2臂架结构优化设计
2．1臂架结构优化模型2．1．1设计变量首先，从臂架系统的所有参数中选择出20组数据作为优化设计的设计变量，设计变量的初值如表3所示。其次，使用灵敏度分析法对这20组数据进行分析计算，从而筛选出对臂架系统的总质量影响最大的几组数据出来，从而更好的对臂架系统进行优化设计，20组设计变量的灵敏度计算值如下表4所示。通过对表4数据的分析比较，我们很容易得出灵敏度值最大的10组数据，这10组数据的灵敏度计算值分析如图11所示。最后，重新为这10组设计变量进行排序，并给他们设定优化的上下限，如表5所示。2．1．2约束条件(1)根据实际结构尺寸，在不发生干涉的前提下确定各个设计变量的范围。(2)臂架折叠后各变幅油缸的长度Umin应当包含去油缸的行程(Umax-Umin)，应满足:Umin≥(Umax-Umin)(1)(3)所考虑的多个工况中，各油缸轴向力均不能大于优化前的力［4-7］。2．1．3目标函数以泵车臂架质量为优化目标，如下式所示:minm(x)=ρV(x1，x2，…，xn)(2)式中:ρ———臂架密度;xi———设计变量。2．1．4优化结果利用Pro/MECHANINCA中的优化设计，对表5数据进行优化分析。
1、设计依据
（1）工件最大外形尺寸：12000（mm）×2450（mm）×3000（mm）；（2）工件最大重量：3600kg；（3）生产任务：40000件/年（三班制，22.5小时/天），按每天生产150件计算；（4）生产节拍：8分钟/件（设备负荷率88.9%）；（5）动力条件：电源：三相四线制，AC380V，网络电压波动±15%，频率50±5%Hz；热水：90℃，0.2Mpa；冷水：5℃，0.2Mpa；压缩空气：0.6～0.8MPa；涂装生产线工艺流程：上件底漆喷漆预备底漆喷漆（＞15℃）底漆流平（20-40℃）底漆烘干（70-80℃）底漆强冷面漆喷漆预备面漆喷漆（＞15℃）面漆流平（20-40℃）面漆烘干（70-80℃）面漆强冷下件其中底漆、面漆喷漆室采用文式喷漆室，全自动机器人喷涂；烘干室采用红外加热器辐射加热，所选用的红外加热器对有机气体具有分解净化功能，其有机气体净化率可达到60%。
2、各工位通风风量确定
（1）喷漆室送排风风量计算：对于顶部送风、底部抽风的喷漆室通风量计算，其总的通风量按下式计算:V=3600Fu[1]式中V——喷漆室总的通风量（米3/小时）；F——喷漆室操作的地坪面积（米2）；u——垂直于地坪的空气流速（米/秒）。根据《涂装作业安全规程喷漆室安全技术规定GB14444-93》中规定室内无人操作的大型喷漆室内风速控制在0.25-0.38m/s，这里空气流速取0.25m/s，假设喷漆室内腔尺寸：8m（长）×7m（宽），则总送排风风量：V=3600*8*7*0.25=50400m3/小时（2）烘干室送排风风量确定本烘干室采用红外加热器辐射加热，其自身需要有一定的风量来进行冷却，所需风量为350～400米3/（小时·只），则总送风风量V=（350～400）n，其中n为红外加热器的数量。本涂装线中底、面漆烘干室各采用28只红外加热器，故烘干室送风风量为9800～11200米3/小时。（3）强冷室送排风风量确定强冷室的通风量按下式计算:V=Q/（ρcΔT）式中V——强冷室总的通风量（米3/小时）；Q——强冷室需要带走的热量（千卡/小时）；ρ——空气的密度（公斤/米3）；取1.29c——空气的比热（千卡/公斤·℃）；取0.24ΔT——送排风的温度差（℃）。根据生产工艺，工件温度从70℃降到20℃,需要带走的热量约为15.5万大卡/小时,ΔT取15℃，则强冷室总送排风风量：V=155000/(1.29*0.24*15)=33300米3/小时（4）有机废气最小排风风量确定根据工件参数以及所使用的油漆参数，计算各工位有机溶剂的挥发量，从而确定各工位在安全状态下的排风风量，其参数及计算结果见下表：
3、通风系统优化设计
