系统工况（共12篇）
系统工况 篇1
0 引言
在进行航天测量船海上测控工况设计时, 传统的工况设计软件计算结果不够形象直观, 且程序版本和计算精度也不完全统一, 不便于互相验证。为满足后续试验任务需求, 有必要研制一套试验任务模拟演示验证系统, 使用户能够对航天器的飞行状态和测量船执行任务的场景有直观全面的了解, 为决策指挥提供一定程度的可视化支持, 为型号总体人员提供验证海上测控方案正确与否的平台, 尤其可以对应急工况的设计提供及时准确的仿真验证手段。
试验任务模拟演示验证系统包括试验任务工况设计软件和模拟演示验证系统2个部分。其中试验任务工况设计软件用于进行海上测控任务的工况设计, 并以数据文件的形式输出设计结果。模拟演示验证系统采用基于卫生工具包软件 (Satellite Tool Kit, STK) 的可视化平台实现进行设计开发, 用于仿真验证工况设计结果并向用户提供试验任务过程的可视化支持。
1 系统设计
模拟演示验证系统利用STK软件的STK/X嵌入式软件开发技术实现。STK是美国分析图形有限公司 (Analytical Graphics Inc., AGI) 开发的航天领域中的商品化的卫星系统仿真分析软件[1,2]。STK/X是AGI公司使用4DX嵌入技术生成的STK整合模块。基于OpenGL技术的三维可视化技术, 可以逼真地再现空间视景环境、飞行器飞行姿态和关键动作等。
使用STK/X技术嵌入到程序中进行开发设计, 需要掌握大量的STK Command操作命令接口, 这为基于STX/X的程序开发带来很大的困难。鉴于此, 提出了开发STK/X操作驱动引擎的设计思路。STK/X操作驱动引擎的好处, 就是它隐藏了几乎所有复杂的STK Command操作命令, 使程序开发者能够更加专注于仿真演示验证系统软件本身的设计开发。利用STK/X操作驱动引擎方法, 把模拟演示验证软件分为4层, 如图1所示。
2 需要解决的问题
模拟演示验证系统软件的分层设计把不同的功能分在不同的层次进行设计开发, 每一层所涉及的开发技术都不相同。
2.1 STK/X嵌入控件层和驱动引擎层
嵌入控件层的技术特点是对象嵌入式程序开发, 需解决STK/X控件技术。
编写驱动引擎层需要掌握大量的STK Command操作命令, 还需要建立必须的STK三维模型供STK三维窗口控件使用。操作命令可以通过STK软件的Help文件查询和学习掌握, 该层需要解决的问题包括STK三维建模方法和STK三维模型的动作控制方法。
2.2 数据处理层和用户操作层
数据处理层实现工况设计用户数据和STK数据之间的转换。海上航天测控涉及的数据主要包括:任务总体参数、航天测量船工位参数、发射场工位参数、火箭弹道数据和卫星轨道姿态数据等。其中火箭和卫星的数据量大且较复杂, 因此需要解决的问题包括火箭位置速度姿态的转换和卫星轨道姿态的转换。
用户操作层的主要功能是向用户提供程序操作界面以获取用户输入的数据。根据STK所提供的对外接口的特点, 选择Microsoft Visual C#进行程序界面的设计开发。该层没有需要解决的问题。
3 关键技术
3.1 STK/X控件技术
STK/X主要使用AGI Map Control和AGI Globe Control 2个控件实现二维和三维界面的显示和刷新, 使用AgSTKXApplication完成在整个应用程序生命周期对STK对象的管理和调度[3]。应用STK/X控件技术, 用户可以根据需要开发独立的视景系统, 实现在不打开STK主程序的情况下使用STK的演示界面和计算函数库, 这使得开发模拟演示验证部分的软件成为可能。
3.2 STK三维建模技术
STK演示界面最基本的对象是STK三维模型。要实现对STK对象的操作, 首先就要建立STK模型。由于STK所使用的模型无法通过三维建模软件直接建模, 需要采用不同的方法间接获得STK模型。
STK模型文件采用.mdl格式, 是一种利用文本描述语言定义的模型格式, 易于学习和应用。但由于文本编写模型工作量大、效果不直观等原因, 很难使用文本工具直接编写出复杂的STK三维模型。因此, 需要采用其他三维模型软件建立三维模型, 再通过工具软件转换成为STK支持的.mdl模型格式。AGI公司官方发布的LwCoventer软件可以把使用LightWave软件[4,5]建立的三维模型 (.lwo格式) 直接转换成.mdl模型使用。如果用其他三维软件建立三维模型, 可以考虑先用Deep Exploration软件把三维模型转换为.lwo格式, 再用LwCoventer转换为STK的.mdl格式。
对于三维建模软件不方便建立的模型信息, 可以考虑先把模型转换成.mdl格式后再用文本工具单独编辑该部分。
3.3 STK三维模型控制技术
在STK控件提供的场景中使用三维模型可以实现三维对象飞行动作的仿真演示, 这就是STK的三维模型控制技术。
由于STK三维模型使用的是文本描述语言, 可以在语言中直接描述三维模型各部分之间的相对动作以及模型本身相对三维空间的平移、缩放和旋转等动作。实现该功能需要编写.**ma格式的动作操作文件 (火箭动作文件格式.lvma, 卫星动作文件格式.sama) 。该功能的实现过程为:用户输入三维对象的动作及时间节点 (如输入在120 s卫星太阳帆板开始展开) ;数据处理层把该输入转换为驱动引擎层需要的输入数据并通过函数接口传递给驱动引擎层;驱动引擎层编写.**ma动作文件, 并通过STK Command命令使STK加载该文件, 实现三维模型的动作过程。
3.4 火箭位置速度姿态的转换
在试验任务中弹道文件提供了火箭在发射坐标系中的位置 (x、y、z) 和速度 (Vx、Vy、Vz) , 需要把它转换到STK所需的地心固连系的位置速度, 并编写STK弹道 (STK数据文件, .e格式) 。火箭在发射坐标系的位置转换为地心固连系的位置可采用先旋转、再平移的方法。根据发射方位角把火箭在发射坐标系的坐标转换到测量坐标系, 再根据发射点的经纬度从测量坐标系转换到地心固连系;将坐标系原点从发射点平移至地心。发射点的经度、纬度、高程 (L、B、H) [6,7]转换为地心固连系公式如下:
式中, a为纬圈椭圆长半轴;
弹道文件还提供了发射坐标系的火箭姿态数据, 可以采用以下3种方法转换成STK姿态文件:
① 可以把火箭轨道参数中给出的火箭相对发射坐标系俯仰、偏航和滚转角转换到地固系。转换后的表示形式可以用四元素或者欧拉角表示;
② 可以把火箭轨道参数中给出的火箭的攻角和侧滑角转换为地固系中的火箭姿态, 这种方法计算简便, 但由于文件中没有给出火箭滚动的数据信息, 此方法计算的火箭姿态不能显示滚动情况;
③ 在发射工位建立发射坐标系, 可以利用直接编写.a格式的发射系火箭姿态文件。
利用STKCommand命令载入弹道和姿态文件, 可实现火箭在STK场景里的飞行仿真。
3.5 卫星轨道姿态的转换
目前任务中卫星的轨道一般以轨道六要素的形式给出。STK可以直接接受轨道六要素的输入, 仿真生成卫星轨道。因此, 可以直接在驱动引擎层编写输入卫星轨道的STK Command命令实现卫星轨道的仿真。
对于卫星姿态, 目前的总体文件中没有给出详细的数据供使用。因此, 需要通过仿真获取卫星的姿态数据, 生成卫星姿态数据文件, 再通过驱动引擎层加载姿态文件实现卫星姿态仿真演示。
卫星姿态文件的数据以姿态角的格式给出, 当取313转序[8]时的计算方法如下:
式中, θx为313转序下的3个欧拉角;ωx、ωy、ωz为卫星绕3轴转动的角速度。
卫星建立对日定向姿态的判断可以通过卫星太阳帆板的法向和卫星对太阳矢量的夹角来实现, 当2个矢量夹角为0° (方向重合) 时即实现对日定向。设太阳在惯性系中的矢量为
计算二者夹角余弦值Cz, sun为:
当Cz, sun=-1时, 表示卫星-Z轴对准太阳。
用以上方法仿真计算某卫星入轨后建立对日定向姿态的过程, 卫星体坐标系z轴与太阳的方向夹角余弦随时间的变化关系如图2所示。
4 结束语
试验任务模拟演示验证系统的实现, 使工况设计拥有了形象化手段和演示验证工具, 能够为决策指挥提供一定程度的可视化支持, 在海上航天测控任务中具有重要的应用价值。同时, 基于驱动引擎的分层设计思想为其他项目的开发也具有很好的借鉴意义。
摘要：为了给工况设计和指挥决策提供可视化平台和仿真验证手段, 设计模拟演示验证系统。根据STK/X整合模块的特点, 提出基于操作驱动引擎的软件分层设计, 把STK控件嵌入到应用程序中实现功能的集成。通过对软件各层设计分析, 梳理出系统实现所需要解决的问题。针对问题研究解决了STK/X应用技术、STK三维建模以及模型控制技术、火箭位置速度姿态的转换方法、卫星轨道姿态的转换方法等关键技术, 完成了系统设计开发工作。
关键词：模拟演示验证,STK/X,操作驱动引擎,嵌入式开发
参考文献
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[5]刘光明.基于多种软件平台的卫星动力学仿真研究[J].系统仿真学报, 2007 (19) :308-311.
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[8]章仁为.卫星轨道姿态动力学与控制[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1998.
