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离散制造单元生产扰动识别模型及其自适应节能控制方法

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机械工程学报 2023年第7期59卷 252-264页

作者：文旋豪曹华军李洪丞葛威威黄子轩重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400044

离散制造单元的生产扰动是中断设备生产、造成能耗浪费的源头,如何在复杂动态的扰动环境下实现设备节能控制策略的自适应选择和控制参数的自适应优化从而达到最优的节能控制效果是一个亟待解决的难题,为此提出了基于生产扰动识别模型的... 详细信息

离散制造单元的生产扰动是中断设备生产、造成能耗浪费的源头,如何在复杂动态的扰动环境下实现设备节能控制策略的自适应选择和控制参数的自适应优化从而达到最优的节能控制效果是一个亟待解决的难题,为此提出了基于生产扰动识别模型的离散制造单元自适应节能控制方法。首先,基于生产扰动的模式性和不确定性,构建了一种马尔科夫逻辑网络驱动的生产扰动识别模型,实现生产扰动的精准识别。然后,以能耗浪费期望为优化目标,生产延迟时间期望为优化约束,制定了基于时间阈值的设备节能控制策略,提出了面向生产扰动自适应的节能控制方法。最后,以某压铸单元为对象进行了案例验证,结果表明生产扰动类型会对节能控制效果造成显著影响,所提出方法在尽量保证生产的前提下通过提升节能控制的自适应能力实现了更好的节能效果。

关键词：离散制造单元生产扰动识别模型自适应控制节能

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多个柔性梁V型集群行为节能机理研究

力学学报 2022年第6期54卷 1706-1719,I0005页

作者：张磊敖雷裴志勇武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 绿色智能江海直达船舶湖北省工程研究中心武汉430063

V型排列是自然界中常见的动物(如大雁等迁徙性鸟类)集群模式,普遍推测该模式可以有效地降低能耗,然而目前没有研究给出相关的直接数据证据.开展其节能机理研究有助于提升对集群自然现象的认知水平,为集群仿生应用打下基础.本文采用基于F... 详细信息

V型排列是自然界中常见的动物(如大雁等迁徙性鸟类)集群模式,普遍推测该模式可以有效地降低能耗,然而目前没有研究给出相关的直接数据证据.开展其节能机理研究有助于提升对集群自然现象的认知水平,为集群仿生应用打下基础.本文采用基于Fluent二次开发的数值方法求解多个柔性体−流体介质相互作用的流固耦合问题,其中流体动力学方程采用有限体积法进行求解,柔性体动力学控制方程通过用户自定义模块(UDF)嵌入,并采用模态叠加法和4阶龙格库塔法求解,流固交界面形变使用动网格技术处理.实现了多个自推进二维柔性梁自主形成V型集群运动过程的数值模拟,并将得到的推进性能参数(平均速度,输入功率和效率)与单独自推进柔性体的数据进行对比.研究发现:该V型集群运动中不仅后排柔性梁的速度和推进效率得到提升,领头柔性梁性能也得到大幅提升,增幅均超过14%.此外,对V型集群运动的流场细节(涡量和压力云图)开展分析,揭示了多柔性梁V型集群行为产生的原因和节能的内在机理,特别是对领头柔性梁的节能机理进行了阐述.

关键词：集群行为计算流体力学流固耦合数值模拟节能

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大型电动轮矿车节能及零排放技术路线

煤炭学报 2022年第5期47卷 2120-2130页

作者：李勇杨珏刘如成廖承林张文明北京科技大学机械工程学院北京100083 中煤平朔集团有限公司山西朔州036006 中国科学院电工研究所北京100190

大型电动轮矿车是露天矿山的主要运载装备,承担了世界上约40%的煤矿和80%的铁矿的运输任务,其传动系统采用“柴油发电+电动轮驱动”的电力传动架构,存在燃油消耗大、碳排放高的缺点。在国家“碳达峰”、“碳中和”宏观背景下,研发高效... 详细信息

