程序运行优化设计研究

程序运行优化设计研究（精选11篇）

程序运行优化设计研究 篇1

引言

在石化企业中,蒸汽动力系统在向工艺过程提供动力、电力、工艺热蒸汽等的同时本身也消耗大量的能源,且消耗值在整个石化企业耗能中占有相当大的比例。蒸汽动力系统的优化运行对石化企业的安全生产和成本控制具有重要的影响[1]。蒸汽动力系统的运行优化主要区分为参数确定性和不确定性条件下的蒸汽动力系统的运营优化。目前,参数确定性条件下的运营研究已经日趋成熟[2,3,4,5,6,7],也有了一些成功的工程应用案例[8,9],而参数不确定性条件下的研究则有待进一步深入,工程应用方面更是鲜有报道。

Pistikopoulos[10]等借助于数据整合软件对系统数据进行数据整合,通过模拟软件包进行设备模拟,建立了产汽网络运行优化模型并实现了实际工业应用。根据能量需求的变化规律,分别对2 个不同的运行周期进行了能量管理方案优化。文献中考虑了汽轮机效率变化的不确定性,将汽轮机效率变化问题处理成在某一给定区间变化的问题。Katerina P. Papalexandri[11]介绍了能量管理模拟和优化的实际应用,考虑了汽轮机效率的不确定性,分析了各周期间设备启停转换费用对总的运行费用的影响。Y. Kwok和C. W. Hui[12]提出了一种新的公用工程运行策略,允许优化蒸汽等级来适应外部的经济因素( 如电价) 和内部运行因素的变化( 如冷却水温度) 。

国内大部分炼油企业的蒸汽动力系统的运行计划和调度还依靠经验来实施,运行计划和调度方案优化研究还远远不够[13,14]。实际的蒸汽动力系统运营过程同理论研究的理想过程相差甚远,存在着众多的约束和不确定性因素,处理起来非常困难,而且方案的可操作性较差[15,16,17]。

文中通过对影响蒸汽系统的不确定性因素的分析,给出了蒸汽动力系统在参数不确定条件下的混合整数线性规划( MILP) 模型,并结合工程实例进行了优化研究。

1 蒸汽动力系统参数不确定性问题的求解

由于精确模型的缺乏以及系统内部和外部环境的变化,参数的不确定性始终贯穿于整个蒸汽动力系统的运行过程,它是蒸汽动力系统的重要特征[18]。运行层次蒸汽动力系统的不确定性因素主要包括外部电力、蒸汽需求、燃料价格和设备的运行效率等的不确定性。正确处理系统的不确定性对于实际系统方案的可实施性具有决定性的影响。

对于蒸汽动力系统运行计划和调度优化问题,由于在不同的时期系统的需求是变化的,具体体现为一种多周期问题,不确定性条件下多周期形式可以表示为:

其中,A、B、C、D、E、F、G、H、U、V为模型系数矩阵,x表示控制变量向量,如温度、压力、流量等;y是表征系统设备运行状态的二元变量向量,也属于控制变量;x和分别为控制变量的下限和上限向量; G和H是确定性参数向量; Cx + Dy = G是该优化问题的等式约束,一般包含系统的质量方程和能量方程; Ex + Fy ≤ H是优化问题的确定性不等式约束,一般包含变量的逻辑约束等; Ux + Vy ≤ θ是该优化问题的不等式约束,一般包括需求约束; θ是系统的不确定性参数向量,这里假设蒸汽动力系统的不确定性参数满足在标称值附近变化,其可行的变化区域T如式( 2) 表示,其中,θ 表示不确定性参数的真实值,θN表示不确定性参数的标称值,ε表示参数的不确定性水平,且 ε ≥ 0。

由式( 2) 可以得到另一种形式:

式( 3) 给出了不确定性参数的变化范围,同时也给出了该参数不同不确定性水平下的上下限值。该类不确定性问题的目的是给出运行费用最小的运行方案的同时,要保证不确定性参数在其可行域内的任何一点取值时,带有该不确定参数的不等式约束均成立。该不确定性问题要满足的要求是可行性和经济性,即当不确定性参数 θ 在其整个变化区间内取任意值时,均能通过调节控制变量x满足系统的目标,且要求运行费用最小。蒸汽动力系统运行管理影响最大的不确定性因素是需求的不确定性,因此,最优的决策变量值是关于不确定参数θ 的函数,即:

将问题转化成另一种形式,即选择适当的控制变量x,保证不确定性参数 θ 在其可行空间内取值时,运行费用的平均值最小[19],即将式( 1) 转化为数学期望值的形式,同时由于二元变量y不随 θ 变化而变化,是一个在 θ 空间上确定的值,并对 θ 在T空间上进行离散化来近似得到带权重的有限个目标函数的和的形式,ST为离散后的参数数量。则在单周期下,问题转化为式( 5) ,有:

为求解上式,需要合理选择T空间上的离散点,得到合理的y,使得通过调节控制变量x满足空间T中的所有取值。Grossmann[20]证明了问题P2的最优解必于T空间的顶点上,因此只要考虑包含空间T的所有顶点的解必为全局最优解。如果离散点用工况形式来表示,则原始不确定性问题转变为一个确定的确定性多工况优化问题。工况数等于T空间的顶点数加1( 所有顶点加上不确定性参数标称值对应的点) ,即假设系统存在p个不确定性参数,则其顶点数ST计算公式为:

蒸汽动力系统多周期不确定性问题就转化成了多工况问题,其总的工况数tk为:

为了把原始两步规划问题( 首先确定系统运行方案,然后分配负荷) 转化为一步规划问题,这里将二元变量y在各工况离散化为YOt,st,使得y的工况数与x工况数相同,从而能够同步优化x和y,此时只要保证y在各不确定性工况不变化就可以保证问题的解不变,因而需要加入如下约束:

式( 1) 多周期问题转化为:

2 参数不确定条件下蒸汽动力系统运行优化模型

2.1设备模型及约束条件

1)锅炉模型。

式中: a、b— 分别为锅炉的模型系数; k— 锅炉的排污率; hs、hfw、hsat— 分别为锅炉的产蒸汽焓、给水焓、饱和水焓,k J/kg。

2) 汽轮机模型。

对背压式汽轮机工况图做线性分段处理后得模型方程:

对抽凝式汽轮机工况图做线性化处理后得模型方程:

式中: Gm、Gcond—分别为汽轮机的抽汽量和凝汽量。

3) 单元设备启停约束。

当相邻2 个周期的运行状态不同时,会出现设备启停现象,产生设备启停费用。一般情况下启停变量采用二元变量来表示,但是这样表示会造成模型中二元离散变量过多,导致求解困难,因此文中用正的连续变量ZOn,t、ZSn,t来代替二元变量,通过逻辑约束方程式( 13) 和式( 14) 来保证ZOn,t、ZSn,t只能取0、1 值,可以大大降低问题的求解难度。式( 15) 则是为了保证在不确定性工况下设备运行状态不变。

另外,单元设备物料平衡方程、能量平衡方程、设备能力约束以及蒸汽和动力的需求约束见参考文献[21],这里不再赘述。

2. 2 目标函数

目标函数取系统在全周期内总费用最小,一般取全周期为1a,即式( 16) ,其中,COFnt,st、CZFnt,st、CWFpt,st、CSFrt,st分别为周期t工况st单元设备n的运行费用函数( 主要为锅炉燃料费用、冷凝水费用、锅炉给水费用等) 、启停费用函数、外购动力的费用函数及外购蒸汽的费用函数。

3 案例研究

某石化企业的蒸汽动力系统的流程如图1 所示,各操作费用以及需求如表1、表2、表3 所示。

t/h

k W /h

采用文中提出的不确定性处理方法,建立多周期MILP模型,该实例模型包含约束方程1801 个,连续变量1080 个,离散变量450 个,应用LINGO建模求解,得到了不确定性水平 ε = 0. 15 时的最优运行方案,如图2、图3、图4 所示。图中共有6 个周期( 横坐标主刻度) ,每个周期包含5 个子周期( 横坐标子刻度) ,总共30 个周期,全年总运行费用为519675 美元。在各个虚拟子周期,虽然设备运行负荷不同,但是运行状态( 运行或停机) 却相同,这就保证了当不确定性需求变化发生时,不需要也不可能通过开启或者关闭运行中的设备来调节,而是只要调节正在运行中的设备运行负荷就可以满足在给定不确定性水平的需求变化下的安全稳定运行。为了便于对比,图5、图6、图7 给出了不确定性水平 ε = 0( 确定性问题) 时的最优运行方案,此时只考虑需求的确定性多周期变化,未考虑参数的不确定性变化,因而在各个虚拟子周期,不但设备运行状态相同,而且运行负荷也相同,此时年总运行费用为497306 美元,比确定性水平 ε =0. 15 时的最优运行方案的年总费用少22369 美元。

4 结论

文中提出了将不确定性参数在其可行域内进行离散化,将不确定性问题转化为确定性问题的方法,建立了参数不确定条件下的蒸汽动力系统的混合整数线性规划模型( MILP) ,该模型综合考虑了设备的启停费用,并将锅炉和汽轮机的模型根据实际运行情况进行了合理的线性化。然后通过案例研究可以看出,该处理方法和模型具有可行性和合理性,为企业的优化调度提供很重要的指导意义。

程序运行优化设计研究 篇2

然而在实际的程序设计过程中，程序优化的两个目标(运行速度和代码大小) 通常是互相矛盾的。为了提高程序运行效率，往往要以牺牲存储空间、增加代码量为代价， 例如程序设计中经常使用的以查表代替计算、循环展开等方法就容易导致程序代码量增加。而为了减少程序代码量、压缩存储器空间，可能又要以降低程序运行效率为代价。因此， 在对程序实施优化之前， 应先根据实际需求确定相应的策略。在处理器资源紧张的情况下， 应着重考虑运行速度优化;而在存储器资源使用受限的情况下， 则应优先考虑代码尺寸的优化。

1 程序运行速度优化

程序运行速度优化的方法可分为以下几大类。

1.1 通用的优化方法

(1)减小运算强度

利用左/ 右移位操作代替乘/ 除2 运算：通常需要乘以或除以2 的幂次方都可以通过左移或右移n 位来完成。实际上乘以任何一个整数都可以用移位和加法来代替乘法。ARM 7 中加法和移位可以通过一条指令来完成，且执行时间少于乘法指令。例如： i = i × 5 可以用i = (i《2) + i 来代替。

利用乘法代替乘方运算：ARM7 核中内建有32 ×8 乘法器， 因此可以通过乘法运算来代替乘方运算以节约乘方函数调用的开销。例如： i = pow(i， 3.0) 可用 i = i×i × i 来代替。

利用与运算代替求余运算：有时可以通过用与(AND )指令代替求余操作(% )来提高效率。例如：i = i % 8 可以用 i = i & 0x07 来代替。

(2)优化循环终止条件

在一个循环结构中，循环的终止条件将严重影响着循环的效率，再加上arm 指令的条件执行特性，所以在书写循环的终止条件时应尽量使用count-down-to-zero结构。这样编译器可以用一条BNE (若非零则跳转)指令代替CMP (比较)和BLE (若小于则跳转)两条指令，既减小代码尺寸，又加快了运行速度。

(3)使用inline 函数

arm C 支持 inline 关键字，如果一个函数被设计成一个inline 函数，那么在调用它的地方将会用函数体来替代函数调用语句， 这样将会彻底省去函数调用的开销。使用inline 的最大缺点是函数在被频繁调用时，代码量将增大。