系统工况 篇2
福建省特检院泉州分院：
兹有福建省大起机械制造有限公司 安装在我公司游艇生产车间，一台电动葫芦门式起重机 型号MHBS5-13.82A3D出厂编号ｔ。本起重设备的选型与使用工况匹配情况符合TSG Q0002－2008《桥式起重机安全技术监察规程》和合同要求。本单位保证不用于吊运熔融金属、熔融非金属或炽热金属等高温物体，不吊运有毒有害物品及其他危险物品，非防爆起重机，非绝缘型起重机。
特此证明！
使用单位：（盖章）安装单位：（盖章）
浅析螺杆泵工况诊断方法 篇3
【关 键 词】螺杆泵、采田、工况、诊断
【中图分类号】 F407.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0224-01
前言
随着螺杆泵在采油系统的应用规模不断扩大，因螺杆泵产生的故障问题也越来越多地暴露在我们面前，其中最主要的几种故障是：抽油管断脱，油管漏失，油管结蜡，螺杆泵漏失，转子磨损，定子橡胶溶胀，卡泵等。螺杆泵工况诊断分析方法的类型是丰富多样，其中主要包括憋压诊断法、电流诊断法和光杆受力诊断法三种。
一、憋压诊断法
憋压法诊断技术是利用憋压曲线来对螺杆泵采油系统的各种工况进行定性解释的。螺杆泵井采油系统的憋压分析是以关井后油压与时间的关系曲线为主要依据的定性分析方法。常用的三种憋压手段包括：
1）开机憋压（常规憋压）：是指油井在正常生产时，通过关闭生产闸门来提高油压的憋压方法。
2）关机憋压（高压憋压）： 是指油井在停止生产时，通过关闭生产闸门来提高油压的憋压方法。关机憋压通常是在油井经历了开机憋压处理，油压已经达到一定值后进行的后续憋压处理， 是一种在相对高压下进行憋压的方法。
3）停机憋压：是指在将正常生产的螺杆泵停转的同时关闭生产闸门进行憋压的方法。
现场试验时，首先需要在螺杆泵运行状态下，关闭回压闸门，测取一条压力与时间的关系曲线；然后，在停机状态下，用相同方式再测取一条压力与时间的关系曲线。最后，比较测得的两条憋压曲线的变化趋势，分析两条曲线中各种压力的变化规律中反映出来的各种螺杆泵井采油系统的工作状况信息。
憋压诊断法可以有效的分析出系统的四种常见工况： 正常工况、杆柱断脱、油管漏失、泵漏失。憋压法工况分析的主要优势在于其对所分析油井的各方面基础数据没有具体的要求，整个工况分析过程方便、快捷、简单、可靠，从而大大提高了工作效率。但其分析范围较窄，只能对油井工况作一些简单的分类处理，精细的工况诊断还是的依靠其他诊断技术。
二、电流诊断法
电流诊断法是通过观测电动机的电流值随着时间的变化情况来分析螺杆泵井采油系统的工况。其中电流指标的类型根据其值的范围主要分为：
接近电动机空载电流，工作特性是：（1）无排量，油套管不连通。（2）油管和套管连通，无排量或者排量较小。其故障形式依次为：（1）抽油杆柱断脱，定子脱胶。（2）油管断脱或油管严重漏失。
接近电动机正常电流，工作特性是：（1）排量较小，液面较浅。（2）排量较小，液面较深。其故障形式依次为：（1）油管漏失，定子严重磨损、漏失。（2）供液不足，含气量大。
明显高于电机正常运转电流，工作特性是：（1）排量降低，油压显著增高。（2）投产初期排量正常。（3）排量正常。（4）排量较小，油压正常。其故障形式依次为：（1）输油管线堵塞。（2）定子橡胶膨胀，过盈量增大。（3）抽油杆柱与油管内壁摩擦。（4）严重结蜡。
周期性波动电流，工作特性是：脉动性产液。其故障形式为：转子不连续转动，过盈量偏大。
可以根据这些电流指标来判断驱动电动机的负载情况，进而了解井口设备所承受的井下部件重量的情况。但是仅仅用电流数据时无法准确判断出系统的工况的。因此，电流法不能只关注于驱动电机的电流变化，它还需要和油井的排量、油压、动液面等因素相结合，来共同判断现实情况下螺杆泵采油系统的工作状况。
三、螺杆泵井光杆受力诊断法
螺杆泵井工况诊断的任务是研究螺杆泵井下设备（井下泵、油管、抽油杆、配套工具等）在举升介质过程中的工作特性的变化规律。因此，研究对象包括：被举升的流体、井下泵、抽油杆、油管及配套工具。为了简化诊断模型，根据油田实际情况，对螺杆泵井举升系统模型作如下假设：（1）油井为垂直或倾斜方向，无弯曲形变；（2）油管内流体为气液两相流；（3）油管均为两端锚定，无轴向形变；（4）抽油杆轴线与井筒轴线重合，抽油杆与油管无直接接触。
螺杆泵井工作时，杆柱的载荷主要来自两个方面：扭矩和轴向力。扭矩主要由三个部分组成，定转子过盈产生的初始扭矩、井下泵举升井筒流体产生的有功扭矩和杆液摩擦扭矩。轴向力来自四个方面：抽油杆自重、抽油杆在采出液中的浮力、采出液向上流动时对抽油杆向上的摩擦力、液体压力作用在转子上的轴向力。
当举升系统出现异常时，扭矩和轴向力的幅值和曲线会发生不同程度的变化。根据这一特点，可以对螺杆泵井的工况类型进行确认和分析。鉴于光杆扭矩和轴向力在螺杆泵井系统诊断中的重要作用，可用螺杆泵井专用测试仪在现场进行应用。该仪器可实现扭矩和轴向力的实时安全测试，并能在恶劣气候条件下使用，为螺杆泵井诊断提供了测试手段。
螺杆泵特性曲线的主要应用是计算出螺杆泵的工作参数，然后绘制其在典型的螺杆泵性能曲线图中的工作点，确定该点在螺杆泵特性曲线中的位置。一般的，将整个螺杆泵特性曲线分为最佳工作区域、一般工作区域和恶劣工作区域三个大的区域。在泵效最高点附近（一般取最高效率点的80%）处划两条竖线，两条竖线中间的区域为最佳工作区域、最佳工作区左边的是一般工作区域，最佳工作区右边的是恶劣工作区域。在整个生产过程中， 螺杆泵的工作点应保持在的最佳工作区域内。典型的螺杆泵性能曲线及其分区如图1所示。
当螺杆泵井采油系统正常工作时，光杆轴向力和光杆扭矩在稳定时，为平稳直线，且处于正常工况界限以内；而当其出现各种故障情况时，光杆轴向力和光杆扭矩对应的曲线则会出现不同程度的波动，所处范围也将不在正常范围之内。据此即可对螺杆泵井采油系统的工况类型进行有效的分析研究。根据长期试验和现场生产经验统计，将螺杆泵井采油系统正常工作压差设定在最大扬程值的30%处的压力与容积效率为65%处的压力点之间，并据此推算出正常工况对用的光杆轴向力和光杆扭矩的范围分别在之间和之间，其中、为对应的光杆轴向力和扭矩，而F为对应的光杆轴向力和扭矩。并根据螺杆泵系统在螺杆泵特性曲线中所处的区间，将其划分为：正常、杆断、结蜡或定子溶胀、参数偏大、参数偏小五个部分。
结束语
论述热水供热系统的水力工况 篇4
在热水供热系统运行过程中,往往会由于设计、施工、改建、扩建和调节等原因,使网路中流量分配与热用户所需流量不相符合,各用户之间的流量要重新分配。热水供热系统中,各热用户的实际流量与要求流量之间的不一致性称为水力失调。水力失调造成各热用户的供热量不符合要求,使热用户或供热房间出现冷暖不均的热力失调现象。
一个集中供热系统,特别是一个大的集中供热系统,要实现稳定运行和均衡供热的基本条件是保证管网的水力工况平衡。目前我们一些系统中存在的工作压力不能满足正常工作需要,热力站不能获得需要的压差,部分用户不热,或者前端用户压差高,流量超过设计值,而末端压差不足,流量低于设计值,因而造成近端用户过热,远端用户不热,就是系统存在水力工况不平衡的问题。
造成系统水力工况不平衡的原因是多方面的,下面将常见的几种分析如下。
1 恒压点压力变动
水泵型号、管网阻力系数均未发生任何变化。系统流量未有变化,即无水力失调现象,因此水压图形状不变,只是随恒压点压力变化而沿纵坐标轴上下平移。如图1所示,图中虚线代表原水压图,实线代表变动后的水压图。此时流量无变化,但系统压力却变化很大,可能造成水压不能满足系统运行的基本要求。
2 循环泵出口阀门关小
如图2所示某一热水供热系统,当关小循环泵出口处阀门时,网路的总阻力数增大,总流量将减小(为了便于分析,假定网路循环泵的扬程不变)。由于热用户1～5的网路干管和用户分支管的阻力数没有改变,因而各热用户的流量分配的比例也不变即都按统一比例减小网路产生一致的等比失调工况变化后网路的水压图如图3所示。图中虚线为正常工况下的水压图,实线代表循环泵出口阀门关小后的水压图。由于各管段的流量均减小,因而实线的水压曲线比原来的水压曲线变得平缓一些。各热用户的流量是按统一比例减小的。因而,各热用户的资用压差也是按相同的比例减小。
3 供热系统某一用户阀门开大
如图2所示某一热水供热系统,当某一用户如用户3阀门开大时,水压图的变化如图4所示,图中虚线代表正常工况下的水压图,实线代表工况变化后的水压图。当用户3阀门开大,则系统的总阻力数减少,系统总流量增加。Ⅰ管段动水压线变陡,1用户资用压头减小,流量也减小。Ⅱ干管流量增大,水压线变陡,2用户资用压头减小,流量减小。Ⅲ干管的流量增加最多,水压线斜率最陡,3用户流量增加。在3用户之后,4,5用户的流量将成比例地减小,Ⅳ,Ⅴ干管水压线变得平缓一些。根据分析,3用户阀门开大后,只有3用户流量增大,系统其他用户流量都将减小。3用户以后的各用户流量成一致的等比失调。3用户以前各用户流量成一致不等比失调,离3用户越近的用户,水力失调度越大。
如果3用户阀门关小,水利工况的变动有类似情况,不同的是3用户的流量减小,其他用户流量增加。其他用户的阀门的开大和关小,其变动水力工况也可通过类似的定性分析。
4 供热系统某一用户阀门关闭
如图2所示某一热水供热系统,当一用户如用户3阀门关闭时,水压图的变化如图5所示,图中虚线代表正常工况下的水压图,实线代表工况变化后的水压图。当3用户阀门关闭,则系统总阻力数增加,系统总流量减小。从热源到用户3之间的供水和回水管的水压线将变得平缓一些,如假定网路水泵的扬程不变,在用户3处供回水管之间的压差将会增加,用户3处的作用压差增加相当于用户4和5的总作用压差增加,因而使用户4,5的流量按统一比例增加,并使用户3以后的供水管和回水管的水压线变得陡一些。
在整个网路中,除用户3以外的所有热用户的作用压差和流量都会增加,出现一致失调。对于用户3后面的用户4和5,是一致等比失调。对于用户3前面的热用户1和2,是一致不等比失调。
5 供水干管上阀门关小
如图2所示某一热水供热系统,当干管上阀门如阀门c关小时,水压图的变化如图6所示,图中虚线代表正常工况下的水压图,实线代表工况变化后的水压图。当干管上阀门节流,则系统总阻力增加,系统总流量减小。供水和回水管的水压线将变得平缓一些,并且供水管水压线将在c点出现一个急剧的下降。
水力工况的这个变化,对于阀门c以后的用户3,4,5,相当于本身阻力数未变而总的作用压力却减小了,同时流量也按统一比例减小,出现一致等比失调。对于阀门c以前的用户1,2,可以看出用户流量将按不同的比例增加,它们的作用压差都有增加但比例不同,这些用户将出现一致不等比失调。
对于全部用户来说,流量有增有减,整个网路的水力工况就发生不一致失调
6 热水网路未进行初调节
由于网路近端热用户的作用压差很大,在选择用户分支管路的管径时,又受到管道内热媒流速和管径规格的限制,其剩余作用压头在用户分支管路上难以全部消除。如网路未进行初调节,前端热用户的实际阻力数远小于设计规定值,网路总阻力数比设计的总阻力数小,网路的总流量增加。位于网路前端的热用户,其实际流量比规定流量大得多。网路干管前部的水压曲线,将变得较陡。而位于网路后部的热用户,其作用压头和流量将小于设计值。网路干管后部的水压曲线将变得平缓一些。由此可见,热水网路投入运行时,必须很好地进行初调节。其水压图的变化与图4类似。
以上简单介绍了几种热水供热系统水力工况变化对系统水力失调的影响。故掌握了热力网路各热用户的流量及其压力、压差的变化规律,就可以合理地进行网路的初调整和运行调节。说明水力工况分析对热水供热系统的运行管理具有很重要的指导作用。
摘要：介绍了热水供热系统供热质量与水力工况之间的重要联系,结合造成系统水力工况不平衡的原因,分析了几种热水供热系统水力工况变化对系统水力失调的影响,对热水供热系统的运行管理具有一定的指导作用。
关键词：热水供热系统,水力工况,水力失调
参考文献
[1]贺平,孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.