大型电动轮矿车是露天矿山的主要运载装备,承担了世界上约40%的煤矿和80%的铁矿的运输任务,其传动系统采用“柴油发电+电动轮驱动”的电力传动架构,存在燃油消耗大、碳排放高的缺点。在国家“碳达峰”、“碳中和”宏观背景下,研发高效节能、低碳环保、自主可控的新一代电力传动系统已成为行业重大需求和关键问题。通过矿山运行数据分析、文献调研、性能对比等方式,系统分析了电动轮矿车电力传动系统的研究现状、特点和不足,提出了大型电动轮矿车从节能减排至完全零排放的技术路线。研究表明,在大型电动轮矿车的工作过程中,伴随着复杂的多源能量产生、存储、转化、消耗机制,其节能减排空间巨大,主要涉及电能转化与高效率利用、机械能回收与再生利用、柴油燃烧发电3个环节。首先,在电能转化与高效率利用环节,结合露天矿山工况特点,采用智能网联技术和双向功率流电力传动技术,可实现电力传动系统双向功率流控制和能量优化管理,从而提高运行效率,降低碳排放。其次,在机械能回收与再生利用环节,根据电动轮矿车在矿山工况中的整车机械能、储能系统电化学能、制动电阻栅热能的时空转换规律,采用功率型锂离子电池技术,以及锂电池与超级电容混合储能技术,可实现制动机械能的回收和再生利用,从而显著降低碳排放。最后,在柴油燃烧发电环节,采用氢燃料电池发电技术替代柴油发电技术,并通过煤制氢、可再生能源制氢方式就近获取氢能源,可形成露天矿山氢能源高效利用内循环,具有完全零排放、质量能量密度高、发电效率高等优点,是电动轮矿车乃至露天矿山运输环节实现零排放的理想解决方案和中长期技术路线。

关键词：电动轮矿车节能零排放电力传动制动能量回收

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温度精细调控对哺乳仔猪局部供暖节能的影响

农业工程学报 2022年第24期38卷 180-187页

作者：游筱彤张锦瑞王华吴中红阳林芳刘佳王美芝中国农业大学动物科学技术学院北京100193 广东壹号食品股份有限公司广州510620

随着哺乳仔猪日龄增加,仔猪对温度的需求逐渐降低。为了探究精细调控保温灯温度对局部供暖的影响,以及仔猪对温度的需求,从而降低供暖能耗,该研究选择河北承德某猪场2个试验单元共48栏仔猪,分为四梯度温差2℃组(Ⅰ组)、四梯度温差1℃组... 详细信息

随着哺乳仔猪日龄增加,仔猪对温度的需求逐渐降低。为了探究精细调控保温灯温度对局部供暖的影响,以及仔猪对温度的需求,从而降低供暖能耗,该研究选择河北承德某猪场2个试验单元共48栏仔猪,分为四梯度温差2℃组(Ⅰ组)、四梯度温差1℃组(Ⅱ组)和两阶段功率组(对照组),监测仔猪生长性能、行为和能耗。结果表明,在仔猪日龄为1~3、4~7、8~14和15~21 d时,Ⅰ组保温灯下的平均空气温度分别为30.5、28.1、27.6和26.1℃,Ⅱ组保温灯下的空气温度分别为29.7、27.9、27.2和26.9℃,对照组保温灯下的空气温度分别为31.4、27.3、27.7和27.8℃。3组之间哺乳仔猪平均日增质量差异不显著(P>0.05),哺乳仔猪成活率分别为96.7%、96.8%、96.7%。与对照组相比,Ⅰ组和Ⅱ组节能率分别为16.7%和26.2%。从节能角度来说,设置四个温度梯度变温度精细调控保温灯较两阶段功率控制对仔猪局部供暖的效果更优。该研究为优化仔猪保温灯温度精细调控效果、提升猪场经济效益提供了一定的参考。