在传统的涂装生产线中，各工段大都采用独立的送排风系统。喷漆、流平室大多采用车间外直接取风和车间外排风，因此，在黄河以北地区，冬季送风要求加热到25度左右，需要消耗大量的能源。烘干室加热一般采用天然气加热，利用循环热风对工件进行烘干，同样需要大量的热能。强冷室却排放出大量的热风。因此，为充分合理利用能源，必须对其通风系统的设计进行优化，思路如下：（1）为了减少有机废气的排放量，可以考虑喷漆室内排出的空气部分进入循环使用，同时确保喷漆室内的有机废气浓度低于其爆炸下限的25%；同时，根据油漆的施工工艺要求，喷漆室的送风温度要求大于15℃，为节省能源，喷漆室的冬季取风可采用强冷室的排风。（2）流平室的温度要求控制在20-40℃之间，因此考虑采用一套独立的送排风循环加热系统，其中部分气体排出室体，保证流平室内的有机废气浓度低于其爆炸下限的25%；补充新风从强冷室排风管取风，可减少新风的加热量。（3）喷漆室、流平室排出的有机废气送入烘干室内，作为烘干室的红外辐射加热器的冷却用取风，通过加热器对有机气体的分解净化功能，减少有机废气的排放量。底漆部分通风系统流程图如下：系统调节控制的关键点：（1）各循环送排风装置的风机采用变频控制，有利于调节系统中的风量平衡。（2）采用比例式电动定风量调节阀，对关键管路中的风量实行定量控制。（3）保留喷漆、流平室的循环送排风装置中的热水加热段，作为系统中的辅助加热系统。（4）在喷漆室顶部设一紧急出风口，在测得喷漆或流平室内有机溶剂浓度超标时，对室内的气体进行更换。通风系统优化设计前后能耗比较：（1）优化设计前，喷漆室采用车间外直接取风和排风，以冬季加热25度计算，51000立方米的风量每小时需要的加热量为40万大卡，优化设计后，采用循环风并且由强冷室的排风作为补充新风，冬季需要的加热量几乎为零。（2）优化设计前，流平室采用循环加热，并且补充车间外新风，优化设计后，采用强冷室排风作为新风补充，以补充新风比车间外新风平均高25度计算，每小时节省的加热量为1.2万大卡/小时。（3）优化设计前，烘干室采用车间外新风作为加热器冷却用新风，优化设计后，烘干室采用喷漆和流平室的排风作为补充新风，以年平均高出15度计算，每小时节省热量4.9万大卡/小时。（4）优化设计前，喷漆流平室的有机废气采用吸脱附装置，且风量为52500立方米/小时，优化设计后，废气处理量为10500立方米/小时，且由烘干室内的红外加热器进行处理。每小时至少能节省电能45kW。（5）将节省的热能转化为电能计算，预计至少3个月喷漆室需要加热，则涂装线底面漆两部分一年能节省的能源为327万千瓦时。以1.5元/千瓦时单价计算，则涂装生产线一年能节省运行成本至少为490.5万元。
中图分类号： S611文献标识码： A
1引言
在很多化工生产中，循环水系统的电耗占生产成本很大一部分，以20万吨燃料酒精的生产线为例，其循环水系统的电耗约占总电耗的23.6%，因此循环水系统的设计优劣在很大程度上决定燃料酒精产品的生产成本。由于项目建设的独特性决定循环水系统应用在生产中无法形成统一的技术标准，循环水系统的设计技术指标参差不齐，存在较大的节能空间。在耗能方面主要反应在水力输送的水头损失、静压损失、机泵的运行效率和循环冷却水的冷却效果等。
2循环水站位置和高程的确定意义
为尽可能的减少管道的沿程水头损失、局部水头损失和水柱高程，循环水站应布置在便于进出水管配置，靠近负荷中心或主要用水点附近，建筑物的顶部或厂区内的最高点建设。
例如：某项目需建设一个循环水站（地面高程±0.00），分别向+6.00平面供水1000m³/h和+12.00平面供水1500m³/h。若将循环水站建在±0.00平面，供水压力必须大于水柱压力∑hf（0.12Mpa）和水头损失∑hj1之和hw，若将循环水站建在+12.0平面，供水压力只需满足大于最远处的水头损失∑hj2。假设管道的阻力特性及长度等同，则∑hj1=∑hj2。通过理论计算
Pe=ρg（qv1H1+ qv2H2）/3600s
=1000×9.8×（1000×6+1500×12）/3600s
=65.3kw