多工况下客车车身骨架轻量化研究 篇5
多工况下客车车身骨架轻量化研究
建立某全承载式客车车身骨架有限元模型,在保证车身强度和刚度条件下,提出轻量化设计方案,达到了车身骨架减轻重量的目标.
作 者：孙立君 谭继锦 蒋成武 储昭淼 SUN Li-jun TAN ji-jin JIANG Cheng-wu CHU Zhao-miao 作者单位：合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥,230009 刊 名：汽车科技 英文刊名：AUTOMOBILE SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(3) 分类号：U469.1 关键词：客车车身 有限元法 刚度与强度分析 轻量化研究系统工况 篇6
关键词：Cruise；实测行驶工况；油耗分析
中图分类号：U462 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）04-0045-04
Fuel Consumption of Measured Driving Conditions Based on Cruise
MAO Wen-juan1，SHI Qin2，LI Ling-ling1
（1.School of Mechanical and Automotive Engineering，Hefei 230009，China；
2.School of Transportation Engineering，Hefei 230009，China）
Abstract:Automobile driving conditions reflect the relationship between speed and time， which is widely used in the simulation of bench test and road test.AVL Cruise can simulate a variety of driving conditions in accordance with the specified procedures， including transient non-stable condition， which can predict the vehicle power and fuel economy under various conditions.However， there is a big difference between the current condition and the actual path operating conditions.So the measured fuel economy has some discrepancy with the actual situation.Firstly，the local data of driving conditions in Hefei was collected.And then was syntheticed，and imported them into Cruise.At last，Hefei-based Cruise driving conditions database was formated.Contrastive simulation of fuel economy was made，which makes a basis for follow-up optimal design of transmission.
Key words:cruise；measured driving conditions；fuel consumption
汽车行驶工况是在针对某一类型车辆（如轿车、轻型车、重型车等）在特定环境（如城区、郊区）驾驶方式的车速—时间历程。汽车行驶工况在仿真计算进行各种台架试验和道路试验代表时被广泛使用，其可以作为汽车性能评价的依据［1］。
不同国家或地区由于道路交通和车辆状况的不同，具有不同的行驶工况。美国、欧洲、日本是汽车排放法规非常完善的国家（地区），它们的行驶工况也较为成熟。如美国的FTP75、欧盟ECE15、日本的10－15工况。我国迄今为止还没有普遍接受的标准行驶工况，现在使用的测试循环是ECE15工况［1］。该工况与我国具体城市的实际道路汽车运行状况存在着较大差别，因此在该工况下测量的燃油经济性与实际工况有较大出入。如同一款车根据ECE15工况测量的结果为6.0 L/100 km，但在合肥市区的实测结果为7.2 L/100 km，其差异则来自于工况的不同。因此，建立本城市或地区的行驶工况，对获取更准确的排放污染数据和制定出更科学的控制对策有着重要的意义。
此外，在进行汽车传动系统的最优匹配时，传统的方法是根据汽车的几个极限工况要求，如最高车速、最大爬坡度等来选取发动机和进行参数匹配［2］。但汽车实际运行时，很少处于极限工况，按传统方法选取的发动机不一定能保证与汽车常用行驶工况进行合理的匹配。因此，在进行动力匹配时有必要对汽车常用行驶工况进行研究。
AVL Cruise的一个典型应用是对车辆传动系统和发动机的开发，它可以计算并优化车辆的燃油经济性、排放性、动力性（原地起步加速能力、超车加速能力）、变速箱速比、制动性能等，其模块化的建模理念使得用户可以便捷的搭建不同布置结构的车辆模型。Cruise自带的行驶工况共有50多种，其中包括手动挡和自动挡。
1合肥市行驶工况开发
对城市汽车行驶工况的开发，大致经过如下5个步骤［1］：调研、试验准备、数据采集、数据分析和工况合成。
1.1 调研
行驶工况要能真实反映城市的交通特性，必定受城市的地域分布、交通条件、道路等级、交通强度等的影响［3］。所选道路必须能综合反映该城市道路的整体交通情况。因此首先要对该城市交通特征进行调研，制定出试验方案以确定试验线路、试验时间等测试对象。
1.2 试验准备
试验方案确定之后，主要进行试验设备的安装和测试。本实验主要的试验设备有：测试车辆、AM-2600S机动车道路实验数据处理系统和AM-400电喷式汽油机流量传感器组成。首先选择一条代表性道路进行初步测试阶段，测试仪器有无信号、信号正常与否、信号的稳定性、设备安装的牢固性等等。再进行上路初步测试并采集数据，随之检验所采集的数据是否正确，若正确则进行下一阶段的工作；若不正确，则进行调整和修改，直到完全正确为止［1］。
1.3 数据采集
用安装在试验车辆上的车载数据采集系统进行实车数据采集，采集的数据是构建车辆行驶工况所需要的原始数据。试验数据主要包括车速、行驶时间、燃油消耗量等数据，仪器采样频率为1 Hz /s。
1.4 数据分析和工况合成
试验所测的数据表现为速度—时间的函数关系。实际运行中则是由无数的加速、减速、匀速和怠速的运动状态组成。在构建行驶工况时，为准确表现完整的车辆运动过程，我们将其定义为一个怠速开始到另一个怠速开始的运动片段，组成包括平均速度、最小速度、最大速度、平均加速度、最小加速度及最大加速度［4］。于是整个行程被划分为很多这样的片段，称为运动学片段。将这些片段和特定的交通状况联系起来，并按照其大小进行合理的分类，运用统计理论就可以构造合理的代表工况。图1为合成的合肥市代表工况。
2 Cruise实测行驶工况的二次开发
在Excel行驶工况构建完成的基础之上，可以在Cruise中构建合肥市典型的行驶工况。打开Cruise可以发现所选工况位于Project Data/Project/Task Folder/Cycle Run/Profile中，则到后台安装档Profiles中找到相关档，其中的每个工况与前台对应。
2.1 建立合肥市典型工况的特征数据库
任意打开一个行驶工况，可以在其Table editor中找到其特征数据库，即特征数据。图2为合肥市典型工况特征数据库。
在后台Profiles档中新建hefei.pro档，编写相应的程序代码，最为关键的是合肥市典型工况数据库的输入。根据TXT中内容可知，每一列对应的为：时间、车速、挡位、换挡时间、启动信号、允许最小速度和最大速度等。根据上文由试验得出的合肥市典型工况的数据，依次将这些数据输入并存档，在Cruise中合成的合肥市典型工况见图3。
3 工况对比燃油经济性仿真
用奇瑞A1进行hefei和NEDC两个工况的对比仿真，验证工况的准确性，为后续根据合肥市工况对汽车设计传动系优化提供依据。奇瑞整车性能参数见表1。
仿真的结果为：hefei工况下百公里油耗为5.64 L/km；NEDC工况下百公里油耗为5.97 L/km。分析同一辆车不同工况下产生不同结果的原因，就是不同工况下对应的不同车速和加、减速分布。在汽车使用条件的反映则是由于不同工况下功率利用率的不同，导致燃油经济性的差异。
图4、图5中转速最大利用率区域大约为10%，最小利用率区域约为5%。两个区域间的过渡代表利用率越来越小。从图4对应的合肥市实测工况功率利用时间分布可以看出，由于整个工况分布平均车速较低，导致整个工况中转速利用率最高的区域集中在怠速区域，与之不同的是NEDC工况中除了怠速区域，2 400 r/min、3 000 r/min、3 500 r/min也成为利用率最高的区域。
4 结 论
行驶工况是Cruise进行动力性和燃油经济性仿真的基础。不同国家或地区由于道路交通和车辆状况的不同，具有不同的行驶工况。但目前的工况与我国具体城市的实际道路运行状况存在较大差别，因此所测量的燃油经济性与实际情况有较大出入。本文根据合肥市道路交通的具体情况，对合肥市行驶工况进行了开发，同时在Cruise中建立了合肥市实测工况，为后续获得本地更准确的油耗和排放仿真数据打下基础，具有很强的实用意义。
参考文献:
［1］ 张锐.合肥市道路行驶工况的开发与研究［J］.汽车科技，2009， （05）:14-18.