关键词：温度湿度供暖仔猪节能行为保温灯精细调控

应对潮汐客流的城市轨道交通列车节能和乘客节时运行图优化模型

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中国铁道科学 2022年第1期43卷 171-181页

作者：冉昕晨陈绍宽柏赟陈垚陈哲轩杨晨北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044

为应对城市轨道交通客流潮汐现象中因客流断面与客流方向不均衡而引起的列车牵引能耗高和乘客等待时间长的问题,提出一种考虑大小交路和列车放空运行的列车节能和乘客节时运行图优化模型。先通过优化上、下行方向大小交路站站停载客列... 详细信息

为应对城市轨道交通客流潮汐现象中因客流断面与客流方向不均衡而引起的列车牵引能耗高和乘客等待时间长的问题,提出一种考虑大小交路和列车放空运行的列车节能和乘客节时运行图优化模型。先通过优化上、下行方向大小交路站站停载客列车和非站站停放空列车开行序列,设计满足实际运营环境的6项约束条件,实现列车总牵引能耗和乘客总等待时间的双目标最小化;再采用非支配排序遗传算法Ⅱ与熵权法相结合的方法进行求解;最后以具有潮汐客流特征的某地铁线为背景,验证模型的适用性及其优化效果。结果表明:优化后的运行图不仅缩短了大客流方向乘客总等待时间、降低了小客流方向列车总牵引能耗,而且在实际运行图的基础上进一步实现列车节能1.71%和乘客节时2.40%。为保证实际服务水平,采用本模型时应合理控制相邻2列大交路站站停列车之间小交路列车与放空列车的数量。

关键词：城市轨道交通潮汐客流节能时刻表 NSGA-Ⅱ

分布式驱动铰接车电液复合转向模式的节能分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第2期50卷 84-92页

作者：申焱华牛天伟刘子祥北京科技大学机械工程学院北京100083

利用分布式驱动铰接车各轮独立驱动的特点,提出了铰接车的整车刚性化差动转向方式,构建了以液压转向为主、差动转向为辅的复合转向模式。建立了铰接车差动转向的动力学模型,获得了铰接车行驶转向阻力与差动力矩的关系;以铰接车前车体差... 详细信息

利用分布式驱动铰接车各轮独立驱动的特点,提出了铰接车的整车刚性化差动转向方式,构建了以液压转向为主、差动转向为辅的复合转向模式。建立了铰接车差动转向的动力学模型,获得了铰接车行驶转向阻力与差动力矩的关系;以铰接车前车体差动转向为例,研究了差动力矩的分配方法,制定了铰接车差动辅助转向的控制策略。根据铰接车辆在单移线道路的仿真,对比分析了有差动、无差动控制下的液压转向系统能耗和电机能耗等。仿真结果表明,在不同载重、不同时速的转向工况下,通过合理地分配铰接车各轮转矩,电液复合转向方式可实现铰接车的有效节能。

关键词：铰接车分布式驱动电液复合转向节能

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基于混合群智能的节能虚拟机整合方法

软件学报 2022年第11期33卷 3944-3966页

作者：李俊祺林伟伟石方李克勤华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510006 Department of Computer Science State University of New YorkNY 12561USA 鹏程实验室广东深圳518066

数据中心的虚拟机(virtual machine,VM)整合技术是当今云计算领域的一个研究热点.要在保证服务质量(QoS)的前提下尽可能地降低云数据中心的服务器能耗,本质上是一个多目标优化的NP难问题.为了更好地解决该问题,面向异构服务器云环境提... 详细信息

数据中心的虚拟机(virtual machine,VM)整合技术是当今云计算领域的一个研究热点.要在保证服务质量(QoS)的前提下尽可能地降低云数据中心的服务器能耗,本质上是一个多目标优化的NP难问题.为了更好地解决该问题,面向异构服务器云环境提出了一种基于差分进化与粒子群优化的混合群智能节能虚拟机整合方法(HSI-VMC).该方法包括基于峰值效能比的静态阈值超载服务器检测策略(PEBST)、基于迁移价值比的待迁移虚拟机选择策略(MRB)、目标服务器选择策略、混合离散化启发式差分进化粒子群优化虚拟机放置算法(HDH-DEPSO)以及基于负载均值的欠载服务器处理策略(AVG).其中,PEBST,MRB,AVG策略的结合能够根据服务器的峰值效能比和CPU的负载均值检测出超载和欠载服务器,并选出合适的虚拟机进行迁移,降低负载波动引起的服务水平协议违约率(SLAV)和虚拟机迁移的次数;HDH-DEPSO算法结合DE和PSO的优点,能够搜索出更优的虚拟机放置方案,使服务器尽可能地保持在峰值效能比下运行,降低服务器的能耗开销.基于真实云环境数据集(PlanetLab/Mix/Gan)的一系列实验结果表明:HSI-VMC方法与当前主流的几种节能虚拟机整合方法相比,能够更好地兼顾多个QoS指标,并有效地降低云数据中心的服务器能耗开销.