（ρ=1000kg/m³，qv1=1000m³/h，qv2=1500m³/h，H1=6m，H2=12m）
可见，在+12.0平面建设循环水站至少节约电耗65kw。
3汽蚀现象对泵性能的影响
由于管路设计的不合理，造成泵进口管道压力较低，当叶轮入口处压强降至输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，将产生汽化现象，产生的气泡进入高压区后会急剧收缩凝结，产生高强度的冲击波，简称“汽蚀”。汽蚀现象不仅直接造成设备的损害，同时造成设备性能的下降。
图1 ns=70的单级离心泵发生汽蚀的性能曲线
由图1可知，以ns=70离心式泵为例，当泵距水面的几何安装高度为6m时，最大可调节流量约为95m³/h。若继续开大阀门，扬程曲线急剧下降，且流量增加不明显，形成断裂工况。在发生汽蚀后，大量气泡很快布满叶轮流道，形成断流，造成压力、效率急剧下降。因此，循环水系统的设计，要避免泵的进口压力过低，防止汽蚀产生。
4供水方式的确定
对于有多个用水点的循环水系统，根据各用水点对供水要求指标的不同，统筹考虑供水方式，设计原则主要为“以流量大、压力集中的工况点为设计技术主线，采用同质同压、集中供给与分散供给相结合的方式”。对于流量和压力均偏低的用水点，可适当采用高质低用的方式供给；对于小流量高压力的用水点，可就近采用增加管道加压泵供给方式供给。
5泵的选择
在我国水泵耗能总量约占全国总发电量的20～25%，而我国水泵的平均效率仅为75％，比国际先进水平约低5%。因此，泵设备的合理选择，同样存在极大的节能潜力。在设备选型过程中，应当选择水力模型设计先进，高效节能的泵，另外，每种型号的泵都有自身最佳运行工况点，应尽可能选择管道阻力特性和流量特性与设备额定工况相吻合的泵。
图2泵的运行曲线
以图2为例，泵的最佳运行工况点为Q=160L/S，H=13m，此时，泵的效率约为68%。若实际工况点为Q=60L/S，H=16m，此时效率为42%。
6管道的合理配置
在管道的配管过程中，利用经济流速来确定配管，同时减少配管过程中过的“瓶颈”现象，减少管道输送距离，减少管道弯头、变径等管附件，做到低点排污，高低排空，减少“布袋”现象出现。
所谓经济流速是一次投资与运行费用之和最小时的流速为经济流速，而相应的管径即为经济管径。在设计过程中，常采用经验参数作为经济流速。但是，在较大规模的循环水系统配管设计中，需反复比较管道的动力损耗费用与投资，针对性确定管道的经济流速。经济流速确定需综合考虑管道造价、折旧、动力费用及用水变化规律等，选用适当的经济技术指标和管损计算公式进行确定。
7泵设备的合理搭配
设计中选择选流量大、电机电压等级高的泵作为主泵，配合部分小泵作为负荷调节。减少设备并列运行的台数，提高设备出力。多台泵并联运行后所能增加的流量越少，即每台泵输送
的流量减少，故并联台数过多并不经济。
图3相同性能泵并联工作运行曲线
如图3所示，2台同样性能曲线的泵（Ⅰ、Ⅱ），其单独运行时的标定工况点为C点。当并列运行后，其工况点转移为M点，此时qVB
8变速调节负荷的应用
在用水负荷变化量较大、对压力要求不高的循环水工艺中，可采用变频器调速的方法来调节负荷，做到节约电能目的。由电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率F，就可以平滑地改变电动机的转速，从而改变泵机的转速；结合泵机特性分析，降低电动机转速，电动机输入功率也随之减少，泵机轴功率就相应减少。
变速调节的曲线特性可根据泵的比例定律求得：
（Q:流量、H:扬程、P：压力）
9水处理
在生产中循环水的主要用途作为循环冷却用水，当水质较差，导致换热设备的污垢系数较低，造成循环水浪费严重，同时管道阻力也将增大。因此，做好水处理的设计工作，有种重要意义。在《工业循环冷却水处理设计规范》B50050-951中，对于工业循环水的水质有种详细要求。水处理的设计控制措施主要有以下几方面：
9.1做好循环水的补水水源选择；
9.2 投加杀菌灭藻剂，控制藻类的滋生；