1.2 处理器相关的优化方法

(1)保持流水线畅通

从前面的介绍可知，流水线延迟或阻断会对处理器的性能造成影响，因此应该尽量保持流水线畅通。流水线延迟难以避免， 但可以利用延迟周期进行其它操作。

LOAD/STORE 指令中的自动索引(auto-indexing)功能就是为利用流水线延迟周期而设计的。当流水线处于延迟周期时， 处理器的执行单元被占用， 算术逻辑单元(ALU )和桶形移位器却可能处于空闲状态，此时可以利用它们来完成往基址寄存器上加一个偏移量的操作，

供后面的指令使用。例如：指令 LDR R1， [R2]， #4 完成 R1= *R2 及 R2 += 4 两个操作，是后索引(post-indexing)的例子;而指令 LDR R1， [R2， #4]! 完成 R1 = *(R2 + 4) 和 R2 +=4 两个操作，是前索引(pre-indexing)的例子。

流水线阻断的情况可通过循环拆解等方法加以改善。一个循环可以考虑拆解以减小跳转指令在循环指令中所占的比重， 进而提高代码效率。下面以一个内存复制函数加以说明。

void memcopy(char *to， char *from， unsigned int nbytes)

{

while(nbytes--)

*to++ = *from++;

}

为简单起见，这里假设nbytes 为16 的倍数(省略对余数的处理)。上面的函数每处理一个字节就要进行一次判断和跳转， 对其中的循环体可作如下拆解：

void memcopy(char *to， char *from， unsigned int nbytes)

{

while(nbytes) {

*to++ = *from++;

*to++ = *from++;

*to++ = *from++;

*to++ = *from++;

nbytes - = 4;

}

}

这样一来， 循环体中的指令数增加了，循环次数却减少了。跳转指令带来的负面影响得以削弱。利用arm 7 处理器32 位字长的特性， 上述代码可进一步作如下调整：

void memcopy(char *to， char *from， unsigned int nbytes)

{

int *p_to = (int *)to;

int *p_from = (int *)from;

while(nbytes) {

*p_to++ = *p_from++;

*p_to++ = *p_from++;

*p_to++ = *p_from++;

*p_to++ = *p_from++;

nbytes - = 16;

}

}

经过优化后，一次循环可以处理16 个字节。跳转指令带来的影响进一步得到减弱。不过可以看出， 调整后的代码在代码量方面有所增加。

(2)使用寄存器变量

CPU 对寄存器的存取要比对内存的存取快得多， 因此为变量分配一个寄存器， 将有助于代码的优化和运行效率的提高，

整型、指针、浮点等类型的变量都可以分配寄存器; 一个结构的部分或者全部也可以分配寄存器。给循环体中需要频繁访问的变量分配寄存器也能在一定程度上提高程序效率。

1.3 指令集相关的优化方法

有时可以利用arm7 指令集的特点对程序进行优化。

(1)避免除法

arm 7 指令集中没有除法指令，其除法是通过调用C 库函数实现的。一个32 位的除法通常需要20~140 个时钟周期。因此， 除法成了一个程序效率的瓶颈， 应尽量避免使用。有些除法可用乘法代替，例如： if ( (x / y) 》 z)可变通为 if ( x 》 (y × z)) 。在能满足精度，且存储器空间

冗余的情况下， 也可考虑使用查表法代替除法。当除数为2 的幂次方时， 应用移位操作代替除法。

(2)利用条件执行

arm 指令集的一个重要特征就是所有的指令均可包含一个可选的条件码。当程序状态寄存器(PSR )中的条件码标志满足指定条件时， 带条件码的指令才能执行。利用条件执行通常可以省去单独的判断指令，因而可以减小代码尺寸并提高程序效率。

(3)使用合适的变量类型

arm 指令集支持有符号/ 无符号的8 位、16 位、32位整型及浮点型变量。恰当的使用变量的类型，不仅可以节省代码，并且可以提高代码运行效率。应该尽可能地避免使用char、short 型的局部变量，因为操作8 位/16 位局部变量往往比操作3 2 位变量需要更多指令， 请对比下列3 个函数和它们的汇编代码。

intwordinc(inta) wordinc

{ ADD a1，a1，#1

return a + 1; MOV pc，lr

} shortinc

shortshortinc(shorta) ADD a1，a1，#1

{ MOV a1，a1，LSL #16

return a + 1; MOV a1，a1，ASR #16

} MOV pc，lr

charcharinc(chara) charinc

{ ADD a1，a1，#1

return a + 1; AND a1，a1，#&ff

} MOV pc，lr

可以看出， 操作3 2 位变量所需的指令要少于操作8位及16 位变量。

1.4 存储器相关的优化方法

(1)用查表代替计算

在处理器资源紧张而存储器资源相对富裕的情况下， 可以用牺牲存储空间换取运行速度的办法。例如需要频繁计算正弦或余弦函数值时，可预先将函数值计算出来置于内存中供以后查找。

(2)充分利用片内RAM

一些厂商出产的arm 芯片内集成有一定容量的RAM，如Atmel 公司的AT91R40807 内有128KB 的RAM，夏普公司的LH75400/LH75401 内有32KB 的RAM。处理器对片内RAM 的访问速度要快于对外部RAM 的访问，所以应尽可能将程序调入片内RAM 中运行。若因程序太大无法完全放入片内RAM ，可考虑将使用最频繁的数据或程序段调入片内RAM 以提高程序运行效率。

1.5 编译器相关的优化方法

多数编译器都支持对程序速度和程序大小的优化，有些编译器还允许用户选择可供优化的内容及优化的程度。相比前面的各种优化方法， 通过设置编译器选项对程序进行优化不失为一种简单有效的途径。

2 代码尺寸优化

精简指令集计算机的一个重要特点是指令长度固定， 这样做可以简化指令译码的过程，但却容易导致代码尺寸增加。为避免这个问题，可以考虑采取以下措施来缩减程序代码量。

2.1 使用多寄存器操作指令

arm 指令集中的多寄存器操作指令LDM/STM 可以加载/ 存储多个寄存器，这在保存/ 恢复寄存器组的状态及进行大块数据复制时非常有效。例如要将寄存器R4~R12 及R14 的内容保存到堆栈中，若用STR 指令共需要10 条，而一条STMEA R13!， {R4 ?? R12， R14} 指令就能达到相同的目的，节省的指令存储空间相当可观。不过需要注意的是， 虽然一条LDM/STM 指令能代替多条LDR/STR 指令，但这并不意味着程序运行速度得到了提高。实际上处理器在执行LDM/STM 指令的时候还是将它拆分成多条单独的LDR/STR 指令来执行。

2.2 合理安排变量顺序

arm 7 处理器要求程序中的32 位/16 位变量必须按字/ 半字对齐，这意味着如果变量顺序安排不合理， 有可能会造成存储空间的浪费。例如：一个结构体中的4个32 位int 型变量i1 ~ i4 和4 个8 位char 型变量c1 ~ c4，若按照i1、c1、i2、c2、i3、c3、i4、c4 的顺序交错存放时， 由于整型变量的对齐会导致位于2 个整型变量中间的那个8 位char 型变量实际占用32 位的存储器，这样就造成了存储空间的浪费。为避免这种情况， 应将int 型变量和char 型变量按类似i1、i2、i3、i4、c1、c2、c3、c4 的顺序连续存放。

2.3 使用Thumb 指令

为了从根本上有效降低代码尺寸，ARM 公司开发了16 位的Thumb 指令集。Thumb 是ARM 体系结构的扩充。Thumb 指令集是大多数常用32 位ARM 指令压缩成16 位宽指令的集合。在执行时，16 位指令透明的实时解压成32 位ARM 指令并没有性能损失。而且程序在Thumb状态和ARM 状态之间切换是零开销的。与等价的32 位arm 代码相比，Thumb 代码节省的存储器空间可高达35% 以上。

结语

综上所述，优化的过程是在透彻了解软/ 硬件结构和特性的前提下，充分利用硬件资源，不断调整程序结构使之趋于合理的过程。其目的是最大程度发挥处理器效能，最大限度利用资源，尽可能提高程序在特定硬件平台上的性能。随着ARM 处理器在通信及消费电子等行业中的应用日趋广泛，优化技术将在基于arm 处理器的程序设计过程中发挥越来越重要的作用。

附条件不起诉制度的运行程序设计 篇3

关键词：附条件不起诉；适用条件；运行程序

新《刑事诉讼法》正式提出和确立了附条件不起诉制度，作为一种有利于未成年嫌疑人的制度设计，我们应当如何设计使运行程序更科学、高效，目前在实务部门尚存在争议，以往各地的试点工作的做法也不尚统一。总结司法实践，在具体操作程序上做一些探讨，希望能对附条件不起诉制度的良性运行有所裨益。

一、附条件不起诉制度的适用条件

修改后的刑事诉讼法第271条，首次在我国法律条文中明确了未成年犯罪嫌疑人的附条件不起诉制度，但为了避免检察机关对附条件不起诉制度的滥用，该条文同时对未成年人附條件不起诉的适用条件作出了相应的限制性规定。具体来说：一是适用对象，仅限于犯罪时是未成年人得嫌疑人；二是量刑方面，可能判处一年有期徒刑以下刑罚；三是罪名方面，主要涉及侵犯公民人身权利、民主权利，侵犯公私财产，妨害社会管理秩序方面的犯罪；四是程序方面，符合起诉条件，有悔罪表现。

实践中，我们应当注意把握附条件不起诉与相对不诉的区别，根据情况选择相应的不诉方式，准确行使检察机关的自首裁量权。新《刑事诉讼法》没有把初犯、偶犯、共同犯罪的从犯、外来人口、无帮教条件等情形排除在附条件不起诉的限制之外，相反，在司法实践中我们经常把上述情况作为相对不诉的条件进行限制。因此，只要符合法定条件均可适用附条件不起诉。但由于附条件不起诉设置了考验期、科以规定的义务，附加条件相对苛刻，我们对于那些犯罪情节轻微的、初犯、偶犯，以及有帮教条件的未成年人犯罪，可以直接适用相对不起诉。这样更能体现法律的严肃性和实用性。

二、附条件不起诉制度的操作程序

1.启动程序

附条件不起诉的启动一般有申请启动和审查启动两种方式。申请启动是由犯罪嫌疑人或者其法定代理人、近亲属和辩护律师向检察机关提出书面申请，检察机关根据案件情况决定是否对犯罪嫌疑人作出附条件不起诉；审查启动是在案件承办检察官通过审查案件后，依据案件的具体情况综合考虑犯罪嫌疑人是否符合附条件不起诉的条件，提出对其拟作出附条件不起诉的决定。无论是何种启动方式，案件承办检察官必须着重审查案件是否符合法律规定的条件。附条件不起诉程序启动后，由案件承办检察官填写《附条件不起诉审查意见表》，表格内容包含犯罪嫌疑人的姓名、年龄、涉嫌罪名、可能判处的刑罚，悔罪表现情况等，经科室负责任人签署同意后，方可进行下一步的工作。

2.调查程序

（1）悔罪表现调查。根据新修改的《刑事诉讼法》规定，有悔罪表现是提起附条件不起诉的必备条件，因此检察机关开展悔罪表现调查的必经程序。案件承办人通过审查案卷、走访调查等方式对犯罪嫌疑人是否有隐匿或者毁灭证据的行为，是否愿意悔改、是否愿意赔偿被害人的损失等进行调查了解。

（2）听取意见。按照新修改的《刑事诉讼法》规定，在作出附条件不起诉的决定以前，检察机关应当听取公安机关、被害人的意见。这项规定的本意化解不安定因素，解除后顾之忧，以免激化矛盾引发涉检上访事件和其他风险发生。

（3）综合调查。由案件承办人担任调查官，调查未成年人个人、家庭、学校、社区等多方面的综合情况，看是否适合对其进行附条件不起诉。

3.审批程序

（1）科室集体讨论。承办案件的检察官在听取意见和品格调查后，认为符合附条件不起诉条件的，可以制作案件审查报告，提出拟作出附条件不起诉的意见提交科室集体讨论，集体讨论同意后，报本院检察长研究决定。