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［3］ 朱西产，李孟良，马志雄，等.车辆行驶工况开发方法［J］.江苏大学学报，2005，（02）:110-113.
系统工况 篇7
混合动力汽车与常规的汽车动力系统存在很大差异,能够将多种动力供应形式相互结合,这种混合动力系统能够节省汽车的油品损耗,并使用清洁能源逐渐的替代油品使用,节省能源的同时也可以解决污染排放的问题。工况法能够将汽车发动机部分的能源使用情况进行对比,按照汽车设计阶段所应用的能源对比检测情况来进行,更深入地对混合动力汽车的动力系统进行评估,包括能源损耗情况,运行使用后的排放情况,通过这种对比可以更深入地了解到在基层中是否存在需要进一步完善的内容,并在混合动力汽车设计阶段采取框架优化的方法来进一步解决。工况匹配法包含了众多的检测内容,例如混合动力汽车在不同荷载情况下的瞬时动力情况,是混合动力汽车发生的重要基础。
2 理论匹配法
2.1 单动力装置车辆动力系统匹配
该种动力系统匹配方法,是根据常用的技术性方法来进行的,会确定混合动力汽车明确的使用需求标准,并在此基础上进行更深入地控制研究,将所得到的参数带入到计算公式中,最终得到与汽车动力标准相匹配的动力系统参数体系[1]。P在公式中会代表混合动力汽车行驶期间的总功率,分别包含了汽车正常行驶、载重行驶以及爬坡行驶时对动力系统的要求,并将各项动力参数分别求出后相加求和,判断在单动力装置车辆设计时,混合动力系统需要满足的使用需求。行驶期间还会产生一部分能源损耗,会通过Paux来进行表示,损耗主要是由空气摩擦导致,因此在计算时可以考虑空气所带来的阻力,将其作为计算期间的具体参数。
2.2 双动力装置车辆动力系统匹配
双动力装置中,由主动力系统与辅助动力系统共同组合而成,正常形式时主动力系统会导通,并向汽车行驶提供动力。但遇到突发情况时,例如在爬坡阶段,需要配合更高的动力系统支持,此时辅助装置会自动导通并提供足够的瞬时动能,达到理想的使用效果,这样混合动力汽车在任何路况上都能够确保稳定行驶,不会影响到使用安全。具体的计算公式如下所示:
其中Ps表示在稳定状态下汽车行驶消耗的功率,也就是混合动力汽车主动力系统的功率情况,将常规形式的功率损耗与风力阻碍带来的损耗功率相加,便能够对主动力系统有完善地了解。PT是瞬时状态下辅助动力系统在短时间内导通并提供动能时的系统参数变化情况,对其进行计算需要将总功率减去公式1中计算得到的稳态动力系统匹配参数。最终所得到的结果中已经去除了阻碍带来的能量损耗,因此能够直接应用在系统参数配合方面,使得汽车的混合动力系统设计能够得到更好地配合。
3 工况匹配法的应用
在混合动力汽车中应用这种研究方法,首先要对基础部分的参数进行全面了解,观察车辆在进行动力系统设计时,是否存在需要进一步完善的内容,将所得到的计算结果与试验所得到的参数进行对比,这样可以在短时间内判断混合动力汽车的动力系统设计是否达到了车辆使用安全规定标准。计算车辆在不同状态下的发动力动力提供参数情况,在此基础上进行全面地参数对比分析,通过这种方法可以帮助技术人员明确在设计理念中需要进一步完善的内容,并促进管理计划在现场得到更好地落实应用。
混合动力汽车中,电能是常用的能源之一,通过电池来将电能存储在其中,与传统的汽车动力提供形式相比较,增加了很多的新内容,也能够更好地适应使用期间需要继续深入完善的内容,包括对电池蓄电能力标准的选择,是否在形式期间可以达到预期的节能指标,以及在系统中是否存在排放污染物质超标的情况[2]。混合动力汽车在我国正处于研发推广的状态,设计阶段也是十分严谨的,任何一项参数对比误差问题,都有可能会影响到系统功能的正常实现,最终造成严重的质量安全隐患问题,导致混合动力汽车不能在汽车行业中迅速地推广。开展工况匹配法来对汽车的综合指标进行评价是十分有效的,能够帮助继续深入地提升使用安全性。
4 结束语
综上所述,工况匹配法兼顾了目标工况和动力性指标对动力系统的要求,既能有效减小发动机的尺寸,又具有良好的节油效果。工况匹配法不仅适合以国内典型城市公交循环为目标工况的混合动力汽车的动力系统匹配,而且也适合以其他单个循环或多个循环为目标工况的混合动力车辆的动力系统匹配,所以对混合动力车辆动力系统的设计和研究具有一定的现实意义。
摘要：在混合动力汽车中,应用工况匹配法来对汽车的行驶情况进行深入研究,有助于实现更理想的动力系统优化设计计划,为汽车投入使用后提供安全保障。文章重点针对混合动力汽车中开展动力系统工况匹配法的具体形式进行介绍,从理论计算与实践应用需要注意的内容来进行。
关键词：混合动力汽车,动力系统,工况匹配
参考文献
[1]季新杰,李声晋,方宗德.单轴并联式混合动力汽车动力系统参数匹配的研究[J].汽车工程,2011,33(3):188-193+202.
系统工况 篇8
1.1 CAN总线
CAN (Controller Area Network) 总线是一种有效支持分布式实时控制串行通信网络现场总线。CAN现场总线接口的电器特性是:驱动器无负荷时输出电压为±5V, 有负荷时输出电压为±1.5V, CAN总线接口的驱动节点数目可达110个。CAN总线主要特点:多主工作方式, 网络上任意节点间通信不分主从, 方式灵活;采用非破坏性总线仲裁技术, 网络中的节点可分若干优先级;采用短帧结构, 传送时间短;通过报文滤波即可实现点对点、一点对一点及全局广播几种方式收发数据, 无需调度。CAN核心模块基于CAN2.0B的协议执行对CAN帧的发送和接收。
1.2 SJA1000控制器
SJA1000是一个独立的CAN控制器。SJA1000兼容PCA82C200及其工作模式, 即Basic CAN模式;具有扩展的接收缓冲器, 64字节的FIFO结构;支持CAN2.OB;支持11位和29位识别码;位速率可达1Mbit/s;24MHz的时钟频率;编程的CAN输出驱动配置;温度范围 (40～+125℃) 。SJA1000支持直接连接两个系列单片机80C51和68XX。
1.3 串行通信RS232口
80C51单片机自带有串行通信端口, 利用该端口实现控制单元间的通信。
1.4 接口驱动芯片PCA82C250
接口驱动芯片82C250实现与CAN总线节点间的数据收发, 实现CAN总线物理层功能。
1.5 CAN协议通信格式
CAN协议通信格式中有数据帧、远程帧、出错帧和超载帧四种帧格式。其中数据帧和远程帧的发送需在CPU控制下进行, 而出错帧和超载帧的发送则是在错误发生或超载发生时自动进行。
一个完整的数据帧格式, 仲裁场、控制场、数据场则必须由CPU控制给出, 其他数据位都由CAN控制器发送数据时添加。SJA1000写出发送缓冲器的TXID0、TXID1即设定了相应的仲裁场和控制场。TXID0即为仲裁场的高8位, TXID1的高3位为仲裁场的低3位, 仲裁场共11位。TXID1的第5位为RTR位, 即远程请求位, 在数据帧中为“0”;TXID1低四位标示数据场所含字节数的多少, 称为DLC。RTR与DLC共同构成控制场。发送的数据组成数据场, 最多小超过8个字节。远程帧与数据帧的形式差别在于没有数据场。除此形式上的差别外, 在远程帧中RTR位须置“1”, 表示请求数据源节点向它的目的节点 (即发送远程帧的节点) 发送数据。源节点接收到该帧后, 把要发送数据用数据帧发给目的节点, 完成数据请求。CRC场与ACK场都是在低层次上为提高传输的可靠性而自动进行的。任何帧与帧之间是帧间空间。
2 设计实例
本设计选用单片机AT89C51应用于CAN总线网络系统中, 用以满足设计要求。
2.1 整体设计思路
选用SJA1000与AT89C51芯片设计具有通用性的工业测控系统, 系统的结构如图1所示。
CAN总线是多主总线, 理论上任何一个节点都叫以作主节点。在本系统中设置与上位PC机相连的节点1和节点2为上位节点, 其它节点为底层节点。在这个简单任务系统中, 设置上位PC机, PC机通过串口与节点上的CPU通信, CPU再与CAN控制器SJA1000通信, 实现信息在CAN BUS上的发送与接收。节点1与节点2的结构相同, 而底层节点根据应用的不同具有不同的功能。但它们都具有与CAN BUS通信的能力, 上传数据和接收数据。
2.2 电路原理
系统的电路原理图如图2所示。SJA1000地址/数据复用总线同AT89C51的P0口相连, MODE引脚接高电平时选择Intel模式, AT89C51的时钟信号由CLKOUT提供。为了提高总线的驱动能力, 在SJA1000与CAN总线之间加PCA82C250总线驱动芯片, 8X25完成SJA1000与物理总线间的接口。
AT89C51通过MAX232与PC机串行通信。设置SJA1000工作于Intel模式, 由PC机发送的数据写入AT89C51, 再通过PO口及控制信号将数据写入SAJ1000并通过CAN收发器发送。接收数据是通过中断进行的, CAN BUS的数据经CAN接口芯片PCA82C250接收并写入SJA1000的RXFIFO, 然后通过中断提请CPU读取。读取的数据由RS232口上传送给PC机。
本设计选择8X250芯片, 是因为其具有高速性, 具有抗瞬间干扰保护总线的能力, 具有降低射频干扰的斜率控制。它可以与110个节点相连, 防止电池与地之间发生短路, 当某一个节点掉电时, 不会影响总线。
3 CAN通信软件设计
软件设计主要分为SJA1000初始化程序、发送程序设计、接收程序设计、A/D采样控制程序、执行机构控制程序和控制算法程序等, 限于篇幅, 此处仅讨论以下程序。
3.1 SJA1000初始化程序设计
AT89C51上电或复位后, 调用复位程序给SJA1000的复位端RST信号, 使SJA1000进入复位模式。初始化程序主要包括: BasicCAN模式/PeIiCAN模式选择;使能CLKOUT及输出时钟频率选择;旁路CAN输入比较器选择;TX1输出接收中断输出选择;接收报文选择;采样数量选择;输出模式配置选择等。
SJA1000初始化程序具体程序内容不赘述。但要注意:SJA1000初始化程序, CR为1, 允许访问寄存器, 否则寄存器不使能。只有接收寄存器为空, 满足下述条件时, 报文可被正确地接收。接收代码位和信息识别码的高8位相等, 且与接收屏蔽位的相应位相或为1, 则报文被接收。且须注意, 系统中所有节点的BTR0和BTR1的内容都应该相同, 否则将无法进行通信。
3.2 发送程序设计
单片机将要发送的报文送到SJA1000发送缓冲区。
然后将SJA1000命令寄存器的发送请求标志位置位, 发送过程由SJA1000独立完成。在新报文写入发送缓冲区之前, 必须先检查状态寄存器的发送缓冲器状态标志, 若为1则发送缓冲器被释放, 可将新的报文写入发送缓冲器, 否则, 发送缓冲器锁定, 新报文不写入。
3.3 接收程序设计
报文接收由SJA1000完成。接收的报文通过接收滤波器放在FIFO中, 第1条报文进入接收缓冲器, 由状态寄存器的接收缓冲器状态标志位和接收中断标志位标出。单片机从接收缓冲器取走1条报文后, 通过置位SJA1000的命令寄存器的释放接收缓冲器的标志位来释放接收缓冲器。需要指出的是:当释放接收缓冲器后, 接收中断标志将被清除, 队列中的下一条报文进入接收缓冲器并将会产生新的中断。
4 结束语
CAN总线己在先进汽车上得到广泛的应用, 使得汽车控制单元能够通过CAN总线共享信息和资源, 达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和可维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的。本系统可应用于工矿企业生产系统的车辆工况测量控制中, 能够提高生产的安全性和系统运行的可靠性。
参考文献
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[4]李伟, 付亮.CAN总线技术及其在现代汽车中的应用[J].中国汽车制造, 2006 (7) .