9.3投加阻蚀缓垢剂，防止管道和换热设备结垢和腐蚀；
9.4 增加旁滤设备，降低浊度；
9.5保持合理的水质浓缩倍数。10余压利用
在向高层生产单元供水的系统中，其回水管线形成虹吸，换热设备出口压力（绝压）等于回水工作温度对应的饱和蒸汽压，则说明有部分流动能可能没利用。利用余压再用技术对能源进行回收。目前市场上余压利用技术比较多，比较典型的节能技术就是驱动水轮机发电。
例如：某项目循环水站在±0.00平面向+42.0面生产单元供水，回水温度为50℃（对应饱和蒸气压为12.4kpa），冷却塔进口管线标高为+10.0米，冷却塔的阻力损失为5kpa。
不计管道损失，回水势能为H总，已回收回水势能为H回，可回收回水势能为H可：
H总=42m-10m-0.05m
=31.95
H回=10.336m-1.269m
=9.067m
H可= H总-H回
=31.95m-9.067m
=22.883m
11结论
通过上述对循环水系统设计的研究分析，充分挖潜优化设计的思路，做到投资最省、运行合理经济。在项目建设完毕后，总结设计经验，对于已安装的循环水系统进行实地技术测量，收集泵的出口压力、流量和消耗功率等技术参数，对于仍有挖潜节能空间的设备，采用叶轮切割的方式，进一步优化改造。
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2智能化弱电系统的优化对策
2.1提高智能化弱电系统设计的技术规范设计决定了智能化弱电系统的整体运行，智能化弱电系统设计包括施工方案设计和功能设计两方面。设计方案要以经济性、实用性、科学性为原则，根据系统工程进行规划，通过分析建筑的使用功能，制定出可行的设计方案，整体的规划系统。对于施工方案的设计，需要根据具体的系统功能、设备进行制定，结合实际情况规范系统设计，确保方案的准确性。2.2完善智能化弱电系统工程的管理、维护在工程施工前，要确保施工人员、管理人员、设计人员对整个施工过程熟悉掌握，把握施工中的重点，分工明确，施工合理、分阶段的进行。在施工的过程中，管理人员要对施工的整个过程进行监管，严格把控工程的每个环节，完善监测、管理制度，提高工程的维护效率，使工程中可能发生的隐患降到最低。在施工中，对电缆、电管的敷设，统计施工等做好数据记录，为工程管理和质量分析提供方便。2.3学习先进技术，培养专业人才我国的智能化弱电系统起步较晚，在人才、技术方面与国外有一定的差距。在智能化弱电系统的设计中要借鉴学习国外的先进技术，根据具体的功能、实际情况，合理地运用国外的先进技术。通过对先进技术的学习、研究，开发、设计适用于我国的新理念、新技术。对于专业人才的培养，除了对于专业知识及电气、通信、计算机等知识的学习外，还应不断培训、学习国外技术，培养设计者的前瞻性、创新性思维。2.4对集成商进行谨慎地选择对于智能化弱电系统而言，工程的运作模式一般是弱电系统集成商、承包商对工程进行控制管理，或者是业主对各个系统进行整体管理控制。在工程运作中，系统集成商需要对整体的系统设计非常熟悉，能够根据有关智能化产品的不同特点进行管理审核，使产品符合设计、主体的需求。同时，系统集成商还需要负责施工、交付使用、服务、调试等工作，在系统设计、工程施工中起主导作用。因此，系统集成商必须具备工程管理、技术管理、组织管理的能力，对技术进行科学的分析、审核，对施工的安全、质量、进度进行合理的把控。对于系统集成商的选择直接影响着智能化弱电系统工程的开展、质量，谨慎地选择负责任的、专业的集成商是工程高质高效的关键。
2空调系统设计
2.1冷热源设计
该工程空调计算冷负荷为1058kW，计算热负荷为423kW。由于该项目的功能特性决定了其空调设备同时开启的情况极少，故在冷热源装机容量的选择上取同时使用系数为较小值，制冷时的同时使用系数约为0.8，制热时约为0.6。由此，该工程选用了2台60冷吨(211kW)的螺杆式水冷冷水机组(其中有1台为热回收型机组)、1台120冷吨(422kW)热回收型螺杆式水冷冷水机组作为冷源，集中放置于地下一层空调主机房。热源选用2台额定制热量为130kW模块式风冷热泵机组作为热源，同时该风冷热泵机组可兼作过渡季节或夜间的极低负荷以及高峰负荷时的冷源。冷源系统的冷却塔及风冷模块式热泵机组放置于二层露天平台处，水泵则统一置于地下一层主机房内，方便集中统一管理。如图1所示为空调冷热源系统流程图。