（2）检察长决定。对于拟作出附条件不起诉的案件，由承办检察官向检察长报告案件事实、证据、法律适用的理由、拟设定的考察义务、考察期限等内容，检察长依程序作出附条件不起诉决定。

（3）备案。即对最终作不起诉处理的案件按照内部备案程序，对未成年人犯罪附条件不起诉决定应当报上一级检察院备案。考虑到司法成本问题，在对未批准逮捕的未成年人犯罪案件，可由科室讨论一致后由检察长直接决定在对未成年人不起诉，无需再提交检委会讨论，但已批准逮捕的案件，应当由检委会讨论决定。

4.考察程序

（1）发布通告。检察机关在作出附条件不起诉决定时，应当把附条件不起诉的期限、后果等通告给犯罪嫌疑人、被害人以及所在的单位，以便及时开展相应的帮教，监督犯罪嫌疑人矫正和兑现对所附条件作出的承诺。

（2）签订帮教协议。由检察机关牵头，与公安机关、司法行政机关、社会团体、学校、社区、拟被不起诉嫌疑人及其近亲属等共同成立参与帮教考察小组，并监督签订帮教考察协议。帮教考察小组应当根据不同犯罪嫌疑人犯罪性质、家庭情况、社会关系等有选择性、有针对性设定具体的考察义务，确保帮教考察工作能真正取得实效，不流于形式。

（3）进行考察。根据法律规定检察机关是唯一的考察机关，但为了突出考察效果，避免考察流于形式，检察机关可以邀请当地社区矫正机构、司法所、派出所、学校等机构作为考察辅助单位一同进行考察，从而及时监督和帮助其改过自新，促使其尽早重新融入社会，尽最大可能修复受损坏的社会关系。

5.处理程序

（1）提出处理意见。未成年人犯罪附条件不起诉的考察期限届满，应根据拟被不起诉嫌疑人在考察期内的表现情况，结合考察小组的意见进行评估，原案件承办人严格审查后，并最终提出起诉或不起诉决定处理意见。处理意见应当包括帮教考察情况、处理意见等。

（2）作出处理决定。如被不起诉人的诉嫌疑人在考验期内违反不起诉附加的条件的或未履行附加义务，情节严重的，经检委会讨论决定，作出人民检察院应撤销不起诉并提起公诉的决定，依法追究犯罪嫌疑人的刑事责任；被不起诉人如果在考验期内没有违反不起诉条件并认真履行了附加义务，检察机关就不能再就本案提起公诉，作出的附条件不起诉决定书生效。

（3）附条件不起诉被撤销后的程序设计。在附条件不起诉决定考验期间，若出现下述任意一种情况，则应撤销附条件不起诉决定，恢复提起公诉的司法程序：①重新犯罪；②有漏罪；③严重违反规定义务的；④严重违反治安管理规定的；⑤发现新事实或新证据，足以认定原附条件不起诉决定确有错误。

三、附条件不起诉制度的可选择程序

1.听证程序

听证程序只是为了提高检察机关作出附条件不起诉决定的公信力。所以对程序公正不存在较大的影响。听证程序应当是在作出不起诉决定作出之前，告知公安机关、犯罪嫌疑人、法定代理人、被害人，如果侦查机关、被害人、犯罪嫌疑人中的任何一方在规定的时间内，对检察机关要作出的不起诉决定有异议，要求举行听证会的，就应当启动举行听证会程序。未成年人不起诉案件一般不进行公开审查，在拟对未成年人犯罪案件启动附条件不起诉举行听证程序时，不宜扩大影响，但可以邀请人大代表、政协委员、人民监督员、特约检察员参加；也可以根据案件情况、需要或者相关人员的请求，邀请法学专家、学校教师、帮教人员作為听证评议员参加听证。

2.优先适用非监禁刑程序

为科学保护未成年犯罪人的权益，检察机关在对未成年人附条件不起诉时可以优先考虑适用禁止令，可以根据犯罪的具体情况，禁止未成年人在附条件不起诉考验期限内从事特定活动，禁止其从事特定活动，进入特定区域、场所，接触特定的人，在无形中增强了“附条件”的法律约束力，可以有效预防未成年人重新走上违法犯罪的道路。

参考文献：

[1]张文显.《能动检察视野中的附条件不起诉制度研究》[J].湖北社会科学，2012年第4期

[2]万伟岭，杨丽.《关于在附条件不起诉过程中适用社会调查和禁止令的思考》[J].《中国检察官》，2012年第7期

[3]余萍，周家富.《构建涉案未成年人社会调查机制的思考》[J].《湖北警官学院学报》，2012年第2期

[4]杜文俊，时明清.《未成年人附条件不起诉制度之适用》[J].《东方法学》，2012年第3期

程序运行优化设计研究 篇4

1 模块独立性

模块的独立性越强, 其灵活程度越低。也就是说为了保证模块的独立性, 必须不与其他模块或类型产生依赖关系, 函数的参数不能使用其他模块中的定义类型。所以, 使用通用性强的变量类型作为模块的出入口参数能够保证其较高的独立性。但在以处理复杂数据结构为核心功能的大型应用程序 (如地理信息系统、图形处理系统等) 中, 每一个功能模块都围绕着复杂数据类型 (空间数据、图形数据等) 进行设计。若将模块中处理复杂数据类型的函数参数设计为自定义的复杂数据类型, 必然产生对此种数据结构的依赖, 模块独立性大幅下降。若将参数设计为简单变量, 则失去了定义这个复杂数据类型的初衷, 可理解性变差, 反而使程序开发变得复杂。若将此数据类型作为公用类型, 让所有模块都可访问, 虽然既保证了函数参数的通用性, 也方便了数据处理, 但必然会受到这个公用数据类型的限制, 这个数据类型的改动将涉及所有模块的代码重写, 直接降低了程序的可扩展性能。

2 结构优化原则

该文探讨一种模块的优化组合方法, 在面对复杂数据结构的情况下, 能够提高模块的独立性。这种方法以总线式结构为基础, 利用Microsoft.NET Framework的反射机制作, 管理模块加载和配置, 达到程序的深层次修改和模块多维扩展的目标。此方法遵循的原则是: (1) 灵活的模块组合方式。模块组合的方法操作简单, 结构灵活, 方式多样, 加载的方式必须一致。不仅要求模块可替换、可扩展, 还能实现新老版本模块的交替使用。 (2) 明确的模块间相互依赖关系。所有模块不能依赖于下层模块里的类、属性、字段、方法等, 只能依赖上层模块。所有模块之间的关联, 必须是松耦合关联, 并且关联方式必须通过顶层模块调用。 (3) 简洁的接口设计。简化总线和固定模块的功能, 减小接口的数量和规模, 强化组件、工具的功能, 工具的使用必须采用一致的接口调用。

3 程序结构设计优化

根据软件的业务逻辑模型, 将模块各部件封装成类, 变为独立的整体单元, 自上而下的将模块组合设计为层次结构, 可用树形结构描述。树形结构的根节点位置模块, 就是系统总线。总线并不负责所有子模块的加载, 子模块的加载工作交给另一个中间件完成。总线只是一个容器, 提供所有模块的存储空间和总线资源的引用方法。将总线也设计为模块, 若系统功能改变, 总线也可以像其他子模块一样, 进行替换。模块加载中间件逻辑上位于两个模块中间, 实现宿主模块和多个子模块关联。它为宿主模块提供子模块的加载方法, 并规范子模块, 使之符合被载入条件。为了叙述方便, 将这个中间件命名为Module Loader, 它继承于被命名为IBus的资源调用接口, 让被载入子模块通过接口能够向上搜索, 找到树形结构的根节点—总线, 子模块通过总线调用其模块的各种功能。Module Loader的核心部件是其内部维护了一个可加载类型的配置列表, 当向模块中插入下级模块时, 只需要向此表中添加一个类型, 由Module Loader自动完成对这个类型的所有继承类型的扫描, 并选择符合条件的加载类型, 进行实例化。软件框架搭建时, 让所有可扩展的模块基类都继承于Module Loader类型, 模块的扩展采用继承的方法。这样, 所有的模块都具备载入其它模块和被载入的功能, 并且载入的模块可以被选择和配置。开发者可以实现任意两个模块之间的从属结构关联, 从而构成复杂的程序框架结构。

4 Module Loader的设计

Module Loader的关键功能是实现模块的动态加载。其原理是它实现了对模块子类的扫描功能, 这种扫描功能利用了.NET Framework提供的反射机制 (Reflection) , 该项可以在运行时获得.NET中每一个类型 (包括类、结构、委托、接口和枚举等) 的成员, 包括方法、属性、事件, 以及构造函数等。树形结构中的每个Module Loader中都内含扩展类型配置集, 利用反射的功能, 扫描配置集中类型的子类信息, 检查配置状态, 当条件符合时, 创建这个类型的实现, 加入到实例列表中。当需要扩展一个模块时, 只需要修改其宿主模块的配置集信息, Module Loader会自动搜索到这个类, 实例化该类型, 替换原有模块。Module Loader由两部分组成: (1) 配置工具部分包括:用于存储所有的可扩展类型和状态的集合、用于获取模块子类信息的扫描工具、用于自动创建配置集信息的构造器和用于配置集信息设计和获取的配置器。 (2) 实例化工具部分包括:用于保存所有子模块实例的对象列表、用于根据配置集信息创建模块实例的构造工具、用于增加、删除、替换模块实例的管理工具和用于获取用户所需子模块实例的对象提取工具。这两大部分协同操作, 使Module Loader不仅可以加载、管理不同类型的多种模块, 也可实现对模块不同版本的交替使用, 使程序框架中模块的组合方式更加灵活。

5 命名空间的依赖性

为了提高模块的独立性, 消除模块间的病态关联, 必须明确规范模块间的相互依赖关系。利用命名空间的可视范围来限制模块间相互依赖的规范方法是可取的。因为下层命名空间的对象可以访问上层命名空间的类型, 而上层命名空间的对象是无法访问到下层以及同层其他命名空间的对象资源的。根据软件结构的逻辑关系, 确定命名空间的层次, 顺序, 范围。当结构下层的模块使用另一个命名空间的模块时, 必须通过Module Loader访问顶层的IBus接口调用其它模块对象。并且规定不准使用对下层或同层其他命名空间的直接引用。这样的规范方法, 能够保证所有调用都通过顶层总线, 避免了模块之间的非逻辑性关联, 在一定程序上提高了模块的独立性。

6 接口设计

若说命名空间为模块之间的访问设置了阻碍, 则接口设计就是在不可视的模块之间搭建了相互使用的桥梁, 让其间产生了相互使用的可能。所以模块的接口应位于命名空间的较高层次, 确保特定功能范围内的可视性。接口一旦定义, 一般不轻易修改。因此, 为通用性高的核心固定模块设计接口, 将使用率低, 通用性不高的功能设计为工具, 所有工具只设计一种接口的方法较为合理。工具集内部也可以按功能设计为层次关系, 并用动态加载的方式进行管理。但工具的使用必须采用统一的接口调用方法。这样的设计能够减少接口的数量, 控制固定接口的规模, 减少接口扩展时的代码编写工作量, 从而达到优化程序结构的目的。

