一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法
【專利摘要】一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，包括如下步驟：步驟S1:網(wǎng)絡(luò)初始化，創(chuàng)建一個可行的初始網(wǎng)絡(luò)；步驟S2:將多分段流股轉(zhuǎn)為單分段流股；步驟S3:初始化參數(shù)；步驟S4:將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)變化產(chǎn)生一個新的網(wǎng)絡(luò)；步驟S5:建立線性規(guī)劃模型優(yōu)化新網(wǎng)絡(luò)；步驟S6:判斷是否接受新網(wǎng)絡(luò)：如果是，用新網(wǎng)絡(luò)替換當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)；步驟S7:判斷是否降溫：如果是，更新模擬退火溫度；步驟S8:判斷是否達到終止條件：如果沒達到，返回步驟S4；步驟S9：轉(zhuǎn)回多分段流股，判斷網(wǎng)絡(luò)是否需要調(diào)整,如果不需要調(diào)整，結(jié)束;步驟S10:調(diào)整網(wǎng)絡(luò)；S11:結(jié)束。本發(fā)明實現(xiàn)換熱網(wǎng)絡(luò)的自動優(yōu)化設(shè)計，在設(shè)定的約束條件下找到最優(yōu)的換熱網(wǎng)絡(luò)，處理了流股熱容隨溫度變化的問題，使優(yōu)化結(jié)果符合生產(chǎn)實際。
【專利說明】一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及換熱網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計主要有三類方法:夾點分析法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法、隨機優(yōu)化方法?，F(xiàn)有的方法有如下缺點:
[0003]夾點分析法對于大規(guī)模實際問題使用起來比較困難。數(shù)學(xué)規(guī)劃方法容易陷入局部最優(yōu)解。隨機優(yōu)化方法一般采用遺傳算法或者模擬退火算法，如果想要得到較好的結(jié)果，可能需要運行多次，需要較長的求解時間。此外，現(xiàn)有的方法一般以最小操作費用或者最小總費用(操作費用+設(shè)備費用)為優(yōu)化目標(biāo)。現(xiàn)有技術(shù)一般不考慮流股熱容隨溫度的變化，與工程實際存在一定偏差。
[0004]因此，如何將現(xiàn)有技術(shù)問題加以解決，而提供一種新的高效準(zhǔn)確的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，即為本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究方向所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其通過考慮流股熱容隨溫度的變化，能使優(yōu)化后的結(jié)果更符合實際情況。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法其包括如下步驟:
[0007]步驟S1:網(wǎng)絡(luò)初始化，創(chuàng)建一個可行的初始網(wǎng)絡(luò)，可以手工建一個所有流股都與公用工程換熱的初始網(wǎng)絡(luò)；
[0008]步驟S2:將多分段流股轉(zhuǎn)為單分段流股，保持總焓變不變；
[0009]步驟S3:初始化參數(shù)；
[0010]步驟S4:將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)變化產(chǎn)生一個新的網(wǎng)絡(luò)；
[0011]步驟S5:建立線性規(guī)劃模型優(yōu)化新網(wǎng)絡(luò)；
[0012]步驟S6:判斷是否接受新網(wǎng)絡(luò):如果是，用新網(wǎng)絡(luò)替換當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)；
[0013]步驟S7:判斷是否降溫:如果是，更新模擬退火溫度；
[0014]步驟S8:判斷是否達到終止條件:如果沒達到，返回步驟S4 ；
[0015]步驟S9:轉(zhuǎn)回多分段流股，判斷網(wǎng)絡(luò)是否需要調(diào)整，如果不需要調(diào)整，結(jié)束；
[0016]步驟S10:調(diào)整網(wǎng)絡(luò)；
[0017]步驟SI 1:結(jié)束。
[0018]其中，所述的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)步驟SlO如下:
[0019]步驟SlOl:減小所有違反最小傳熱溫差的換熱器的負荷，使其滿足最小傳熱溫差約束；
[0020]步驟S102:查找違反目標(biāo)溫度約束的流股，如果找到流股S，進入步驟S103，如果找不到，結(jié)束；
[0021]步驟S103:判斷流股S末端是否與公用工程換熱，即流股上最后一個換熱器UHX是否連接到公用工程，如果是，進入步驟S104，如果不是，進入步驟S106 ；
[0022]步驟S104:調(diào)整流股S與公用工程換熱的負荷，即調(diào)整換熱器UHX的負荷；
[0023]步驟S105:判斷流股S是否仍舊違反目標(biāo)溫度約束，如果不違反，返回步驟S102;
[0024]步驟S106:判斷流股S上的換熱器總負荷是否需要增加，如果需要增加，進入步驟S107，否則進入步驟S108;
[0025]步驟S107:為流股S添加一個與合適公用工程換熱的換熱器，返回步驟S102;