2.2空调水系统设计
结合本工程业主方的要求及整体管理水平，该空调水系统以方便有效的管理为原则，以合理的节能运行为目的进行设计。空调水系统采用分区两管制，按照建筑功能，分为客房区域、餐饮区域及办公会议区域。各区供冷/供热转换在主机房内分集水缸的各环路总管上设手动蝶阀实现手动切换。空调冷却水、冷冻水、供暖热水系统均为水泵与主机一对一的一次泵定流量系统。冷冻水/冷却水/供暖水系统均采用二管制异程式系统。冷冻水供回水温度为7℃/12℃;冷却水供回水温度为32℃/37℃;供热系统供回水温度为45℃/40℃。
2.3热回收系统设计
为了降低能耗，酒店建筑一般需要设计空调热回收系统，利用回收其冷水机组的冷凝热来获得免费的生活热水，而广东地区明确规定采用集中空调系统的大面积酒店建筑应当配套设计和建设空调废热回收利用装置［1］。本工程空调热回收系统分别由1台制冷量为60RT(211kW)的热回收型螺杆式冷水机组和1台制冷量为120RT(422kW)的热回收型螺杆式冷水机组、2台热回收循环水泵以及2个梯级蓄热水罐组成。空调热回收热水系统主要为该工程的客房区及厨房区提供生活热水，同时综合考虑了热水管网的回水加热循环。空调热回收系统的设计热水供/回水温度为60℃/35℃。如图2、图3所示分别为冷凝热回收系统流程图(空调主机侧)及冷凝热回收系统流程图(水专业侧)。
3系统节能性分析
3.1冷源系统节能分析该空调系统的冷源具有大小主机搭配、并且与风冷热泵机组互为备用，基本可以满足该项目的各种不同运行工况，同时有效避免了冷源容量配置过大，可降低初投资成本，其运行也比较节能。
3.2空调水系统节能分析空调水系统根据项目特点设计为分区两管制系统，实现客房区及餐厅区不同时段冷热负荷需求，在满足实际需求的同时运行更加节能。冷冻水泵、冷却水泵及热水泵与主机采用一对一的连接方式，以达到合理的流量分配及稳定的运行效果，同时采用定流量系统运行，减少了系统控制的复杂性，运行更加可靠，但是系统节能性相对变流量系统会差一些。
3.3热回收系统节能分析
3.3.1热回收的基本原理本工程的空调热回收系统采用了回收冷水机组的冷凝热。冷水机组冷凝热回收系统就是把制冷循环中制冷工质冷凝放热过程释放的热量利用来制备生活热水。所示为冷水机组排气热回收系统原理图。由文献［2］及相关厂家的实际测试数据可知，标准测试条件下(热水供回水温度一般为55℃/30℃)冷水机组的显热回收量约为制冷量的12.5%～15%范围内，很多时候可按照15%计算。当热水的供回水工况与测试工况不一致时则需根据实际情况分析，具体方法可按照文献的分析方法计算得出总热回收量。
3.3.2热回收系统设计分析由于传统热回收系统存在一系列的问题，故本文在文献的热回收系统基础上进行了以下几点的优化设计。
(1)为了减少热水罐的蓄水时间以及为了避免进水温度对主机性能系数产生较大的影响，设计工况下的进出水温度为35℃/60℃，温差25℃。
(2)蓄热水罐采用立式水罐，更好的实现了水温分层作用及热水的梯级利用。
(3)本工程的热回收系统考虑了热水管网的回水加热循环，更加充分地利用了冷水机组的冷凝热，更加节能。
(4)控制方面，在热回收系统的回水管上设置温度传感器，当回水温度超过58℃时，输出信号关闭热回收水泵，同时在用水点最远段的回水管上设置温度传感器，当回水温度低于55℃时，输出信号开启水专业的回水循环水泵。按照一台120RT(422kW)的热回收机组来分析，由文献］的计算方法可得，该热回收机组的显热回收量为63.3kW，热回收水流量为2.47m3/h，从而根据此水流量及25℃的设计供回水温差即可求出总热回收量为71.8kW，热回收系统设计的总热回收量为制冷量的17%左右。由此可知，供回水温差越大，同等制冷量的情况下的热回收量就越大，但相应的对冷水机组的性能系数影响也就越大。由以上分析可知，热回收系统的实际供回水工况是一直在不断变化的，其热回收量也是一个变数，严格来说分析一个工况范围内的热回收量才更有参考价值，这部分还有待于下一步做更详细的分析计算。