7 数据结构调用

数据结构是决定模块独立性的重要关键问题。在专业软件中, 多种基本数据类型聚合为复杂的数据类型, 这种复杂数据类型符合软件业务功能的逻辑模型, 能够便于被各模块分析、处理。但是数据类型一经定义, 很难扩展。当大量模块都使用此种数据类型时, 增加、改变其中的一个变量的名称就可能涉及大量模块的改动。所以数据类型经逻辑分析组装好后, 也可为其设计接口, 模块通过接口调用复杂数据类型的对象。只要接口不改变, 即使数据类型变化, 所有的模块还能通接口调用的方式, 对数据类型继承访问。但使用这种方法时要注意两个问题: (1) 若在子模块中创建复杂数据类型的实例时, 应利用Module Loader提供的方法动态创建数据类型的实例, 并转换为接口类型使用。 (2) 接口中可能会变化的属性, 最好使用泛型集合类型定义。模糊化了的属性类型, 能够保证数据类型的扩展, 不会某些固定类型的限制, 否则也不会达到数据类型可扩展的目的。

8 效率分析

由于对象的多层次引用和动态创建, 配置集的频繁搜索, 大量的封箱、拆箱操作等, 必然会牺牲软件运行的时间和空间效率。但用这种牺牲换取的是良好的模块封闭性和结构的紧凑性。而且, 由于复杂的动态管理功能被封装在Module Loader里, 所以在开发、使用层次的实际操作变得十分简单, 牺牲运行效率的过程一般发生在初始化环境、事务高度和模块运行的起始环节, 在飞速更新的计算机硬件上已经显得微不足道。实际上, 工程师更关心软件的结构、扩展性和局部操作性能 (如空间数据的显示、处理效率) , 只有对局部模块内部的功能不断优化、升级、扩展, 才能真正提高软件的运行效率, 而这样的优化和升级必须建立在良好的结构基础之上的。

9 结语

开放的结构、灵活的扩展方式、弹性的组合方法让软件框架结构的组织变得更加清晰、紧凑, 延长了软件的生命周期。结构设计让程序开发工作能够产生良性的优化机制, 让开发者能够始终站在巨人的肩膀上, 精益求精, 不断创造奇迹, 让工程师有精力将注意力由开发技术研究转化为开发工艺研究。云计算的时代即将到来, 优化模块结构不仅适用于桌面应用程序, 也适用于云端服务单元的创建, 在“软件—服务”这一思潮涌来之时也将大有作为。

摘要：在计算机应用程序的开发过程中, 软件结构的前期设计对代码实现和后期维护、扩展和升级等工作的影响重大, 直接影响软件的代码编写规模、可扩展性等。良好的结构设计能够缩小软件规模, 提高代码的复用率。其中, 总线式结构设计是维持软件可扩展性的一种方法。将软件按功能设计为不同的模块 (插件) , 将这些模块组合在一起, 通过总线管理各个模块协同工作。当软件需要扩展时, 加入新模块或更新旧模块就可以实现。该文讲述的是基于总线式的结构设计方法, 利用.NET框架中的反射 (Reflection) 机制对类型信息的描述能力, 提出一种模块组合结构的优化方法, 用来增强软件的可维护性, 并保持对用户自定义数据结构的处理能力。

关键词：软件开发,结构设计,模块,总线,插件,优化,C#,NET,反射

参考文献

配电网运行方式优化研究 篇5

【摘 要】对配电网运行方式优化研究，优化方式的创新能够为电网的有效运行提供全新基础。结合不同形式的配网运行方式制定具有个性化特点的预案，实现电网管理现代化发展，采取有效的措施对配电网运行方式进行优化，能够提升供电企业的经济效益与安全运营管理，并且为配电理论创新与实用价值的提升做出应有的贡献。

【关键词】配电网运行；优化方式；自动化

经济社会的发展促进了人们生活水平的不断提升，人们对电力资源的要求也在进一步的强化。供电运用的安全可靠持续性对人们的影响越来越大。为了能够适应国民經济的发展提升社会的稳定性，要对配电网运行方式优化管理做出进一步的研究。配电系统的优化运行将进一步提升企业的经济效益与社会影响力。优化配电网运行方式能够实现配电网络系统完善创新，同时也是未来电力系统发展的趋势。

一、配电网运行方式存在的问题

（一）配网设备

配电网运行过程中会受到多方面的影响，对运行效果产生不同程度的破坏。配网设备同样会受到外力作用出现老化情况。一些开闭设备不能够起到应有的保护功能，无法再适应今后的工作需求。设备老化情况对供电系统安全运行造成负面影响，设备在外力作用侵蚀下会遭受不同程度的损坏，这些情况都会影响到配网设备在运行过程中的安全可靠性。

（二）配电线路廊道缺失

城市现代化建设的飞速发展，配网路线廊道问题突出。这是由于配电网进行规划时没有充分的考虑到其他方面存在问题的可能性，在电缆的设计施工中主要采用入地的方式。这就会使线路廊道无法适应社会发展的需求。架空线路的实行在一定程度上解决了这种情况的出现，但是当线路发生严重损害的时候会造成大面积断电情况的发生，因此要建立相应的备用线路，这样能够有效的改善问题发生时产生的影响。

（三）电源出线间隔不足

变电容量与负荷相比要保证配电间隔，当电源间隔出现不足的情况时会发生变电站采用其他方式将电源进行引进，这样会降低供电的安全性。同样大量出现间隔的存在也会提升负荷密集的用电量情况。

（四）电力规划与城市建设之间存在的矛盾

城市现代化的发展使城市面临众多的改造，因此电力规划与城市建设之间的矛盾就集中地体现出来，对配电网运行情况造成很大的负面影响。无法进行正常的城市供应，资金的缺乏也是城市规划问题的突出表现，城市建设无法进行必要的资源输出，也会使用户在用电上受到一定的影响。

二、配电网运行方式优化措施

为了能够进一步强化配电网运行方式，优化配电网运行环境，实现电网运行过程中的高效有序的进行，为用户提供高品质电力资源，我们要对配电网运行方式进行研究，降低生产建设成本，这样不但能够提升供电企业的经济效益同时还能够提升社会影响力。下面主要介绍一下配电网运行方式优化措施。

（一）提升配电网自动化管理水平，保证配电网运行工作的正常进行

科学技术在电力系统发展中的作用越来越突出，对社会经济发展的影响越来越大。供电系统与配电管理现代化发展将会对配电网正常运行产生必要的影响，能够实现配电网工作的实时监控，防止在运行管理中出现问题，将检测出来的问题进行系统性解决。配电网自动化发展能够实现电力服务水平的提升，也是实现配电网运行方式安全有效进行的关键。对配电进行整体性规划，将实现配电网自动化系统建立的科学性，这是电力企业发展的重要基础性措施。

（二）完善配电网运行计算方式

电网在运行的过程中要实现调度的安全性，这样才能够提升电网的经济效益。在电网运行的时候采取的主要方式要通过有效的计算进行有效的提升。这样在预测效果明显的情况下电网负荷情况在配电网运行的过程中能够实现对运行设备的监控保证检修能够符合运行的要求，根据运行的状况对计算方式进行修改。这样实现的效果能够在电网正常运行状况下保证电网运行条件的完善发展。用户在供电需求得到满足的情况下需要提升供电的安全性，对供电运行方式需要进一步优化计算，这样设备在运行管理过程中充分的发挥电力检修工作能力，提升供电系统的完整性。

（三）管理人员要按照规定进行配电网系统的完善

岗位责任制的运行能够提升配电网运行效率。同时这是一种影响较大的配电网运行管理网络建设，能够充分的实现对配电网运行管理的有效性发挥，对故障的处理能力。管理人员要确认管理工作的重点内容，积极有效的开展岗位教育活动，对安全工作知识进行宣传，树立工作人员的安全工作意识，使每一位工作人员都能够自觉的参与到安全工作环境建设中，提升安全防范意识，制定标准化工作标准。在工作过程中要养成良好的工作习惯，认真制定工作规定，保证工作安全的正确发展，树立安全第一的工作理念。这样才能够促进配电网运行方式优化发展，提升供电企业的经济效益增长。

（五）选择开闭所内设备及电缆分接箱

城市在规划发展建设过程中会出现廊道间隔不足的情况，针对出现的类似问题要采取相应的措施进行解决。电缆分接箱和开闭所是两种集中解决问题的措施，能够在一定程度上解决廊道间隔不足的问题。带电动操作机构的侧装式真空负荷开关能够实现系统在安装过程中的自动化发展，使设备能够达到发展建设的要求，使操作更加的方便。

（六）强化与政府部门工作联系

供电企业要加强与政府职能部门之间的联系，这样才能够完善配电网系统的规划问题。对城市建设规划进行明确，制定要科学合理的配电操作计划。城市建设规划中与政府管理部门进行有效的沟通，协调好各方面之间的关系，促进配电网规划建设步伐的加快。

三、结束语

供电系统要保证供电的可靠性能够为用户提供持续用电，这是现代供电企业进行自身强化，提升管理水平的重要保障，为社会和谐发展做出重要的共享。供电企业配电网运行效果是电力系统安全运行的保证，配电网运行方式的优化能够在根本上提升供电企业的经济效益。针对配电网的运行情况进行详细的研究分析对优化方式不断进行创新实践。是灵活运用配电理论提升配电运行实用价值的重要体现。配电网运行方式的不断优化能够提升供电企业其他方面管理效率，数字化自动化方式在配电管理中的应用能够更好的为用户服务。

参考文献：

[1]刘东，丁振华，滕乐天.配电自动化实用化关键技术及其进展[J].电力系统自动化，2012，28（7）.

[2]李晓明，黄彦浩，尹项根.基于改良策略的配电网重构遗传算法[J].中国电机工程学

报，2012，24（2）：4954.

浅谈泵站工程节能设计与优化运行 篇6

1 泵站工程节能的必要性

节约资源是我国的一项长期基本国策, 节能是解决我国能源问题的根本途径。近年来, 我国江河流域正进行规模空前的规划、治理和开发, 每年都有大批的水利水电工程开工兴建。泵站是水利工程中的用电大户, 我国现有机电井和泵站总装机容量约18135万千瓦, 如果泵站运行效率平均提高一个百分点, 就意味着每运行一小时节约电能约180万千瓦时, 按照国家发改委现行的火电厂平均每千瓦时供电煤耗标准, 相当于节约600吨标准煤, 减少产生二氧化碳157.2吨、二氧化硫5.1吨、氮氧化物4.44吨, 泵站工程节能的重要性和紧迫性可见一斑。对泵站工程来说, 节能意味着建设和运行成本的降低、经济效益的提高, 尤其是公益效益为主的泵站工程, 规模、数量庞大, 其必要性和经济性是不言而喻的。

2 泵站工程节能设计

泵站工程主要作用是防洪、除涝、灌溉等, 实现以上功能的主要途径在不同内外河水位时存在不同的运行方式, 一般分为自排和强排二种。自排是利用工程前后形成的水位差自流排水, 不需要任何动力;强排是启动水泵, 强行将水抽调, 强排需要大量的动力和能源消耗。泵站工程节能设计是主体工程设计的组成部分, 应遵循国家的基本建设方针和技术经济政策, 结合工程灌排需求和实际条件, 综合流域规划和运行成本, 做出最优设计方案。

2.1 区域排水规划

在设计区域排水水系时, 应通过对区域排水系统分块、分级等办法, 合理规划, 优化水系布置, 综合考虑区域排水模式, 结合灌排需求, 合理选址。通常采用利用地面和河道水位的高差, 充分利用二级排水的河道有蓄水的功能, 合理选择二级启排水位的排水模式。这种排水模式虽然会提高二级排水泵站动力和运行时间, 但可以有效减少一级排水泵站设置或运行时间, 由于二级排水泵站增加的动力远小于区域内一级排水泵站动力总和, 节能效果显著。