系统工况 篇9
关键词：机场供油管道,工况模拟,SPS瞬态分析,仿真系统
1 概述
1.1 津京航煤管道介绍
中国航油天津-北京输油管道 (天津塘沽南疆港首站至北京首都国际机场) 是中国航空油料集团公司的一条长距离成品油顺序输送管道, 全长185km, 设计输油能力为325×104t/a。
1.2 SPS简介
SPS全称Stoner Pipeline Simulator, 是一个功能强大的软件, 它能准确分析和预测各种液体和气体管道系统。SPS能模拟几乎任何构造的管和设备的工作特性, 同时能预测实际管道系统中压力和流速的瞬态变化。在生产实际中SPS被广泛应用, 分析管道流体的瞬态过程, 以解决设计和运行问题。
1.2.1 SPS使用情况简介
在安装SPS后, 就可以使用它进行各种管道的模拟分析。要对管道进行模拟, 首先要建立一个管道系统的模型。在SPS中建立的模型的方法有两种, 一是使用SPS自带的建模工具 (model builder) , 二是使用记事本直接编辑INPREP文件。
1.2.2 使用SPS自带的建模工具建立模型
SPS自带的建模工具 (model builder) 是一个操作简便的可视化工具软件, 它提供多种管道及设备的标准模型, 只要按照所需的管道模型添加必要的设备即可。
1.2.3 使用记事本直接编辑INPREP文件
INPREP文件是一个ASCII text文件, 它包括模型中的所有管道、设备、流体的工作特性及工作状态。INPREP文件可以使用windows操作系统自带的记事本编辑, 操作简单快捷。但由于INPREP文件中对不同设备的定义有其特定的格式要求, 所以对初学者来说难度较高。
1.2.4 使用模型
在定义完模型后, 就可以利用模型进行模拟分析。运行模型有两种方法, 一是使用建模工具 (model builder) , 二是使用SPS主程序。这两种方法的运行结果完全相同。
对模型中的设备进行操作控制也有两种方法:一是在模拟运行的图形输出对话框上有显示有“running”的命令输入窗口, 可以直接输入命令;二是编辑INTRANS文件, 可以在INTRANS文中直接插入启泵、停泵、开阀、关阀等命令, 及命令执行的时间。
1.2.5 分析数据
SPS提供强大的数据记录读取功能, 可以实时监控所有设备的压力、流量等信息, 也可以图形的方式输出某一设备的全程压力变化等信息。
2 SPS计算模型的建立
2.1 准备建立模型
使用SPS自带的模型建立工具 (model builder) 建立模型。运行model builder, 建立一个新模型命名为water。
2.2 建立管道模型
津京输油管道实际上是一条复杂的长输管道, 但为了方便操作、控制模型, 建立简化的管道模型。简化过程主要是简化模型中的站内管线和一些不影响模型模拟运行的设备。模型主要包括:塘沽首站油罐、油罐出口阀、泵、泵配套阀, 塘沽至天津管线、泄漏点, 天津中间站分输点、泵、泵配套阀, 天津至北京管线、泄漏点, 北京末站油罐、油罐入口阀。
2.3 建模中需要注意的问题
2.3.1 海拔
两个连续设备的海拔要相一致, 如连接在同一节点node的泵和管线的海拔要相同。2阀系数。
系统默认的截止阀的关阀系数CVC不是0, 这就意味着即使主管线上的截止阀是关闭的, 管道中的流体还会在压差的作用下流动。这里需要把关阀系数CVC改成0。
2.3.2 泵转速的设置
泵转速SPEED的系统默认设置为1000RPM, 即每分钟1000转。而我国生产使用的泵都为定2980RPM, 则最高效转速RPM-BP也设置为2980RPM。
2.4 调试模型
2.4.1 定义INTRANS文件
不管是使用SPS自带的建模工具model builder还是使用INPREP文件建模, 在模型建立完成后, 模型都不能马上运行, 首先要定义INTRANS文件中的路径。油品从塘沽首站油罐流出进入泵站, 在进入塘沽至天津的管线, 经天津站泵站加压后流向北京。
2.4.2 检查模型
使用SPS自带的模型建立工具model builder中的按钮, 检查所建模型是否存在错误。
如果存在错误error, 可以点击error查看并改正错误, 如果存在警告warning, 一般可以忽略继续运行模型。
2.4.3 试运行模型
SPS实用教程中说, 使用SPS自带的模型建立工具model builder和使用SPS主程序运行模型的结果是一样的。在SPS自带的模型建立工具model builder中单击或在SPS主程序中单击都可以运行模型。
使用SPS主程序运行模型时, 点击option, 可修改显示输出窗口的背景和文字的颜色, 方便查看。
2.4.4 模拟结果输出
在点击显示窗口上的show按钮, 弹出select device对话框。
左边栏中有所有设备的分类, 点击分类, 右边栏中就会出现相应所有同类设备的名称, 选择要查看的设备名称即可查看该设备的所有实时运行数据。
3 机场供油管道运行仿真系统开发
3.1 界面设计
3.1.1 VB概况
“Visual”指的是开发图形用户界面 (GUI) 的方法。不需编写大量代码去描述界面元素的外观和位置, 而只要把预先建立的对象add到屏幕上的一点即可。如果已使用过诸如Paint之类的绘图程序, 则实际上已掌握了创建用户界面的必要技巧。
“Basic”指的是BASIC语言, 一种在计算技术发展史上应用得最为广泛的语言。Visual Basic在原有BASIC语言的基础上进一步发展, 至今包含了数百条语句、函数及关键词, 其中很多和Windows GUI有直接关系。专业人员可以用Visual Basic实现其它任何Windows编程语言的功能, 而初学者只要掌握几个关键词就可以建立实用的应用程序。
数据访问特性允许对包括Microsoft SQL Server和其它企业数据库在内的大部分数据库格式建立数据库和前端应用程序, 以及可调整的服务器端部件。
有了Active X技术就可使用其它应用程序提供的功能, 例如Microsoft Word字处理器, Microsoft Excel电子数据表及其它Windows应用程序。甚至可直接使用VBP或VBE创建的应用程序和对象。
Internet功能强大, 使得您很容易在应用程序内通过Internet或Intranet访问文档和应用程序, 或者创建Internet服务器应用程序。
已完成的应用程序是使用Visual Basic虚拟机的真正.exe文件, 您可以自由发布。
3.1.2 界面设计
用户界面是一个应用程序最重要的部分, 它是最直接的现实世界。对用户而言, 界面就是应用程序, 它们感觉不到幕后正在执行的代码。不论花多少时间和精力来编制和优化代码, 应用程序的可用性仍然依赖于界面。
设计一个应用程序时, 需要做出有关界面的若干决定。应该使用单文档还是多文档样式?需要多少不同的窗体?菜单中将包含什么命令?要不要使用工具栏重复菜单的功能?提供什么对话框与用户交互?需要提供多少帮助?这些都是设计一个界面前应该考虑的问题。
在开始设计用户界面之前, 需要考虑应用程序的目的。经常使用的主要应用程序, 其设计应该与只是偶尔使用的不同。用来显示信息的应用程序与用来收集信息的应用程序的需求不同。
预期的用户也应该影响设计。目标是针对初学者的应用程序, 它的设计要求简单明了, 而针对有经验的用户却可以复杂一些。读者所使用过的其它应用程序也会影响他们对应用程序操作方式的期望。如果计划发布到全球, 那么语言与文化也是设计所必须考虑的部分。
3.2 程序设计
3.2.1 VB中Active X部件
通过使用Active X部件创建自己的应用程序, 都可以实现。Active X部件是一段可重复使用的编程代码和数据, 它是由用Active X技术创建的一个或多个对象所组成。应用程序可以使用现有的部件, 比如包含在Microsoft Office应用程序中部件、各种各样制造厂商所提供的代码部件、Active X文档或Active X控件 (通常称为OLE控件) 中含有的部件。或者, 如果您有Visual Basic专业版或企业版, 就能开发自己的Active X控件。
对于支持对象链接和嵌入的部件, 可以通过部件的可视界面, 在自己的应用程序中插入对象, 而不必写任何代码。通过使用OLE容器控件或在工具箱中添加对象类, 可以在自己的应用程序中插入OLE-enabled对象。
3.2.2 VB编程连接SPS
要将VB连接到SPS, 首先要建立sps Data Server2, 把Regsvr32和sps Server2.dll这两个文件找到并放置与同一个文件夹下, 进入MS-DOS环境, 输入Regsvr32 sps Server2.dll回车, 这时sps Data Server2已经建立。
sps Data Server2是一个连接SPS与VB的自动的服务器, 如果连接到sps Data Server2, 它就允许你在窗体下建立模型, 并且可以在窗体下运行。
3.3 VB与SPS同步运行
3.3.1 默认状态下 (阀门全开、瞬态)
当SPS后台运行的时候, 前台界面可以显示相同的数据, 而且随着压力和流量的逐渐增大后台运行的SPS数据会逐渐增大, 位于前台的VB界面的数值也会按同样的数值增加, 说明VB界面准确的反映出了SPS计算出的结果。
