关键技术研究摘要

2、随着我国造船业的快速发展，造船厂的规模越来越大，相应船厂对于动力的需求量也明显提高。作为船厂主要动力来源之一的压缩空气，使用量也越来越大，气动系统的能源消耗也是十分惊人，空压机的能源消耗大约占全厂总能耗的25%～40%。在我国能源降耗问题十分突出及节能减排形势十分严峻的今天，大型造船厂气动系统在工厂大型化和生产自动化的基础上，其较大的能源消耗问题已备受关注，大型造船厂气动系统节能降耗运行研究成为目前节能降耗研究的一个重要领域。本文以大型造船厂气动系统空压机群节能运行的需求为背景，以其运行能耗为优化目标，从空压机群

3、机组运行的可控手段出发，在基于提出的气动系统量供、需匹配控制理念的基础上，研究离心空压机群节能运行控制方法，用以对离心空压机群进行优化智能控制，改善现有大型造船厂离心空压机群控制方法控制精度不高、能耗浪费严重的问题。本文开展的主要研究工作有：（1）针对大型造船厂气动系统用气量的特点，构建了基于贝叶斯理论推导下的LSSVM24小时用气量预测模型，并针对用气量训练样本集大将导致模型中采用常规交叉验证法确定模型参数，消耗时间过长的问题，提出了采用贝叶斯理论框架的三个准则来对24小时用气量模型进行训练，并对参数进行辨识和

4、优化，即通过准则1推断判定参数w和b；通过准则2推断判定模型的正则化参数γ，通过准则3推断中的模型对比来自主选择核参数σ。（2）针对大型离心空压机的运行特征，分析影响机组优化组合的能耗因素，从实用性出发，给出相关的约束条件，结合机群运行能耗的最小化目标，构建了离心空压机群机组启、停优化模型，之后对机组的开停机状态进行优化组合求解。基于以上的研究成果，融合计算机控制技术，现场总线，通讯网络及数据库等开放技术，采用表示层-功能层的架构，设计开发了具有开放式结构和友好人机界面接口的空压机群节能运行相关软件系统；采用功能

5、模块化思想，设计开发了配套的硬件系统，从而为大型造船厂气动系统空压机群的节能降耗运行提供有力的技术支撑。关键词：气动系统，离心空压机，节能，，造船厂上海交通大学工程硕士学位论文ENERGYSAVINGRESEARCHOFSHIPYARDSCENTRIFUGALAIRCOMPRESSORFLEETABSTRACTγσ上海交通大学工程硕士学位论文KEYWORDS上海交通大学工程硕士学位论文目录目录摘要ⅠABSTRACTⅡ目录Ⅲ第一章绪论1.1研究背景及意义11.2国内外离心空压机群节能运行研究现状21.3课题来源及主

6、要研究内容41.4本章小结7第二章基于的24小时用气量预测建模2.1用气量预测分析82.1.1用气量的内在特性2.1.2用气量的外在特性2.1.3用气量的预测方法2.2基于改进的LSSVM用气量预测建模132.2.1LSSVM回归模型2.2.2核函数的选取2.2.3用气量的峰值识别2.2.4算法的实现2.3本章小结18第三章贝叶斯框架下的LSSVM参数优化选择3.1LSSVM参数优化选择理论基础193.2参数优化算法243.3实验验证与分析243.4本章小结29第四章离心空压机群运行能耗数学建模4.1离心空压机功

7、率消耗特性304.1.1离心空压机工作原理4.1.2进气导叶调节工况下功耗建模4.1.3实际功率消耗特性曲线的确定4.2离心空压机群实时产气量机间分配数学模型334.2.1等功率变化率法的提出4.2.2等功率变化率法的物理意义4.2.3机群实时产气量的分配4.3离心空压机群运行能耗数学建模394.3.1机群优化组合能耗影响因素分析4.3.2机群优化组合问题的约束条件4.3.3机群运行能耗数学模型4.3.4算例分析4.4本章小结49第五章工程预测与结果分析上海交通大学工程硕士学位论文目录5.1预测系统设计与开发50

8、5.1.1系统开发环境5.1.2系统采用架构5.1.3用气量预测计算服务功能5.1.4工业大型气动系统用气量预测系统界面5.2运行预测结果与分析535.3本章小结55第六章总结与展望6.1研究工作总结566.2本文的创新点566.3未来工作展望57参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的学术论文上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1研究背景及意义一、造船厂使用的