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印染热定型机煤、电能耗建模及优化求解研究1 2任佳\苏宏业2

时间:2017-5-26 9:18:00   来源:中国印染网   添加人:admin

  为了保证定型效果,一台定型机通常由9 ~10级烘房组成。定型机的能耗主要来源于2个方面:为导热油提供热源的煤耗以及大功率鼓风机所消耗的电能。2个主要能耗的模型推导过程如下。

  2.1煤耗成本模型定型过程煤耗模型的推导详见12,为方便起见,本文符号与12均保持一致。

  根据布匹中所含蒸汽是否汽化,各级烘房消耗的热量口⑴(i=1,2,10)可分别计算如下:其中布匹所吸收的热量Qf计算如下:分别代表布匹的幅宽和厚度。T.为环境温度。

  布匹中所含水量所吸收的热量Qw计算如下:x丈),mw代表长度Ax、幅宽为n、厚度为p的待定型布匹所携带的水量。T:(t)为布匹中所携带水分在t时刻的温度。

  该过程中散失的热量Qkss可计算如下:mm.A为保温材料的导热系数(W/m丈),文中取值为0. 093;冷为修正系数,不锈钢材料对应取为1.25;a是保温层外表面向大气的散热系数(W/m2丈),可按式(5)计算。

  当布匹温度7f(t)(2)和式(4)。汽化热Qv可由式(7)求得:=2260k/mg为水的热化热,mv为布匹中蒸发的水蒸气的质量。

  综上所述,长度为Ax、幅宽为n、厚度为p的布匹在定型过程中消耗的总热量为:对应可得定型生产过程中生产长度Ax、幅宽为n、厚度为p的布匹需要的用煤成本为:为煤的单价,文中取900元/吨。

  2.2电耗成本模型定型生产过程的电能主要由各级烘房中的鼓风机消耗。根据鼓风机的物理参数,可得如下的功率计算式:A为风量,其计算公式如下:=2m2,k为电机的储备系数,这里取1.1,0为风机的内效率,一般取0.75 0.85,小风机取低值,大风机取高值,文中取0. 85,n1为机械效率,文中取1.由上可得,长度为Ax、幅宽为n、厚度为p的布匹消耗的电能可计算如下:=1.2兀/度,Timespan为布匹通过一级烘房所需要的时间,其计算公式为烘房长度1/布速f文中3煤、电综合能耗模型的PSO优化求解3.1优化问题描述结合定型过程生产工艺及产品性能要求,可将上述能耗模型转换为如下目标函数的优化问题:由第2节讨论可知,定型过程的煤电消耗量与10级烘房中的热空气速度vs(i)及10级烘房温度Ts(i)有关。优化目标是得到能耗最小时对应的这21个操作变量的工作范围。

  由于定型机生产工艺的要求及工作条件的限制,该优化问题需满足以下约束条件:矣)%调用当前烘房能耗模型,Timespan为布匹通过单级烘房的时间。

  (i)/Tf(i)%保存布匹当前的总能耗和当前的布匹温度值。

  ofprice%能耗转化计算。

  接下来采用粒子群优化算法(PSO)对该问题进行优化求解陈博,廖祖维,王靖岱,等。芳烃抽提过程多目标优化。

  史晋峰,许向阳,戴亚平。基于非线性规划的间歇反应过程动态优化算法。仪器仪表学报,2012,赵宇,王先培,乐意,等。基于2类决策和改进蚁群算法的多0调度1仪器仪表学报,2012,33(2):474-180.ZHAOY,WANGX王利,赵捃,王伟。基于部分生产重构的冷轧生产重调袁兴杰,纪建军,肖冬,等。连轧生产效率与能耗的优金翠云,崔瑶,王颖。粒子群优化的SVM算法在气体分析中的应用。电子测量与仪器学报,2012,26李文,罗恩韬。改进的PSO算法在摊铺机行驶控制器中的应用。电子测量与仪器学报,2011,25(4):372-376.林杰。染整技术。北京:中国纺织出版社,009.任佳,张益波,高金凤,等。热定型过程能耗建模及PSO参数优化。化工学报,2011,62(8):22064211.REN,ZHANG王凌,刘波。微粒群优化与调度算法M.北京:清华大学出版社,2011.任佳,1999年于华北电力大学获得学士学位,2002年于沈阳工业大学获得硕士学位,2006年于浙江大学获得博士学位,现为浙江理工大学副教授,主要研究方向为数据挖掘,智能优化算法及其应用。

  学位,1993年于浙江大学获得硕士学位,1995年于浙江大学获得博士学位,现为浙江大学教授,主要研究方向为。非线性系统控制理论与应用,鲁棒控制理论与应用,复杂工业过程先进控制和优化技术、软件开发与应用。

  2基金项目:浙江省自然科学基金项目(LQ12F03013)、国家自然科学基金项目(61203177,51005213)、浙江大学工业控制技术国家重点实验室开放课题(ICT1230)资助