2.2 工程布置与选址

工程布置与选址时, 应尽量选用有利于自流和抽排相结合的位置, 采用泵闸结合布置方式, 在泵站附近修建节制闸, 以节制闸自排为主, 当在水位差较大或灾害性天气时, 才进行强排, 这样可大幅度的降低强排时间, 达到节约的能源目的。例如广州市白云区的河道属典型的感潮平原河流, 外江水位受潮水影响变幅较大, 非常适用于泵闸结合的布置方式, 利用闸前后的水位差, 启闭闸门, 用自排来达到排涝和灌溉补水的需求, 降低能耗。目前该类工程布置方式已在白云区得到广泛应用。

2.3 机组选型

在新建和改建泵站工程时装机台数和机组型号的选择决定了工程建设费用和运行能耗, 必须给予足够的重视。泵站工程, 无论是排涝还是灌溉补水, 运行状态都具有较大的不确定性, 方案设计时应在满足设计要求的前提下, 根据本地区灌排水量需求变化的特点, 对装机台数、机组型号、不同型号机组的匹配进行方案内部优化和互异方案比选, 从而选择最优的设计方案, 提高效益、减少能耗。

2.4 流道水力设计

泵站效率是指从泵站进水口到出水口整个泵站装置的效率, 它不但与水泵电动机组的效率有关, 还与进水流道、出水流道和闸门等水工构筑物的水力损耗有关。在选择了高效的水泵电动机组后, 要提高泵站的装置效率就主要是减少水工构筑物的水力损耗, 选择合理的流道布置不但直接影响工程安全运行, 还是减少流道水力损耗的重要措施。

2.5 供电方案设计

泵站工程的能源消耗主要是电能, 因此选择合理的供电方案是节能的又一个重要的措施。设计时, 应针对工程的条件和特点, 通过优先选用10kV主水泵电动机直接联网运行的供电方式、采用就地补偿新技术、合理配置站用变压器等措施到达节能的目的。

3 泵站工程优化运行

泵站优化运行管理的任务是需要经常不断的根据灌排要求及水源 (或容泄区) 的水位变化情况来组织经济运行方案, 并对机电设备进行监视、维护和检修, 以保证机组运行正常的技术状态, 从而提高泵站的技术指标, 同时还需对各种反常运行状态进行监视控制或利用, 以便充分发挥机电设备的效益和避免事故的发生。

3.1 单一泵站工程优化运行

单一泵站工程最优化运行的准则主要有: (1) 以泵站效率最高为准则; (2) 以泵站耗电最少为准则; (3) 以泵站运行费用最低为准则; (4) 以泵站最大流量为准则。管理人员应根据不同灌排需求和泵站实际情况, 选择合理节能的运行方式。例如某种降雨量情况、来流情况、内外江水位差时, 应开几台机组、居中开机还是对称开机、各机组采用什么运行方式运行等, 均直接影响整个泵站的效率和能耗。管理单位应注重管理人员培训, 持证上岗, 以提高泵站维护运行的安全性和经济性。配备变速设施或可调叶片安装角的机组, 为节能提供了更大的空间, 但其优化运行方式选择也更为复杂, 建议管理单位结合泵站基本情况编制程序计算最优运行方式并实施。

3.2 多个泵站联合优化运行

平原地区地势平坦, 河流交错纵横, 同一排水区域内设置多个同级排涝泵站现象时有发生;在引水、供水方面, 多级站联合运行的现象屡见不鲜。同级多站、多级多站联合优化运行主要解决两个问题: (1) 通过各个站间流量配置或配合计算, 达到流量平衡; (2) 各站均处于经济运行工况。流量配置或配合计算一般有两种方法, 即图解法和列表法;各站均处于经济运行工况可参考单一泵站工程优化运行方法选定。联合运行涉及多单位、多部门, 应统一思想、加强沟通、统一指挥, 确保联合优化运行的实现。

3.3 应用信息技术泵站优化运行调度

如何根据气象和地理条件对这些泵站工程进行高效调度, 提高综合防汛和调水能力, 减少强排时间, 以达到节能的目的, 是一个非常复杂的系统工程问题, 依靠传统人工调度的方式是无法解决这个难题的, 只有应用现代化的信息技术才能满足上述要求。该流域综合治理以及水资源的合理调配, 不仅依赖于水利设施的合理规划, 还取决于对水利设施科学、高效地调度。防汛和水资源管理实时监控系统是新时期区域泵站工程信息化调度控制的中枢, 以现代集散控制和网络技术实现全部水利设施的实时控制、统一调度、集中管理, 达到优化运行结构、提高反应速度、降低运行成本的目的, 更重要的是提高了区域防洪、排涝及抗灾能力, 实现了泵站工程的低能耗、高效益。

4 结论与展望

由于不同时期理念、技术的局限性和泵站工程的公益性, 以前进行泵站工程建设时往往更注重效果忽视效率、更注重建设忽视管理。泵站工程投资大、寿命长, 改建时影响范围广, 导致泵站工程技术推广与应用的速度较慢。多种原因导致我国的泵站工程普遍具有效率低、能耗大、自动化程度底等特点, 具有巨大的节能减耗、提高效益的空间。

我们应该进一步学习理解科学发展观, 充分认识泵站工程节能降耗工作的紧迫性和重要性, 把节能的理念渗透到规划、设计、运行、管理等各项工作中去。通过学习、交流掌握先进技术和管理方法, 有步骤、有计划的实现泵站工程节能的目标。

参考文献

[1]施熙灿.泵站工程经济 (第3版) [M].中国水利水电出版社.

[2]喻湘存.系统工程教程.清华大学出版社.

[3]水利部规划计划司.2007年全国水利发展统计公报发布.中国水利报.

猪瘟免疫程序筛选优化研究 篇7

1 材料和方法

1.1 仪器、试剂

猪瘟免疫金标试纸条 (批号2006010) 购自郑州畜牧兽医专科学院畜禽疾病研究所;猪瘟疫苗 (批号200512) 购自辽宁省益康生物技术有限公司;试验母猪18头、试验育肥猪12头, 由锦州医学院畜牧兽医学院实习农场猪场提供。

1.2 试验方法

1.2.1 分组及免疫

选择日龄相近的经产母猪18头, 随机分成3组, 于产后30 d在颈部肌肉注射疫苗, 免疫剂量依次为1、4、5头份。于分娩前2周采血、分离血清, 用猪瘟免疫金标试纸条法检测猪瘟抗体。

1.2.2 试验母猪所产仔猪免疫

从上述4头份组母猪中选择抗体较高的3头, 待其产仔后, 从其3窝仔猪中每窝随机选择4头进行跟踪采血, 检测猪瘟抗体水平。跟踪采血日龄为20、30、40、60、80、100。

1.2.3 筛选优化生长育肥猪免疫程序

从4头份剂量免疫组母猪所产仔猪中每窝随机选择3头, 每组共9头, 最后获得4组试验猪, 共36头。4组分别采取表1中的免疫程序。

对4组试验猪进行跟踪采血检测抗体水平, 跟踪采血日龄为25、30、45、60、80、100、120。然后统计每组各日龄猪瘟抗体的平均值和阳性率。

2 结果分析

2.1 筛选母猪免疫程序,

确定仔猪猪瘟首免时间试验母猪猪瘟抗体检测结果见表2。结果表明, 4、5头份免疫组母猪平均抗体水平, 高于1头份免疫组, 且差异极显著 (p﹤0.01) 。4头份免疫组和5头份免疫组的母猪平均抗体水平差异不显著 (p﹥0.05) , 但5头份组的母猪平均抗体水平稍低于4头份组。

仔猪抗体消长情况如表3所示。猪瘟抗体水平在仔猪20日龄时平均为7.25, 阳性率为100%, 30日龄时猪瘟抗体水平平均为69, 阳性率为100%, 抗体水平仍然较高, 40日龄下降到4.67%, 抗体阳性率下降到61%, 至60日龄时, 猪瘟抗体水平较低, 平均为6.13, 阳性率仅为20%。因此, 仔猪猪瘟疫苗首免时间如确定在20日龄, 其猪瘟母源抗体过高, 不适合免疫。根据上述检测结果, 如采取上述母猪免疫程序, 仔猪猪瘟疫苗首免时间应确定在30~40日龄。

2.2 筛选优化生长育肥猪免疫程序结果

试验生长育肥猪跟踪采血检测抗体水平见表4。结果表明, 1组即20日龄2头份, 60日龄4头份免疫组, 猪瘟抗体水平在免疫试验猪30日龄以后到60日龄前均在4以下, 对猪瘟不具有有效抵抗力, 经60日龄二免后, 抗体有所提高, 80日龄检测猪瘟抗体水平达到4.4, 到120日龄维持在4以上, 但抗体水平较低, 最高仅为5.2, 阳性率在80%以下, 难以抵抗猪瘟强毒株的侵袭。试验组2、3、4三个组, 其平均猪瘟抗体水平从试验猪25日龄开始检测到120日龄, 均在4以上, 抗体阳性率在70%以上, 90%以上居多, 对猪瘟具有有效抵抗力;但从每个检测日龄的抗体水平比较, 始终是试验3组即30日龄4头份首免, 60日龄6头份二免试验组, 抗体水平最高, 抗体阳性率也最高;其余两组的猪瘟抗体水平和抗体阳性率均低于3组, 而试验2组低于试验4组, 试验4组略低于3组。

3 结论

通过检测试验猪内的猪瘟抗体水平, 研究制定了适合于不同养殖模式的猪瘟免疫程序, 即猪瘟常规免疫程序执行30日龄一免, 免疫剂量4头份, 60日龄二免, 免疫剂量6头份较为合适。母猪免疫程序:产后30 d或配种前10 d进行免疫, 免疫剂量4头份即可取得良好的免疫效果, 不必使用过大的剂量。

摘要：猪瘟是目前危害养猪业的主要疾病之一, 其主要控制方法是免疫。为了制定科学合理的猪瘟免疫程序, 特进行本试验。试验主要采用猪瘟兔化弱毒疫苗于不同日龄、不同剂量对母猪、生长育肥猪进行注射免疫, 然后定期采集试验猪血清检测猪瘟抗体水平。结果显示, 母猪于产后30d4头份剂量免疫, 其抗体水平保持最好, 至分娩前2周抗体仍保持在7d以上, 其所生仔猪母源抗体log2值4以上持续到40日龄以后;生长育肥猪30日龄4头份剂量首免, 60日龄6头份剂量二免。应坚持猪瘟抗体水平监测, 依据本场具体情况随时调整猪瘟免疫程序, 从而达到控制猪瘟的目的。

程序运行优化设计研究 篇8

关键词：高速公路,运行速度,公路安全性

1 目前我国高速公路的安全问题

高速公路在我国飞速发展,截止2006年1月,高速公路总里程达到4.1万公里,稳居世界第二。仅用十年多的时间就走过了发达国家四十年的历程。但遗憾的是公路的安全性并没有随着建设的飞速发展而增强,相反,从1990年起,交通事故以平均每年10%的速度递增,带来了巨大的经济损失和人员伤亡。表1为我国从1990年起交通事故统计表。

高速公路应该是高速快捷并且安全性极高的高等级公路,但我国的高速公路并不能体现其“安全”的优点,当务之急,应该采取有效的措施来确保高速公路的安全性,使其成为名符其实的高等级公路。

众所周知,车速是影响交通安全的重要因素。交通是人、车、路、环境四者的统一结合,俗称交通四要素。这四要素都以不同的方式制约影响着车速,进而影响着交通安全。

一条优良的高等级公路应该保证道路的连续性,增加驾驶人员和乘客的安全感和舒适感。我国目前的公路设计采用的是设计速度法,设计速度是指天气良好、交通量小、路面干净的条件下,中等技术水平的驾驶员在道路受限制部分能保持安全而舒适行驶的最大速度,它是一个定速。设计速度一旦选定,公路的平、纵曲线要素的范围也就确定了。但实际中,驾驶人员在道路上不可能以一个定速行驶,他们一般是依据道路的行车条件(线形几何条件、路面状况、气候条件及交通密度等)及车辆本身的性能来确定自己的车速,只要条件允许,驾驶人员总是倾向于采用较高的速度行驶。这样的实际情况致使采用设计速度法设计的公路缺乏安全性,连续性及舒适性。