3.3.2 稳态
当SPS运行达到稳态的时候, 各个阀门和泵的数据都与SPS运行数据相同, 而且随着流态由瞬态流动到稳态, 各个阀门及泵的参数保持不变, 随着时间的推移, 两组数据都没有变化, 更加说明了这时的SPS已经与VB界面的连接是成功的。
3.3.3 开关阀后参数变化
通过对上述阀门开关, 可以控制全线的运作同时监视各个工况的运行, 从上面的数据可以看出, 即使阀门改变数据也是随着SPS的运行而计算出来的, 不会出现错误, 当点击关闭阀门时, 阀门的图案发生变化, 告知调试者这个阀门已经关闭, 当开启阀门时, 图标又变回原状。
通过对上面的几次工况运行可以看出, 通过VB界面可以达到控制整个管线运行以及对管线全线监控的目的。
3.3.4 仿真系统的应用
进入运行界面, 点击运行可以看到各个泵和阀的参数变化, 如果要停止可以点击暂停键, 这时可以看到每个泵和阀的相应参数。开关泵操作同样在界面上进行。
通过对各个泵的开关我们可以控制全线的运行, 通过点击每一个泵的控件, 我们可以看到相应的参数发生的变化, 全线一共可以控制四台泵, 由于TJM2、TGS2、TGM3为备用泵, 所以开始运行的时候这几台泵的流量都约为0, 由于截止阀和调节阀在运行过程中参数变化可以通过泵的进出口压力的变化读出, 而且各个阀门的参数都可以通过泵的显示读出。泄漏阀门可以通过泵的读数读出也可以通过界面的显示看出, 调节阀的读数也可以通过泵的显示或者界面来直接读出, 通过暂停按钮可以显示每一个时刻所有控件的参数。
4 结论
津京输油管线建设初期是为了保障北京机场、天津机场航煤的使用而建, 随着社会的发展进步, 民航业也在快速的发展, 怎样在现有的管道设备基础, 提高管线的运输能力和效率成为管道运营部门的首要任务。
SPS全称Stoner Pipeline Simulator, 作为石油储运行业内技术成熟且被广泛应用的软件, SPS有着十分强大的功能, 它能准确分析和预测各种液体和气体管道系统。SPS能模拟多种管到和设备的工作特性, 同时能预测实际管道系统中压力和流速的瞬态变化。使用SPS分析管道流体的瞬态过程, 以解决设计和运行问题。
参考文献
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系统工况 篇10
目前, 关于污水源热泵系统的优化研究大部分都是在额定工况下或单一定工况下进行的, 热泵的制冷 (热) 量和入口水温也都设为定值[1,2,3]。实际上, 随着外界气象参数及室内热源的变化, 冷热源温度和建筑物冷热负荷不断变化, 热泵的运行工况也随着不断的变化, 同时建筑负荷要求系统具有较好的容量控制方式以满足实际需求。按照目前大多数的设计习惯, 热泵系统绝大部分时间都是在部分负荷下运行的[4]。由于不同工况下部件特性及冷热源温度变化等因素的影响, 在单一工况下或标准工况下得到的系统性能最优结构, 不一定能保证全年运行范围内都有较高的运行效率。而以热泵全年运行效率最高为最优化系统结构的评价标准不仅权衡了全年不同工况下运行效率的影响, 也符合节能原理。在建立在热泵系统制冷与供热运行仿真模型基础上, 通过采用约束直接搜索法[5], 研究污水源热泵系统换热面积的最优分配, 实现整个系统的全年运行效率的优化设计。
1 污水源热泵系统性能仿真
根据污水是否直接进入到热泵机组的蒸发器或冷凝器, 污水源热泵系统分为直接式和间接式两种, 鉴于到目前为止, 尚未有新型高效的直接式污水热泵机组, 系统设计时仍采用间接式。污水源热泵间接式系统的数学模型包括六个子模型, 分别是蒸发器模型、冷凝器模型、压缩机模型、热力膨胀阀模型、水泵模型和污水—中介水换热器模型。制冷剂为R134 a。
1.1 蒸发器模型
间接式污水源热泵系统中, 热泵机组采用满液式蒸发器。其模型方程如下。
能量方程
Qe=GR (he, 2-he, 1) =Gece (te, 1-te, 2) (1)
传热方程
Qe=KeFe (LMTD) e (2)
式中 Qe——蒸发器的换热量, kW;
GR——制冷剂的质量流量, kg/s;
he, 2——气体制冷剂蒸发器出口处焓值, kJ/kg;
he, 1——液体制冷剂蒸发器入口处焓值, kJ/kg;
Ge——进出蒸发器管程液体的质量流量, kg/s;
ce——进出蒸发器管程液体的比热, kJ/ (kg·℃) ;
te, 1, te, 2——进出蒸发器管程液体的进出口温度, ℃;
Ke——蒸发器的换热系数, kW/ (m2·℃) ;
Fe——蒸发器的换热面积, m2;
(LMTD) e——蒸发器的对数平均温差, ℃;
te——蒸发器的蒸发温度, ℃。
1.2 冷凝器模型
机组一般采用卧式壳管式水冷冷凝器 (壳侧为制冷剂) 。其模型方程如下。
能量方程
Qc=GR (hc, 1-hc, 2) =Gccc (tc, 1-tc, 2) (4)
传热方程
Qc=KcFc (LMTD) c (5)
式中 Qc——冷凝器的换热量, kW;
GR——制冷剂的质量流量, kg/s;
hc, 1, hc, 2——气态制冷剂在冷凝器入、出口处焓值, kJ/kg;
Gc——进出冷凝器管程液体的质量流量, kg/s;
cc——进出冷凝器管程液体的比热, kJ/ (kg·℃) ;
tc, 1, tc, 2——进出冷凝器管程液体的进出口温度, ℃;
Kc——冷凝器的换热系数, kW/ (m2·℃) ;
Fc——冷凝器的换热面积, m2;
(LMTD) c——冷凝器的对数平均温差, ℃;
tc——冷凝器的冷凝温度, ℃。
1.3 压缩机模型[8,9]
GR=ηVVg/3600 v1 (7)
Ne=Gr (h2a-h1) /ηe (8)
h2= (h2a-h1) /ηeηm+h1 (9)
式中 GR——制冷剂的质量流速, kg/s;
ηV——输气系数;
Vg——压缩机的理论排气量, m3/h;
v1——吸气比容, m3/kg;
Ne——压缩机轴功率, kW;
h2a——压缩机等熵压缩的排气焓值, kJ/kg;
h1——压缩机吸气焓值, kJ/kg;
ηe——轴效率;
h2——压缩机排气焓值, kJ/kg;
ηm——机械效率。
1.4 热力膨胀阀模型
制冷剂流过膨胀阀的过程可看作等焓过程, 制冷剂的质量流量为
式中 GR——制冷剂的质量流速, kg/s;
Cval——膨胀阀的特性参数, 与节流口的形状和大小有关;
F——膨胀阀的节流面积, m2;
ρin——节流阀进口制冷剂密度, kg/m3;
Δp——节流阀前后的压力差, Pa。
1.5 水泵模型
水泵包括一、二级污水泵, 中介水循环水泵, 末端循环水泵。其耗功率模型[10]
式中 Np——水泵的总耗功率, kW;
g——重力加速度, m/s2;
Gw1、Gw2、Gz、Gm——分别为污水一、二级水泵、中介水循环水泵和末端循环水泵的质量流量, kg/s;
Hw1、Hw2、Hz、Hm——分别为一、二级污水泵、中介水循环水泵和末端循环水泵扬程, Pa;
ηw1、ηw2、ηz、ηm——分别为一、二级污水泵、中介水循环水泵和末端循环水泵的机械效率。
1.6 污水—中介水换热器模型换热器热量平衡方程
Qw=Gwcw (tw1-tw2) (12)
Qz=Gzcz (tz2-tz1) (13)
Qw=Qz=KhFh (LMTD) hφ (14)
式中 Qw、Qz——污水、中介水换热量, kW;
Gw、Gz——污水、中介水质量流量, kg/s;
tw1、tw2——污水进、出换热器温度, ℃;
tz1、tz2——中介水进、出换热器温度, ℃;
Kh——污水-中介水换热器的换热系数, kW/ (m2·℃) ;
Fh——换热器的换热面积, m2;
(LMTD) h——换热器的对数平均温差, ℃;
φ——温差修正系数, 取φ=0.9。
将蒸发器模型、冷凝器模型、压缩机模型、热力膨胀阀模型、水泵模型和污水—中介水换热器模型结合起来就组成了污水源热泵系统的模型。
2 全年性能优化
以热泵全年的运行效率最高为优化目标来进行系统优化设计, 先设定系统中各部件的参数, 然后根据仿真模型不断的调整各参数得到满足要求的制冷制热量, 得到的热泵系统运行特性与全年负荷要求更匹配, 具有真实客观的舒适性和节能效果。
2.1 优化目标函数
众所周知, 评价热泵系统季节性的参数有制冷性能系数SEER和供热性能系数HSPF[11]。但是考虑到仅用SEER或者HSPF作为目标函数进行系统优化, 不能全面的评价热泵系统全年性能, 选取热泵全年性能系数ACOP (annual coefficient of performance) 为目标函数进行系统优化, ACOP为热泵系统在全年运行中输出的总冷量和总热量之和与系统总能耗 (包括压缩机和所有水泵) 之和的比值, 即
综上, 本文选择ACOP为系统的优化目标函数。
2.2 优化变量和约束条件
在污水源热泵系统形式确定的前提下, 通过合理的设计蒸发器、冷凝器和污水—中介水换热器的换热面积, 使得蒸发器和冷凝器与压缩机更好的匹配, 污水—中介水换热器既能充分的换取污水中的热量又能与热泵机组的蒸发器和冷凝器相匹配, 从而可以提高整个系统性能。因此本文选取机组蒸发器换热面积Fe、冷凝器换热面积Fc、污水—中介水换热器面积Fh作为优化变量。