[0026]步驟S108:降低流股S上某些換熱器的負荷，返回步驟S102。
[0027]其中，步驟S2中，對于熱容隨溫度變化的流股采用多分段建模方法，將流股溫度區(qū)間劃分成多個分段，每個分段采用一個熱容值，即采用分段線性化的方法近似實際的熱容隨溫度的變化。 [0028]其中，在步驟S4中，是以全網(wǎng)絡(luò)的溫度點的溫度為變量，建立線性規(guī)劃模型，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下進行換熱器負荷的優(yōu)化。
[0029]其中，以某些溫度點溫度最大或者年化總費用最小為目標(biāo)函數(shù)，最大化某些溫度點溫度max Σ s；n ff(s, n)T(s，η)，其中s代表流股，η代表流股上的溫度點，(s，η)代表換熱網(wǎng)絡(luò)的某個溫度點，T(s，η)代表該點的溫度，ff(s, η)代表該點的權(quán)重；年化總費用=年化設(shè)備投資費用+年公用工程操作費用，年化
f備f齊停用
【權(quán)利要求】
1.一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，其包括如下步驟: 步驟S1:網(wǎng)絡(luò)初始化，創(chuàng)建一個可行的初始網(wǎng)絡(luò)； 步驟S2:將多分段流股轉(zhuǎn)為單分段流股； 步驟S3:初始化參數(shù)； 步驟S4:將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)變化產(chǎn)生一個新的網(wǎng)絡(luò)； 步驟S5:建立線性規(guī)劃模型優(yōu)化新網(wǎng)絡(luò)； 步驟S6:判斷是否接受新網(wǎng)絡(luò):如果是，用新網(wǎng)絡(luò)替換當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)； 步驟S7:判斷是否降溫:如果是，更新模擬退火溫度； 步驟S8:判斷是否達到終止條件:如果沒達到，返回步驟S4 ； 步驟S9:轉(zhuǎn)回多分段流股，判斷網(wǎng)絡(luò)是否需要調(diào)整，如果不需要調(diào)整，結(jié)束； 步驟SlO:調(diào)整網(wǎng)絡(luò)； 步驟Sll:結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)步驟SlO如下: 步驟SlOl:減小所有違反最小傳熱溫差的換熱器的負荷，使其滿足最小傳熱溫差約束； 步驟S102:查找違反目標(biāo)溫度約束的流股，如果找到流股S，進入步驟S103，如果找不到，結(jié)束； 步驟S103:判斷流股S末端是否與公用工程換熱，即流股上最后一個換熱器UHX是否連接到公用工程，如果是，進入步驟S104，如果不是，進入步驟S106; 步驟S104:調(diào)整流股S與公用工程換熱的負荷，即調(diào)整換熱器UHX的負荷； 步驟S105:判斷流股S是否仍舊違反目標(biāo)溫度約束，如果不違反，返回步驟S102; 步驟S106:判斷流股S上的換熱器總負荷是否需要增加，如果需要增加，進入步驟S107，否則進入步驟S108; 步驟S107:為流股S添加一個與合適公用工程換熱的換熱器，返回步驟S102; 步驟S108:降低流股S上某些換熱器的負荷，返回步驟S102。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟S2中，對于熱容隨溫度變化的流股采用多分段建模方法，將流股溫度區(qū)間劃分成多個分段，每個分段采用一個熱容值，即采用分段線性化的方法近似實際的熱容隨溫度的變化，在進行模擬退火前現(xiàn)將多分段流股轉(zhuǎn)成單分段流股，模擬退火結(jié)束后再轉(zhuǎn)回多分段流股。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，在步驟S5中，是以全網(wǎng)絡(luò)的溫度點的溫度為變量，建立線性規(guī)劃模型，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下進行換熱器負荷的優(yōu)化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，以某些溫度點溫度最大或者年化總費用最小為目標(biāo)函數(shù)，最大化某些溫度點溫度max Σ s；n ff(s, n)T(s，n)，其中s代表流股，n代表流股上的溫度點，(s，n)代表換熱網(wǎng)絡(luò)的某個溫度點，T (s，n)代表該點的溫度，ff(s, n)代表該點的權(quán)重；年化總費用=年化設(shè)備投資費用+年公用工程操作費用，年化設(shè)備投資費用
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，在步驟S3中的初始化參數(shù)為初始化初始溫度、終止溫度、最大迭代次數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮流股熱容變化的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，在步驟S4中，將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)變化產(chǎn)生一個新的網(wǎng)絡(luò)的方式為:添加一個換熱器、刪除一個換熱器、修改換熱器負荷、調(diào)整換熱器位置、添加一個分流器、刪除一個分流器、為分流器添加一個分支、為分流器刪除一個分支、修改分流率。
【文檔編號】G06F19/00GK103914605SQ201210592952
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】陳露, 胡益炯, 蔣東, 張楠 申請人:北京宜能高科科技有限公司