2 根据运行速度优化高速公路以增强安全性

本文以《公路项目安全性评价指南》(JTG/T B05-2004)为根本,提倡以运行速度为标准,在以设计速度法初定公路设计要素的基础上,对公路进行安全性评价,并以评价结果为指导,修改优化公路设计要素,保证公路的安全性,连续性及舒适性。

运行速度是一个随机变量,一般在路段上呈正态分布,选取85%位车速作为评价标准,即在该路段行驶的所有车辆中,有85%的车辆行驶速度在此速度以下,只有15%的行驶速度高于此值。该车速满足了多数车辆的行车需求,并且反映出实际安全行驶的最大速度,达到了速度与安全的最大平衡。

计算运行速度,首先需要确定设计速度,然后以设计速度为标准初定设计要素,在此设计要素上计算运行速度,我国《公路项目安全性评价指南》中提出了两种运行速度计算方法:方法一采用交通部公路科学研究所“公路运行速度研究”课题成果;方法二采用澳大利亚运行速度计算法。由于左右线设计要素不同,需分上行下行两个方向分别计算运行速度,一般选择小客车作为检验的标准车型,但为了保证行车安全,建议把大货车作为验算车型。

2.1 运行速度协调性评价

计算运行速度时需按平纵指标及设计速度的不同把道路分为直线段、平曲线段、纵坡段和弯坡组合段。运行速度协调性评价是对相邻路段的运行速度差值进行评价,指南中评价指标采用相邻路段运行速度的差值V85。

|V85|<10km/h:运行速度协调性好。

|V85|为10～20km/h:运行速度协调性较好。

|V85|>20km/h:运行速度协调性不良。

运行速度协调性越好,道路的连续性越好,驾驶人员在驾驶车辆时感觉道路是连续不断地展现在眼前的,没有突变,不会增加驾驶人员的无谓操作,不会感觉疲劳或者恐惧,同时防止了误操作,缓操作的发生。

相反,运行速度协调性越差,安全隐患就越大,对|V85|>20k的相邻路段,应分析其差值过大的原因,改善设计要素以减少安全隐患。

2.2 运行速度与设计速度协调性评价

设计速度与运行速度协调性评价是对同一路段上的设计速度与运行速度的差值进行评价,由于道路的所有指标都是跟设计速度相匹配的,因此当同一路段运行速度与设计速度差值较大时,容易发生交通事故。一般该差值不宜大于20Km/h时,当某一路段运行速度与设计速度差值大于20Km/h时,应对此路段的相关技术指标进行安全性验算。

2.2.1 对差值大于20km/h的路段验算平面指标

1)平曲线半径

据统计,当平曲线半径R<1500m时,半径越小,事故率越高。且半径越小,事故率增加幅度越大,当R<400m时,事故率陡增。由于设计速度与运行速度的差异,致使满足设计速度安全需要的平曲线半径不一定能保证实际运行车辆的安全,因此需根据运行速度对平曲线半径进行安全性验算。

验算半径不满足的路段需改善平面线形,条件受限时应采取交通工程措施确保行车安全。验算半径满足的路段,也需分析其安全隐患是否存在,如小半径平曲线的连续使用,长大纵坡或长直线接小半径平曲线等,需要注意的是判定是否为小半径曲线应该根据运行速度的值而不是设计速度的值。

另外,平曲线半径过大,小客车对路线平面及纵面的敏感度都较低,感觉类似在直线上行驶,如果连续使用大半径曲线或大半径曲线接直线,小客车在该路段上一直加速,可达到期望车速115～120Km/h,这个运行速度对于设计速度为80km/h的公路是相当危险的,因此在低设计速度的高速路上应避免连续使用大半径曲线。

2)超高

汽车通过曲线段时,为了消除离心力的影响而设置超高,超高形成的向心力应与离心力相互平衡,以保证安全性和舒适性。公路上的超高是以设计速度为基准设置的,由于小客车的运行速度一般高于设计速度,导致某些路段超高值对于小客车偏低,小客车通过时乘客感觉明显,因此应采用运行速度对路线超高进行检验,适当调整超高值。同时应注意对于重载交通路段,由于大型货车的运行速度低于设计速度,过大的超高可能会导致大货车向曲线内侧滑移,极有可能造成翻车。因此,对大型车辆交通组成率较大的路段,应谨慎选择超高值。

2.2.2 对差值大于20km/h的路段验算纵面指标

1)纵坡坡度及坡长

对于运行速度较高的路段,需注意以下几个方面:

一般高速公路长大下坡路段均为事故多发段,重载车辆在长大下坡路段上行驶时,为了保持一定的安全速度,驾驶员必须持续不断的实施制动,使刹车闸温度急剧上升,制动热衰退现象突出,严重时会使制动能力完全丧失,以致酿成交通事故。

以京珠北高速南行K39～K51路段为例,路段长13km,平均纵坡2.9%,各段纵坡坡度和坡长见表2。2003年4月至11月间,该路段共发生事故118起,平均两天就发生一起交通事故,无论是事故率还是死亡率都远远超过国内平均水平。该路段事故分布情况如图1所示,事故在连续下坡9km开始出现集中的趋势,10～11km处是事故最集中的路段。因此应尽量避免长大下坡的出现。条件受限时需设置警告牌使驾驶人员有充分的心理准备,并在长大下坡坡顶设置停车区,内附检修措施,再于长大下坡路段适当位置设置避险车道。

相对于小客车,在坡度4%<i<5%的路段上行驶与在平坦路段上的差别不大。而相对于货车,平坦路段与坡度较大路段的速度差别就比较大。因此当路线中出现接近或达到《公路工程技术标准》规定的最大坡度或最大坡长时,对大型车辆尤其是超载车辆的爬坡非常不利,容易导致交通事故。另外,由于货车与小客车爬坡性能的差异,在坡道上易形成较大的速度差,统计表明,当两者的速度差大于15km/h时,事故率有一个突增点,同时对通行能力的影响也比较大。建议条件允许时改善路段纵坡,条件受限时在适当的位置设置爬坡车道。

运行速度较高的纵坡路段,还应注意纵坡底部是否存在小半径平曲线,此种连接方式存在较大的安全隐患,首先建议优化纵坡设计,条件受限时宜在坡顶设置图形标志,标明连续下坡的坡度和坡长以及平面线形,指出可能的危险点,向货车驾驶员推荐安全的下坡速度。并在小半径曲线段前设置紧急避险车道,防止失控车辆在小半径曲线上转向不足造成交通事故。

2)竖曲线

如果凹形竖曲线的底部刚好位于平曲线上,此时车速很高又要急转方向盘,车辆、尤其是重载车辆极容易失控。建议尽可能增大平曲线半径或调整竖曲线的位置。

由于视觉是驾驶员信息来源的主要渠道,驾驶员根据所获信息进行驾驶操作。如果凸型竖曲线的顶部刚好位于平曲线上,会使驾驶员失去视觉诱导,容易产生交通事故。建议尽可能增大平曲线半径或调整竖曲线的位置。

2.3 计算全路段视距

视觉对驾驶安全的重要性不言而喻,由于设计速度与运行速度的差异,规范中规定的停车视距可能并不能满足实际运行的需要,因此建议采用运行速度计算停车视距以保证安全。同时由于货车本身的车辆性能决定了其制动性能差,且轴间荷载分布不均,一条轴发生侧滑会导致其余车轴失稳等,因此在货车运行速度高的路段,应对货车视距进行单独验算。

2.4 桥梁

统计表明,桥头仅车辆刮擦和撞毁桥梁端部护栏的死亡率就高出一般事故死亡率8倍之多,一旦发生交通事故,严重程度非常高。因此应根据运行速度评价桥梁端部速度协调性,当两路段速度之差大于20km/h时,需改善线形指标,减少安全隐患。条件受限时可采用交通工程措施降低车辆运行速度。

另外,在我国,由于工程造价等原因,桥梁路基宽度往往比路线宽度窄,在路桥结合处经常出现“颈缩”现象。此种情形桥头前应设置足够长度的过渡段,防止道路线形出现突变,使车辆速度平稳过渡到安全速度,保证行驶的连续性和安全性。

还需注意的是,桥梁端部如果处于小半径平曲线上,平曲线偏角较大,不能保证车辆的停车视距及驾驶员的轻松连续操作,视觉信息的延迟到达及突发信息的突然性,可能会导致驾驶员心理紧张从而出现误操作,以致发生交通事故。建议在条件允许的情况下放大平曲线半径,条件受限时在桥头设置限速标志,并设置线形诱导标。

2.5 隧道

由于光线的剧烈变化以及路基宽度和行车环境的改变,隧道洞口一般为事故多发地段,约占隧道事故的34%,因此隧道洞口前后一定距离线形应尽量保持一致。指南提出需保证隧道洞口前后3秒行程时间线性一致,因此首先应依据运行速度检查洞口的线性一致性,一致性不满足时应优化线性设计,减少安全隐患。

此外,由于隧道的横向宽度小于路基宽度,宽度的突变会影响交通的连续性。建议设置一定长度的过渡段,使车辆能够顺利驶入隧道。过渡段的长度,宜以前后路肩宽度差不超过1/25的坡度接顺,以保持隧道洞口内外横断面顺适过渡。

隧道事故率一般为其他路段的2～3倍,且严重程度较高,隧道事故中追尾事故居于首位,撞击隧道事故次之。特别注意长大隧道,应尽量避免大半径曲线的连续使用及长大纵坡的出现,这两种线性会促使车辆不停加速,由于隧道内环境单调、驾驶员的参照物相对较少,驾驶员对与前车的距离容易判断失误,遇到紧急情况来不及采取措施;另一方面,长大隧道导致隧道通风不良,不能有效地排出车辆的废气,降低了隧道内的能见度,使驾驶员不能及时发现前方车辆,易于引发追尾事故。建议长大隧道应严格谨慎选用线性,条件受限时增大隧道内的通风量,还可在隧道壁两侧每间隔一段距离(30～50m)设置明显的标线或者图案等以帮助驾驶员判断前车的距离,降低追尾事故发生的可能性。

另外,隧道如果位于长大下坡的中下部,连续长大下坡与隧道的不利综合起来,极易发生刹车失灵撞击隧道的特大事故,此种情况首先建议优化线性设计,条件受限时可考虑在隧道进口前设置避险车道,并完善相应的交通工程设施,包括标志提醒,交通事故的监测以及信息发布等。

3 结语

目前,澳大利亚、法国、德国、英国等国家均采用运行速度法设计高速公路,综合考虑了人、车、路、环境四者的相互作用,避免了实际运行条件与路线设计要素的脱节。在我国,高速公路起步较晚,对道路的安全性研究也处于初期,高速公路的设计还停留在设计速度法的阶段,并且暂时无法达到采用运行速度法设计高速公路的技术水平。因此只能在设计速度的基础上,使用运行速度检测高速公路的安全性,对检测结果不理想的路段进行优化调节,最大限度的消除安全隐患,保障人民的人身安全及财产安全,创建一个安全、舒适、高效的高速公路环境,实现和谐交通、绿色交通的远大目标。

参考文献

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[7]厉建远．山区高速公路线形安全性评价研究[学位论文]．重庆交通学院．2006

程序运行优化设计研究 篇9

1 模型建立

根据GB/T 13752—92塔式起重机设计规范 (以下简称《规范》) 的规定, 塔机必须工作在材料弹性范围内, 且对于一般的中小型塔机不必考虑非线性因素[5,6], 本文在建模、加载及求解过程中均只考虑弹性情况, 不考虑材料塑性的影响[7,8,9]。