约束条件: (1) 制热运行时, 蒸发器出水温度>2℃, 冷凝器出口温度<55℃; (2) 制冷运行时, 蒸发器出口温度>5℃;冷凝器出口温度<40℃。
为简化计算, 设污水流量和中介水流量任意时刻相等, 末端循环水流量根据制冷 (热) 量和进出口温差决定。热泵系统在全年运行中, 通过压缩机的开停控制满足建筑物负荷的动态需求。
由以上分析可知, 此优化过程为一种多变量耦合的有约束非线性规划问题。由于问题的复杂性与非线性, 要求得全局最优解, 尚需要依靠设计者的经验来确定迭代计算的初始值, 并对计算结果的合理性与准确性做出判断。本文采用约束直接搜索法编制程序来寻求目标最优ACOP值。
2.3 建筑的动态负荷
建筑物全年动态负荷是针对室内要求的温湿度条件和逐时变化的室外气象参数, 根据围护结构特性计算全年逐时空调负荷值。本文采用DeST (Designer’s Simulation Toolkit) 软件, 以北京市某污水源建筑为例, 系统冬季设计热负荷400 kW, 夏季设计冷负荷800 kW, 污水系统入口处安装温度计和流速仪测试污水入口温度和流速 (流量) , 并将实测污水温度和流量的时间函数作为优化仿真的水源数据, 冬季最低水温9.3℃, 平均水温12.8℃, 夏季最高水温27.6℃, 平均水温22.4℃。该工程采用污水定流量运行, 冬季污水流量为100 m3/h, 夏季污水流量为150 m3/h。该建筑的主要参数如下:空调面积8 000 m2, 冬季设计参数tn=20℃, φ=50%;夏季室内设计参数tn=26℃, φ=50%;外墙为内抹灰200 mm加气混凝土, 外墙南北面积分别为90 m2和82 m2;窗户为单层5 mm厚玻璃塑钢窗, 南北窗面积分别为25 m2和17 m2, 传热系数5.8 W/m2·℃, 窗内挂中色窗帘;通过门窗缝隙引入新风, 新风渗透量为0.5次/h;室内负荷包括卫生间和厨房设备负荷12 W/m2, 人员全负荷2.8 W/m2, 灯具7.5 W/m2, 灯具的同时使用系数取0.75。
3 算例分析
本文以上述污水源热泵系统为例。机组压缩机采用螺杆式, 满液式蒸发器和冷凝器内换热管采用10 mm铜管, 污水-中介水换热器采用壳管式换热器, 换热管为20 mm铸铁管。表1是机组开停控制下, 不同目标函数值达到最优时相应的系统各换热器的换热面积。其中, EER是标准制冷工况下, 满足建筑物最大冷负荷时, 热泵制冷量与系统总耗功量的比值, 以此为目标函数进行的优化是单一工况优化。以ACOP、HSPF和SEER为目标函数进行的优化属于变工况性能优化。
不难看出, SEER>HSPF, 也就是说夏季的性能系数要优于冬季, 这是由于冬季的蒸发温度更低而冷凝温度更高导致的。ACOP是SEER和HSPF的综合平均值, 所以有HSPF<ACOP<SEER。此外, 由于EER是夏季制冷标况下的性能, 但是夏季大多数制冷工况是优于标准工况的, 因此夏季的平均性能系数要好于标况性能系数, 即有SEER>EER。
3.1 最优面积Fe 、Fc 、Fh
由表1可以看出, 不同目标函数的性能系数峰值对应的系统各换热器的换热面积不同, EER峰值对应的蒸发器面积最小, HSPF峰值对应的蒸发器面积最大, ACOP峰值介于HSPF峰值与SEER峰值之间, 各目标函数峰值对应的污水-中介水换热器的换热面积变化趋势相同, 对应的机组冷凝器面积变化趋势相反。ACOP最优时对应的系统各换热器的换热面积都比相应的系统初始设计面积要小, 蒸发器减少6.5%, 冷凝器减少13.6%, 而污水—中介水换热器减少14.1%。
3.2 年单位建筑面积最小能耗E
定义污水源热泵系统年单位建筑面积能耗值E为在热泵系统一个运行年内, 系统总耗电量 (包括压缩机和所有水泵的耗电量) 与建筑面积的比值。由表1可知, 以ACOP为优化目标得到的E值比系统初始设计得到的E值少2.18 kW·h/m2·y, 与以SEER、HSPF和EER为优化目标相比, E值也是最低, 证明了以ACOP为优化目标得到的最优热泵系统具有更好的节能效果。
实际上, 对于一个确定的年负荷分布, 当热泵形式固定后, 机组换热器面积分配变化时, 由于系统蒸发温度和冷凝温度的变化, 造成热泵机组性能系数的变化。ACOP最优是权衡全年各工况下系统系数大小, 使得大多数工况下系统的蒸发温度高些, 冷凝温度低些, 从而使得全年性能系数最高, 以此作为目标函数不仅能反映外界气象参数变化的影响, 还兼顾了制冷和制热性能, 全面描述了热泵的性能, 符合节能原理。
3.3 气候条件与供冷、供热及全年性能系数的关系
对同样建筑面积的建筑物, 不同的地区由于气候条件的差异, 对应不同的年负荷分布, 全年负荷中冷热负荷所占的比例不同。由式 (18) 可知, 冷负荷越大, ACOP值越接近于SEER值;热负荷比例越大, ACOP值越接近HSPF值。这意味着在系统全年性能系数优化时, 当热泵形式固定后, 为简化计算, 可以根据建筑物所处的地理位置, 采用SEER或HSPF作为优化目标函数来代替ACOP。对我国而言, 东北地区热负荷较大, 冷负荷较小, ACOP更接近于HSPF;相反地, 在南方地区冷负荷较大, 热负荷较小, ACOP更接近于SEER;在华北低区冷热负荷相当。此外, 用于不同气候条件或不同地区的同样建筑面积的热泵系统, 优化得到的最优面积也不相同, 这说明在热泵产品开发过程中, 针对不同的地区或气候应设计不同的产品, 以达到实现更好的节能效果和经济效果。
4 结论
(1) 与变工况优化结果相比, 系统初始设计的年单位建筑面积最小能耗E值最大, EER优化得到的年单位面积能耗E值次之, ACOP为优化目标得到的E值最小。因此, 热泵系统的设计应优先考虑采用变工况优化设计。
(2) 在变工况设计中, 采用热泵全年性能系数ACOP优化设计, 充分权衡了全年各工况下性能系数的影响, 又兼顾了制冷与制热性能, 全面描述了热泵的性能, 更符合节能原理。
(3) 对同样建筑面积的建筑物, 不同的地区由于气候条件的差异, 全年负荷中冷热负荷所占的比例不同, 由此导致的热泵系统最优结构也会有所差异。因此, 在热泵产品的优化设计中应考虑不同地区或者不同气候条件的影响, 并可采用SEER或者HSPF来近似代替ACOP进行优化。
摘要：在污水源热泵系统仿真模型的基础上, 权衡了各阶段不同工况性能系数对全年总能耗的影响, 提出了污水源热泵系统全年性能优化理念, 定义了全年性能系数ACOP, 并以此作为优化目标函数, 以机组蒸发器、冷凝器和污水-中介水换热器的换热面积作为优化变量, 研究系统通过机组压缩机启停控制方式下系统的面积优化匹配, 并分别与系统初始设计参数、以供热性能系数HSPF、制冷性能系数SEER和EER为优化目标的优化计算结果进行对照, 结果表明, 采用ACOP作为优化目标具有更加客观的节能效果。
关键词：污水源热泵系统,仿真,全年性能系数,优化
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系统工况 篇11
关键词：汽轮机凝汽器；真空；最佳运行工况
中图分类号：TK264.1+1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）02-0089-02
凝汽器是汽轮机组的一个重要附属设备，其运行的好坏将直接影响汽轮机组的经济性、安全性和可靠性。所以，如何保证凝汽器在最佳工况下运行已成为设备使用企业谋求发展的课题。
1 影响汽轮机凝汽器工作的主要参数
1.1 汽轮机组真空系统的严密性
汽轮机组真空系统由两大系统组成，分别是抽真空系统、密封蒸汽系统。使用其真空系统可产生做功用的低背压。而其严密性直接影响到凝汽器内的真空度，真空度越低，则意味着系统的中的空气量增加，导致凝汽器内的热交换效率下降，严密性越差。凝汽器内汽水换热的过程效果，受凝汽器内汽侧空气分压力影响非常大，空气在蒸汽放热时起阻碍作用，改变了凝汽器的空冷区与主凝结区的匹配关系， 造成汽阻增大、主体传热系数的降低，抽气器过载，因而需要对真空系统严密性进行监控，防止真空恶化。
1.2 汽轮机组凝汽器负荷的变化
汽轮机以不同工况的变化发生着负荷的改变，汽轮机发电机组蒸汽流量发生变化，随之汽轮机末级排汽量发生变化，凝汽器冷却的蒸汽负荷也发生变化，对凝汽器工作参数的造成影响。当低于70%的凝汽器额定负荷时，将会引起空冷区的变化，使汽侧放热系数明显变化，漏入的空气量影响变化剧烈程度，漏气量越大，变化越剧烈。热负荷的变化也会引起冷却水加热度的变化，传热端差和冷却水温升则随之变化，以上变化反转过来，则影响凝汽器内部绝对压力的变化，真空发生变化。凝汽器的变化对凝汽器真空产生多方面产生影响。
1.3 汽轮机组真空度影响因数
随着机组内冷却水量的不断增加，凝汽器真空度不断变大，总传热系数也随之变化。由于冷却水流量对凝汽器端差影响存在临界值，冷却水流量与流速在凝汽器水侧管道内是成正比的。管道内单位时间内流过的水量越小，机组内冷端的真空度下降越快。
反之，管道内单位时间内流过的水量越大， 机组内冷却水温升越快，冷端的端差越大， 使系统总传热系数增加。此外，机组的真空度还受冷却水温升和端差的影响，假定冷却水流量衡定，冷却水初温越高，机组内管道的真空相越低。加上漏入的空气量的增加，真空下降速度不断加快。