关键词：云计算虚拟机整合差分进化算法粒子群优化算法节能

节能环保型无溶剂环氧减阻内涂层技术——以中俄东线天然气管道工程黑河—长岭段为例

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天然气工业 2020年第10期40卷 120-125页

作者：郑安升黄留群杨学强付伟王杰潘怀良中国石油天然气管道工程有限公司中国石油管道局工程有限公司燃气分公司

天然气管道涂敷内减阻涂层可以减小涡流区、降低湍流程度、提高输送效率、降低压气站能耗及运行费用。目前国内的涂层以溶剂型涂料为主,溶剂型涂料含有大量挥发的有机溶剂(VOC),不但会对人体健康产生危害,而且还有可能对自然环境造成污... 详细信息

天然气管道涂敷内减阻涂层可以减小涡流区、降低湍流程度、提高输送效率、降低压气站能耗及运行费用。目前国内的涂层以溶剂型涂料为主,溶剂型涂料含有大量挥发的有机溶剂(VOC),不但会对人体健康产生危害,而且还有可能对自然环境造成污染;而无溶剂涂料不含VOC,各项机械性能和耐化学介质性能都明显优于前者。为了克服无溶剂环氧脆性大、抗弯曲性能差、涂料黏度过高及施工难度大等缺点,从涂料改性和改进喷涂工艺参数两个方面进行了研究,并在中俄东线天然气管道工程试验段开展了验证试验。研究结果表明:①固化剂对涂层的抗弯曲性能影响较大,较之于改性酚醛胺和脂肪族多元胺固化剂,聚酰胺类对增强涂层的抗弯曲性能效果显著;②环氧树脂分子结构的支链越短、分子量越小,黏度越低;③涂层生产宜采用常温下黏度小于10 Pa·s的树脂原料,并添加适量的稀释剂;④涂层生产过程中钢管内壁粗糙度宜控制在30~50μm,喷涂温度控制在50~70℃,喷涂压力需大于5 MPa,涂层厚度控制在65~160μm,可更好的保证涂层满足工程需求;⑤在中俄东线天然气管道工程中,应用无溶剂环氧减阻内涂层的节能效果显著。结论认为,该研究成果解决了无溶剂环氧涂料的施工以及涂层性能较差的问题,可以为无溶剂环氧减阻内涂层的应用提供技术支持。

关键词：节能环保无溶剂环氧减阻内涂层固化剂稀释剂黏度中俄东线天然气管道工程

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碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

洁净煤技术 2023年第4期29卷 121-128页

作者：韩冰王子阳田相峰张克舫巩亮刘浩璇国家能源集团龙源(北京)碳资产管理技术有限公司北京100034 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径,但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段,现有研究大多以软件模拟优化该流程,存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁... 详细信息

化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径,但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段,现有研究大多以软件模拟优化该流程,存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足,以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础,对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO_(2)热力学模型及MVR热泵设备数学模型,得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上,以最小等量解吸能耗为目标函数,对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果,在二次蒸汽压缩终压为140 kPa,贫富液换热器小端差为5℃时,对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明,最优闪蒸压力为109.2 kPa,捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t(以CO_(2)计),相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明,节能方案总投资为708.28万元,年净收益523.55万元,收益净现值为3449.2万元,投资动态回收期为1.5 a。

关键词： MEA吸收法碳捕集系统 MVR 节能