塔机采用Q235钢, 该材料弹性模量E=210 MPa, 泊松比μ=0.3, 密度ρ=7 800 kg/m3。塔身、吊臂、配重臂、塔帽、悬索等各部件尺寸如表1所示。

模型沿起重臂方向为X方向, 竖直向上为Y方向。模型中塔身、回转机构、起重臂、配重臂、塔帽的主要杆件采用Beam188单元进行模拟, 两拉杆采用Link10单元进行模拟。该模型共生成节点12 597个, 单元12 996个。

2 工况设计

2.1 载荷说明

根据规范规定, 塔机所受载荷分为四类:基本载荷, 附加载荷, 特殊载荷和其他载荷。本文进行工况分析时仅考虑前三类载荷。

1) 基本载荷:自重载荷、起升载荷。其中自重载荷Fg为塔机各部件重力, 以重力加速度形式施加于模型上;起升载荷FQ为塔机工作状态起吊重物W与变幅小车G及吊钩重力D之和, FQ=W+G+D, G=235 kg, D=220 kg。小车车轮与起重臂下弦杆四点接触, 将FQ分配到临近的四个节点上, 左右节点之间的距离为L, FQ距离右端两节点的距离为X, 由静力平衡可得施加于右端两节点力为FQ·X/ (2L) , 施加于左端两节点力为FQ· (X-L) / (2L) 。

2) 附加载荷:工作状态风载荷。其中风载荷Fw由《规范》手动计算得到, Fw=CwPwA, 其中, Cw为风力系数;Pw为计算风压, Pa;A为迎风面积, m2。由《规范》计算风载具体值如表2所示。沿-z方向施加风载荷, 此时塔机迎风面积最大, 为最不利状态。

3) 特殊载荷:非工作状态风载荷。计算及施加方法同工作状态风载荷。

由规范计算风载荷具体值如表2所示。

表中工作状态下计算风压Pw=250 Pa为《规范》中给定工作状态最大计算风压;非工作状态时, 塔身高度处于0 m~20 m之间, 其他各部分高度在20 m~100 m之间, Pw=1 100 Pa。考虑塔机各部件结构形式选取不同, 塔身、过渡段、塔顶为型钢制成的平面桁架, 风力系数Cw=1.6, 起重臂、配重臂为圆管及单片结构, Cw=1.2。

2.2 典型工况设计

考虑到塔机所受载荷的各种组合, 根据《规范》规定, 考虑以下两类工况:第一类工况为动态稳定性, 塔机处于工作状态, 动态有风;第二类工况为暴风侵袭, 塔机处于非工作状态。在这两类工况下, 考虑塔机在不同起吊位置处起吊重量不同, 本文根据塔机实际使用情况又将这两类工况分别细分为6种工况, 如表3所示。

暴风侵袭时塔机处于非工作状态, 起重臂未吊挂重物, 故表3中幅度与起重量项目栏未填写。

根据《规范》规定, 塔机所受载荷有A, B, C三种组合。其中基本载荷的各种组合为组合A, 基本载荷与附加载荷的各种组合为组合B, 附加载荷与特殊载荷的各种组合为组合C。则工况1~工况5塔机所受载荷为组合B, 工况6塔机所受荷载为组合C。

3 计算分析

3.1 强度分析

计算得到6种工况下的应力结果如表4所示。

MPa

以工况5为例, 其应力云图如图1所示。

根据《规范》规定, 组合B的许用应力为[σ]=σs/ns=235/1.34=175 MPa, 组合C的许用应力为[σ]=σs/ns=235/1.22=192 MPa, 工况1~工况5中的最大应力128 MPa<175 MPa, 工况6的最大应力106 MPa<192 MPa。则塔机结构强度满足设计要求。

3.2 静刚度分析

各工况下的位移结果如表5所示, 以工况5为例, 位移云图如图2所示。

mm

根据《规范》规定, 塔机在额定起升载荷作用下, 塔身在起重臂连接处的水平静位移Δx≤h/100, 其中h为塔身与起重臂连接处至直接支撑整个塔身的平面的距离。工作状态的前5种工况中Δxmax=155.44 mm, h/100=350 mm, 则塔机静刚度满足设计要求。由表5可以看出在工作状态下塔机y方向的最大位移接近其最大总位移, 说明在工作状态时y方向位移起控制作用;非工作状态下z方向最大位移接近最大总位移, 这与非工作状态时塔机受到负z方向风载作用, 主要沿负z方向偏移的实际相符。

4 优化设计

在塔机有限元强度、刚度的分析基础上, 以各杆截面参数为设计变量, 以塔机自重为目标变量, 研究塔机结构的优化设计。采用参数化建模方法, 利用ANSYS的优化模块进行优化设计, 采用Visual Basic6.0语言设计可视化界面, 软件系统设计见图3。

采用Visual Basic6.0语言进行可视化界面设计, 设计参数主界面和优化结果界面如图4和图5所示。

5 结语

1) 采用ANSYS软件建立了QTZ63塔式起重机整体结构模型, 并对其进行强度和静刚度分析, 得到了塔机在不同工况下的应力和位移分布规律, 为塔机的合理设计提供参考。

2) 在有限元计算基础上, 利用可视化语言Visual Basic6.0在Windows环境下进行二次开发, 以截面参数为设计变量, 以塔机自重为目标变量, 开发得到塔机的截面设计优化程序。该系统具有参数输入直观、操作简便等优点, 其成果可为同类工程提供参考。

参考文献

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火电厂辅机优化运行的研究 篇10

【关键词】循环水系统；优化；节能措施

循环水系统的节能有从整体考虑提高循环效率从而节能的相关研究，而本文是从设备运行的角度考虑节能问题的。优化循环水泵的运行必须建立凝汽器模型，根据循环水泵的功耗对机组出力的影响入手，分析循环水系统的优化问题。循环水系统优化通常是通过试验的方法确定。它是根据一系列的试验数据，绘制循环水泵在不同汽轮机负荷、凝汽器循环水量和水温下的最优运行方式的特性曲线，然后以这个特性曲线为依据选择合理的循环水系统运行方式。但是这种方法需要试验工况很多，不便于测定和运行调节。随着凝结水流量测量方法的改进，非线性规划等方法用来研究循环水系统的优化运行确定循环水泵的优化运行方式。它是在凝汽器数学模型的基础上建立机组功率微增模型，与循环水泵功率模型联立求解，优化循环水泵的运行。凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起着冷源的作用，降低汽轮机排汽压力和排汽温度，可以提高汽轮机整体的热效率。凝汽器通常以水为冷却介质，由凝汽器、真空泵、循环水泵和凝结水泵以及他们之间的管道、阀门等组成。要减少凝汽器系统的厂用电量，主要是要减少循环水泵的电耗，循环水泵的电耗主要和系统对循环水的需求有关，因此需要建立凝汽器模型，分析凝汽器对循环水的需求，从而优化循环水泵运行。

蒸汽在凝汽器中要能连续的凝结，维持一定的凝汽器压力，一方面需要真空泵正常运行，抽走凝汽器中多余的不凝结气体，另一方需要提供足够的循环水，保证进入凝汽器中的蒸汽可以凝结成为凝结水。

一、循环水系统优化目标函数

循环水系统优化运行的目标函数为：对应于一定的条件下，并保持汽机热耗量不变，使得机组发电量和循环水系统耗电量差额最大。

优化循环水泵的运行需要从循环水系统整体的层面考虑，建立优化目标函数的约束条件。循环水系统系统的优化与循环水泵的性能、汽轮机功率微增相关，汽轮机功率微增与机组及凝汽器的性能有关，下面分别讨论这些因素。

（一）循环水泵功率

循环水泵功率的计算与凝结水功率的计算方法一致，循环水泵功率主要与循环水泵的配备方式、运行方式决定。可以根据循环水泵的设计性能曲线建立其功率一流量、扬程一流量性能模型，与建立起来的管道阻力性能曲线联立求解，确定循环水泵的运行工况点，从而确定循环水泵的功率。

（二）汽轮机功率微增曲线

凝汽器压力变化对汽轮机输出功率的影响称之为汽轮机微增功率曲线，通常通过热力试验的方法得到。通常使用汽轮机微增功率曲线可以计算出来不同凝汽器压力下汽轮机的功率微增。通常电厂循环水泵的配置方式为2台同容量的循环水泵，通过2台泵的启停来控制循环水的流量，但是这样的调节方式单一，不能随着凝汽器的负荷和环境的温度合理的供给循环水，造成了循环水泵能耗过高。出于节能降耗的需求，通常通过调速改造控制循环水泵的流量，减少节流损失，降低循环水泵能耗。具体函数型式可以使用多项式拟合得到，这样便于优化处理。

二、循环水系统运行优化约束

1.凝汽器处在最佳真空运行。所谓最佳真空是汽轮机的功率增加与循环水泵功率增量之差达到最大值时的真空。虽然提高凝汽器真空可以降低汽轮机排气温度，增大机组出力，但是并不是真空越高越好。提高真空是以循环水泵功耗的增大为代价的，当循环水泵的耗电量增加量大于机组功率的增加值，会使得机组的整体效益下降，得不偿失。极限真空是凝汽器背压降低而增加的有效焙降等于余速损失的增量时所达到的真空。超过极限真空，蒸汽在末级叶片出口处继续膨胀，造成涡流损失。因此凝汽器的压力p。应大于极限真空pk，处于最佳真空运行。

2.循环水泵运行在工作范围，高效率运行。

3.循环水出口门处于全开状态，不使用它来调节循环水量，因此阀门全开下的管道阻力水头应等于泵的扬程。

4.循环水系统的总阻力等于各个循环水泵并联产生的扬程。

5.循环水泵调速范围在合理范围内。

6.循环水泵流量限制在允许最大、最小流量之间，泵的运行满足汽蚀条件的限制。

7.循环水泵总流量等于各个循环水泵输出流量之和。

8.各台循环水泵的输出扬程相等。

三、循环水泵运行优化方案比较

随着凝结水流量测量方法的改进，最优化理论和计算机技术的发展，非线性规划等方法。为能直观的看出变频改造后循环水系统相对于双速改造后的节能效果，把同一负荷下循环水泵在两种改造下的最优运行情况做一比较。当循环水入口温度大于17℃时，双速改造收益较高。就整体来说循环水泵变频改造和最优运行条件下的双速改造循环水系统总收益相差不大，只有在低负荷、低循环水入口温度下，变频调速改造的优越性能体现出来。出于对改造成本的考虑循环水泵双速改造是循环水系统节能改造的首选，并且有很大的节能潜力；由于循环水泵电机容量较大，变频器的价格随着电机容量的增加而增加，并且相对于双速改造来说其改造费用昂贵，但循环水温度较低的电厂，进行变频改造需要慎重考虑。

四、循环水泵运行性能试验与经济运行方式

火力发电厂循环水系统一般采用母管制系统，大型机组一般由三台循环水泵共同向母管供水。各循环水泵前后有进出口水阀，各泵之间有联络阀连接。正常运行时，两台泵运行，一台泵备用。由于运行泵和备用泵的组合方式不固定，以及运行泵的运行方式的改变，都会引起水泵耗功量的变化，使循环水泵运行优化问题趋于复杂。

循环水泵的优化依赖于循环水泵性能特性、管路水力性能、凝汽器性能、微增功率性能等方面，它们一般采用厂家设计曲线、变工况计算、水力计算和做试验确定等。比如对循环水泵性能特性，把泵出厂特性曲线进行拟合成公式；对管路水力性能特性，详细获得管路的结构、尺寸、材料、凝汽器阻力特性等数据，估算各个阻力系数，然后根据流体力学知识得到管路水阻计算公式，这样结合泵特性公式，就可以得不同运行方式下的循环水流量，再根据凝汽器变工况计算获得各个运行方式下对应的真空。最后，随着机组的运行，优化的基础-设备性能均可能已经有所改变，多大程度上反应现在的运行实际是个未知数。