1.4 汽轮机组凝汽器内引起端差变化的可能因数
端差是一系列相对值的集合体，是排汽温度与循环水出口水温的相对差值。通过对比凝汽器端差值，可判断其运行状态的好坏。引起端差的可能因数有：入口冷却水温度、单位面积蒸汽负荷、表面洁净度、空气量及冷却水流速。
在汽轮机负荷不变的条件下， 端差增大，轮机内管道压力加大，真空度降低，使得排汽压力升高， 导致可用焓降比例下降，从而引起汽轮机组的输出功率下降。排汽温度过高可能使排汽缸轴承座受热膨胀，使转轴中心发生偏移，从而产生振动，对后几级叶片的运转非常不利。端差值与端差指标值相差越大，说明凝汽器单位面积蒸汽负荷下降，铜管表面可能已长铜绿，影响散热，此时，应停机及时进行清理。
2 凝汽器最有利真空的确定方法
由于凝汽器真空提高，使汽轮机功率增加与循环水泵多耗功率的差数的最有利真空。在收集到凝汽器各种工况下的运行的数据后，就可以确定汽水两侧在变工况条件下的最佳工作状态，具体的方法有以下几种。
2.1 凝汽器内温升值的确定方法
冷却水在凝汽器内的温升值为：
其中，hc、hc′为汽轮机排汽焓和凝结水的焓；Dc为汽轮机的排汽量；Dw为冷却水流量；cp为冷却水的定压比热。
在凝汽式汽轮机正常的压力变化范围内，取hc-hc′=2 200×103J/kg；取冷却水的定压比热cp=4 186.8 J/（kg·℃），则冷却水在凝汽器内的温升可以表示为：
假定汽轮机排汽量Dc衡定，冷却水流量Dw变大，则温升值Δt变小，两者成反比关系。冷却水流量大小可以通过凝汽器循环水泵特性曲线与冷却水管路特性曲线之间的交点来确定。当冷却水流量的达到指标值时， 温升值Δt也即是应达值。
2.2 凝汽器端差值的确定方法
凝汽器端差为：
其中，Ac 为凝汽器的冷却面积， m2；k为凝汽器总体传热系数，W/（m2·℃）。
相应的凝汽器端差应达值为：
2.3 凝汽器最有利真空值的确定方法
温升的应达值Δt及凝汽器端差的应达值δtt确定后，可通过以下试子则得到的汽轮机排汽温度的应达值为：
凝汽器压力的应达值为tst 对应的饱和压力pct。
相应的凝汽器最有利真空值为：
Ht=pata-pct
其中，pata为当地大气压力，Pa 。
凝汽器最有利真空值确定后可与实际测量值进行对比，实现对凝汽器的运行状态识别。当凝汽器真空值小于最有利真空值时， 表明凝汽器真空降低，通过对比冷却水在凝汽器内的温升及端差的应达值，分析并找出凝汽器真空降低的原因。
3 汽轮机凝汽器最佳工况图
凝汽器最佳工况图有助于汽轮机凝汽器在最佳运行工况下的技术分析，指导运行操作人员在不同的季节水温条件下根据汽轮机的负荷高低来确定最合理的泵群组合供水方式，以获得最佳经济运行效果。凝汽器最佳工况图可提供人机对话界面，可对输入当前对其进行分析的系统运行方式、汽轮机、凝汽器和循环水系统运行参数进行分析评价，当前的负荷及正在运行中的汽轮机凝汽器特性，与对应的最佳运行工况相比较找出问题解决方案。
4 结 语
凝汽器的真空度對汽轮机装置的效率、功率有重大影响， 是汽轮机装置经济性的关键性指标。因此，必须加强汽轮机凝汽器的运行管理，严格控制及规定各个参数范围，确保汽轮机既安全又经济地在最佳运行工况的运行。同时，应时刻关注汽轮机凝汽器的事先预防和检查工作，通过严格的质量控制，防患于未然，减少因汽轮机凝汽器故障所带来的经济损失。
参考文献：
[1] 杨善让.汽轮机凝汽设备及运行管理[M].北京：水利电力出版社，1993.
系统工况 篇12
油田地理环境特殊,分布范围广,大部分在野外,相互之间距离远近不一,通信设施分布参差不齐。由于地域偏远,风沙侵蚀严重,冬季气温极低等客观条件,给油井设施的正常管理带来了巨大的困难。近年来还存在人为破坏、偷盗等现象,目前国内对油田生产工况的运行状态监测主要采用人工定期巡检方式,浪费了大量的人力、物力。油井设施的安全有效管理已成为了各级石油生产管理部门尤其是基层管理区重点关注的一大难题[1,2,3]。根据实际需求,本文设计了工作区油井实时监测系统,采用控制器为Altmel公司的ATmega8单片机,短消息收发模块为TC35i,单片机循环检测,检测到外部故障时,控制TC35i发送预先存储在SIM卡中的报警短消息实现实时在线油井工况监测。
2 系统结构与工作原理
本系统采用ATmega8L作为主控芯片,该芯片为精简指令集RISC内载Flash的高性能单片机,可在线编程,内部32个寄存器全部与ALU直接相连,每1MHz可实现1MIPS的处理能力,外围电路简单,具有较高的性价比[4]。TC35i是Siemens公司的无线通信GSM模块,可快速安全可靠的实现数、语音传输、短消息服务[5]。模块工作电压为3.3-4.8V,可以工作在900MHz和1800MHz两个频段,所在频段功耗分别为2W(900M))和1W(1800M)。模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息。其数据接口通过AT指令可双向传输指令和数据,通过AT指令可实现重启和故障恢复。系统工作原理是,油井工况工作正常的情况下,控制器,循环检测10可输入端口,若有故障发生,相应的ATmega8输入端为低电平,控制TC35i向工作人员及工作区监控室发送预先存储在SIM卡中的报警短信,可及时处理故障。
3 系统硬件电路设计
3.1 SIM卡与TC35i接口电路
SIM卡,即用户识别卡,是一个装有微处理器的芯片卡,内部有5个模块,微处理器CPU(8位)、程序存储器ROM(3-8kbit)、工作存储器RAM(6-16kbit)和串行通信单元。TC35i的基带处理器集成了一个与ISO7816-3ICCard标准兼容的SIM接口,与TC35i的第24-29引脚相连,其中CCIN引脚与SIM卡的CCVCC引脚相连以检测SIM卡支架中是否插有SIM卡,当插入SIM卡,该引脚置为高电平,系统方可进入正常工作状态。SIM卡工作电压为3V,从TC35i的第28脚引出,提供SIM卡的工作电压。SIM卡与TC35i接口电路如图1所示。
3.2 启动及电源电路
TC35i的启动电路由开漏极三极管完成。模块上电10ms后,为使其正常工作,15脚低电平有效,加时长至少为100ms的低电平信号,且该信号的下降沿时间小于1ms。启动后为高电平。启动电路如图1所示。TC35i的SYNC引脚有两种工作模式,可用AT指令进行切换。一种是指示发射状态时功率增长情况,一种是指示TC35i的工作状态,本系统使用的是后一种功能。当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态,当LED为600ms亮/600ms熄时,表明SIM卡没有插好或TC35i正在进行网络登录,当LED为75ms亮/3s熄时,表明TC35i已经登录进网络,处于待机状态。
电源电路为ATmega8L、TC35i提供了所需的工作电压,ATmega8L的工作电压范围为2.7-5.5V,TC35i的工作电压范围为3.3-4.8V。选用开关型集成稳压芯片LM2576,输入电压为12V,通过LM2576降压,得到4.2V为系统供电。电源电路如图2所示。在LM2576的输入端选用大容量电解电容以防止输入端出现大的瞬态电压。
3.3 ATmega8L与TC35i接口电路
TC35i的数据接口采用串行异步通信,波特率在300bps-115kbps可选,默认值为9600bps,数据格式为8位数据位、1位停止位、无校验位。在与ATmega8L进行通信时只需要用到其中的TXD0和RXD0两个引脚,ATmega8L串口是TTL电平,而TC35i是采用CMOS电平,在波特率较低,传输数据较少的情况下可以不进行电平转换。
4 系统功能的实现
4.1 AT指令
AT指令是移动生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM研制的一整套Modem操作指令集,是Modem通信接口的工业标准,如对SMS的控制有两种实现途径:Text模式和PDU模式,Text模式不能收发中文短信,PDU模式不仅支持英文短信,也能收发中文短信。表1给出了GSMTC35i的一些常用的AT命令。
4.2 发送短消息
AT+CMGF=
AT+CMGF=0;设置TC35为PDU格式
AT+CMGS=031;发送短信指令
5 结论
论文利用了GSM网络覆盖面广,通信质量可靠的优势,设计了油井生产工况远程监测系统,该系统以控制器ATmega8L为核心,选用TC35i作为通信模块,设计TC35i与SIM卡接口电路,电源电路,应用AT指令完成了报警短消息的发送,该系统可扩展性强,可任意增加、减少监测点。经对该系统的测试实验验证了设计的可行性,报警故障信息发送可靠,及时。
摘要：针对油田采油工作区油井分布分散的特点,及传统的人工巡检、巡查监测方式,设计了基于GSM的油田生产工况远程监测系统,该系统以ATmega8L单片机为控制核心,采用Siemens公司生产的TC35i模块,包括终端的数据通信电路、SIM卡电路、电源及启动电路,串口单步调试命令,完成了短消息的发送,与PC机进行通信等功能,实现对整个工作区每口油井的实时监测。
关键词：GSM模块,TC35i,AT指令,短消息
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