五、结论

程序运行优化设计研究 篇11

3.2 钢筋覆盖层厚度对服务周期成本的影响

极限状态 Ⅰ 情况下, 服务周期费用受钢筋覆盖层厚度和混凝土压缩强度的影响情况示于图1～图4;极限状态 Ⅱ 的情况见图5～图8 (为一致, 所有图形取相同的纵坐标轴) 。在混凝土压缩强度固定不变时, 由图可以看出, 随着混凝土覆盖层达到一个最小值, 服务周期费用降低, 之后开始增加。直到达到这个最小值后, 如果给一个较大的覆盖层厚度, 初始费用将增加, 而维修费用还是在减少。用更大的钢筋覆盖层厚度增大了氯离子的渗透深度, 这增加了结构的使用寿命, 也导致了结构在使用期间修复活动的减少。然而, 当钢筋覆盖层超过一定量值后, 通过增加初始费用来延长服务寿命的做法就不再经济了, 出于这一点, 增加覆盖层厚度仅仅会使服务周期费用增加, 因为增加的初始费用要大于由于延长寿命而节省的整个使用期限内的维修费用。

在四种环境条件下, 这种趋势都是相同的。在保持混凝土的压缩强度不变时, 与最小服务周期费用相应的最优钢筋覆盖层厚度随着所处环境的恶劣度增加而增大 (从内陆环境到潮汐环境) 。另一方面, 在保持外部环境不变时, 与最小服务周期费用相应的最优钢筋覆盖层厚度随着混凝土压缩强度的增加而降低。

极限状态Ⅱ条件下, 固定混凝土压缩强度的量值不变, 与最小服务周期费用相应的最优钢筋覆盖层厚度如表8和表9所示。了解这些量值规律对于当所需混凝土的压缩强度或钢筋覆盖层厚度受到条件限制时的设计非常有用。

3.3 混凝土压缩强度对服务周期成本的影响

极限状态Ⅰ情况下, 服务周期费用受钢筋覆盖层厚度和混凝土压缩强度的影响情况示于图1～图4;极限状态Ⅱ的情况见图5～图8;由图可以看出, 混凝土压缩强度不变时, 服务周期费用的变化依赖于钢筋覆盖层厚度。当钢筋覆盖层厚度较小时, 随着混凝土压缩强度的增加, 服务周期费用一般是下降的, 在这种情况下, 使用高强度的混凝土减小了混凝土内水和水泥用量比例, 而且减小了混凝土的渗透性和扩散系数。这也增加了混凝土的服务寿命, 并使维修费用有所降低, 从个人节省了投资。然而在钢筋覆盖层厚度较大的情况下, 当服务周期费用随着混凝土压缩强度的增加而降低到某一最小值后则开始增大。达到这一最小值时的强度一般随着覆盖层厚度增加而降低。在用较高的钢筋覆盖层厚度时, 使用相对降低的混凝土强度变得较为经济, 在这种情况下应用较大的钢筋保护层厚度本身可以延长服务寿命, 并可以节省维修费用和服务周期费用, 这时再用高强度的混凝土就不经济了。

在四种环境条件下, 这种趋势都是相同的。在保持混凝土保护层厚度不变时, 与最小服务周期费用相应的混凝土强度一般都随着所处环境的恶劣度增加而增大 (从内陆环境到潮汐环境) 而增大 (或者说至少相同) 。极限状态Ⅱ条件下, 固定混凝土保护层厚度的量值不变, 与最小服务周期费用相应的最优混凝土压缩强度如表10和表11所示。了解这些量值规律对于当所需混凝土的压缩强度或混凝土保护层厚度受到条件限制时的设计非常有用。

3.4 钢筋直径对服务周期成本的影响

与最优设计方法相应的钢筋直径示于表4和表5, 潮汐环境沿海环境条件下最优值为25 mm, 而水中或内陆环境条件下则为16 mm。极限状态Ⅰ情况下, 钢筋的直径影响服务周期费用的组成分布。然而, 对于极限状态Ⅱ的情况, 直径影响服务寿命内裂缝产生的时间, 而且影响初始费用和示于期间的维修费用。在这个设计实例中, 极限状态Ⅱ的最优钢筋直径是通过平衡初始费用和维修费用后而得到的。在这种情况下, 将钢筋的直径从16 mm增大到25 mm时, 增大了初始费用, 但是减小了维修费用。对于水中或内陆的环境条件下, 维修费用的减小量大于初期费用的增加量, 因此此时的钢筋最优直径为25 mm;反过来, 在潮汐环境和沿海环境条件下, 钢筋的最优直径为16 mm。需重点指出的是:不像其它设计变量, 钢筋直径对初始费用的影响没有明显的规律, 由于实际加固面积的不同, 导致了不同设计条件下钢筋的直径也不同。

3.5 有效高度与宽度之比对服务周期成本的影响

对于极限状态Ⅰ和极限状态Ⅱ, 在潮汐环境和沿海环境条件下, 断面的有效高度与宽度最优比例为2.0, 在水中环境和内陆环境条件下, 断面的有效高度与宽度最优比例为1.5。基于这个设计实例, 对于固定有效高度与宽度之比的情况, 断面高度较大时看起来有利于恶劣的环境条件, 尽管这或许由于有效高度与宽度比例的随着有效高度与宽度之比有多种可能性的原因而不总是事实。保持其它变量为常数, 断面的有效高度和有效高度与宽度之比仅影响初期费用;然而, 他们对结构整个服务周期费用优化的影响扮演了一个最小的角色。

3.6 极限状态Ⅰ与极限状态Ⅱ费用的对比

在水中、潮汐、沿海和内陆环境条件下, 极限状态Ⅱ的服务周期费用比极限状态Ⅰ分别低约4.6%、5.6%、7.7%及12.4%。极限状态Ⅰ包括在初始腐蚀的后期阶段对结构的维修, 初始时期表明混凝土的腐蚀状态和氯化物浓度达到了需要加固的水平。然而在这时混凝土结构没有发生腐蚀破坏或应力损失;另一方面, 极限状态Ⅱ是基于过了初期阶段由于混凝土保护层发生了裂缝和钢筋腐蚀的扩大, 美学上也要求对结构出现的裂缝进行修复保护。因此, 极限状态Ⅰ比极限状态Ⅱ更为保守, 从结构安全和美学保护方面来说, 极限状态Ⅱ的服务周期费用要小于极限状态Ⅰ。

3.7 规范比较

根据所处环境条件类别的不同, BS8500-1:2002[1]规定了混凝土成分和性能的极限值, 特别是环境类别为XS的情况由于海水的侵蚀作用, 对于钢筋腐蚀的处理。设计的目的是指定混凝土的性能以确保其在设计服务期限内处于正常使用状态。环境类别为XS的情况规定的设计寿命至少为50年。根据BS EN 1990[3], 期望工作寿命被认为和设计工作寿命是相同的, 都是在假定一个结构或构件在不需要大修的维修保护下, 能够满足使用目的的时期。尽管这里的大修没有作精确的定义, 受破坏的混凝土加固维修包括凿除受氯化物腐蚀的混凝土、清除和更换钢筋等都可以被合理的认为是处于这一范畴。因此, 在这种条件下设计的依据是通过指定混凝土的性能 (主要指混凝土的强度和保护层) 来达到设计目标: (1) 延长服务期限, 使在整个设计工作期限内避免上述提到的各种大修情况; (2) 仅需要较小的常规维修与加固 (如表面清理、表面裂缝修补等) 。

基于本文的设计方法, 服务周期费用的目标仍与前面相同, 即确保混凝土在整个设计服务期内保持正常使用状态。设计的基础是在保证服务周期费用最低的情况下通过指定混凝土的性能参数来达到这些目标, 这主要通过如下两个方面来实现: (1) 基于定义的极限状态估计混凝土的服务寿命, (2) 在设计使用期内对结构进行修复以恢复结构在指定的极限状态内具有可接受的可靠度。

根据服务周期费用设计和BS8500-1:2002得到混凝土强度和保护层厚度规范列于表5。由BS8500-1:2002给出的保护层厚度由如下构成:指定最小保护层厚度应大于允许修复精度。通常的容许的量值为5 mm～15 mm, 而且, 建议再增大15 mm保护层厚度以利用其保护使结构工作服务期限至少达到100年。因此, 最小保护层厚度应大于25 mm (10 mm为平均容许厚度和15 mm为使结构工作服务寿命达到至少100年所需的保护层厚度) 。

比较表12中数据知, 根据服务周期费用得到的最优保护层厚度比BS8500-1:2002 [1]指定的要大, 至少是相同。另一方面, 根据服务周期费用得到的最优保护层厚度比BS8500-1:2002 [1]指定的要小。

基于服务周期费用的设计, 用相对较低的混凝土强度和一个较高的保护层厚度看起来比用较高强度的混凝土和较低保护层厚度的情况要更经济。基于BS8500-1:2002[1]的设计规定, 结构的服务年限 (或是结构在为恢复最小可靠度情况下需要维修的时间) 至少能够满足在少量常规维修的情况下达到设计工作年限以避免结构在正常设计使用期间需要的大修。这是通过指定较高的混凝土强度加上适度增大的保护层厚度来实现。实际上, BS8500-1:2002[1]的设计方法显然是过于保守的。

表12还列出了由BS8500-1:2002[1]的设计方法与最优服务周期费用的设计方法的比较结果, 量值在水中、潮汐和沿海环境条件下介于3.8%～14.1%。这种差别可被认为是为BS8500-1:2002[1]的设计方法与本项研究所用的最优服务周期费用的设计方法相比过于保守造成的。由于服务周期费用的设计环境和BS8500-1:2002[1]设计环境条件不完全相同, 造成了服务周期费用在内陆环境条件下的差别的百分比就更大。

4 结论

本文讨论了基于耐久性设计方法的钢筋混凝土结构的服务周期费用。通过对设计实例的详细分析验证了这种方法的可应用性。通过本项研究可得到如下主要结论:

混凝土压缩强度不变时, 钢筋的保护层厚度对服务周期费用的影响最大;

在混凝土压缩强度固定不变时, 随着混凝土覆盖层达到一个最小值, 服务周期费用降低, 之后开始增加;与最小服务周期费用相应的最优保护层厚度随着外部环境的恶化程度的增加而增大;在外部环境条件不变时, 与最小服务周期费用相应的最优保护层厚度随着混凝土压缩强度的增加而减小;

当钢筋保护层厚度较小时, 随着混凝土压缩强度的增加, 服务周期费用一般是下降的。然而在钢筋覆盖层厚度较大的情况下, 服务周期费用随着混凝土压缩强度的增加而降低到某一最小值后则开始增大。达到这一最小值时的强度一般随着覆盖层厚度增加而降低。在保持混凝土保护层厚度不变时, 与最小服务周期费用相应的混凝土强度一般都随着所处环境的恶劣度增加而增大 (从内陆环境到潮汐环境) 而增大 (或者说至少相同) 。

在极限状态Ⅱ (基于腐蚀初始阶段并发生了混凝土覆盖层出现开裂) , 最优钢筋直径是通过平衡初始费用和维修费用后而得到的。

极限状态 Ⅰ (基于腐蚀初始阶段) 比极限状态Ⅱ (基于腐蚀初始阶段并发生了混凝土覆盖层出现开裂) 更为保守, 从结构安全和美学保护方面来说, 极限状态Ⅱ的服务周期费用要小于极限状态Ⅰ。