1 概述
本文以二水平副暗斜井上口摘挂钩时间较长，影响我矿二水平副暗斜井提升能力进行可行性分析。该矿采场重点由浅部向深部二水平北翼采区转移，二水平北翼Ⅱ61下采区是本矿主采6煤重点准备采区，目前此采区始终保持三个岩巷头进行掘进，加上生产采区Ⅱ62采区Ⅱ627准备工作面联巷岩巷掘进头共计5个掘进头，均用车皮出货，现有的二水平副暗斜井提升系统已经满足不了生产需要，优化工作势在必行。
2 巷道设备布置优化前与优化后分析
优化前：
（1）二水平副暗斜井提升时间
二水平副暗斜井每日12：00-14：00为轨道检修时间，，作业方式为“三八”制，每班混合作业6.5小时，每日总提升时间为19.5小时。
①二水平副暗斜井下口采用绳式推车机，三班作业，平均摘、挂勾用时3分钟。
②二水平副暗斜井上口使用两部11.4kw绞车来回牵引重车及空车，三班作业，平均摘、挂勾用时6分。
③二水平副暗斜井轨道运行，三班作业，平均用时10分。
由以上得：二水平副暗斜井完成正规循环平均用时16分。
（2）二水平副暗斜井提升能力
二水平副暗斜井每个正规循环提升8车（不包括大件），大件车提升5车。
Ab=（3.6×Tb×n×q）÷（k×T） Ab ：每天提升量，辆；
Tb：每班提升工作小时，6.5小时； n：每勾串车数，8车；
q：矿车载重量，取1t；k：提升不均衡系数，取1.25；
T：最大提升循环时间，12min；
提升量=（3.6×Tb×n×q）÷（k×T）
=（3.6×6.5×60×8×1）÷（1.25×16）
=561辆
（3）二水平副暗斜井设备
二水平副暗斜井上口：11.4kw调度绞车2部，JKY3.0液压绞车1部。
二水平副暗斜井下口：DWS6弯道绳式调车机2部。
优化后：
（1）二水平副暗斜井上部车场采用11.4kw小绞车牵引重车及车皮，在使用过程中摘挂勾头存在安全隐患，经优化后使用三部弯道推车器代替两部11.4kw小绞车，在使用过程中解除了摘挂勾头，同时绞车司机进行了优化，降低了作业人员工作量。
（2）在44大巷增加了80m车场，使得矿车在该车场内进行集中，一次性进行运输，大大的提高了工作效率。
（3）二水平副暗斜井上部车场增加了一组对称组合道岔，改变了原有的运输方式，空车及重车分向运输，有效的节省了运输时间，增加了提升效率。
（4）我矿重点工程掘进工作面集中的二水平，经改造后，二水平副暗斜井的提升能力得到增加，使得我矿重点工程车皮周转得到了有效的控制，从而提高了我矿重点工程进尺。
3 现场施工工艺
（1）采用ZDZ630/3/1213对称组合道岔一副，与二水平副暗斜井内轨道连接，平巷内布置三条轨道，其中两端为空车道，中间为重车道，二水平副暗斜井上口安装三套推车器。并在44轨道石门铺设70m车场。
（2）井巷施工量
二水平副暗斜井上口巷道断面规格为：净宽×净高=6200m×5000m，自一水平泄水巷三岔门处按N163°方位对巷道两帮进行刷大，两帮各刷大1200mm、刷大长度为39m，后按N103°方位对巷道左帮进行刷大，刷大宽度2000mm、长度50m，最后对44-46石门按N163°方位对巷道左帮进行刷大，刷大宽度600mm、刷大长度80m，总工程量208m。
（3）设备材料投入
中图分类号：P751 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0055-03
近浅海观测网的传输节点由浮标系统、系泊系统和水声通讯系统组成。如图1所示，浮标系统可简化为底面直径2 m、高2 m的圆柱体，浮标质量1 000 kg。系泊系统由钢管、钢桶、重物球、锚链和锚组成，锚质量600 kg，钢管共4节，每节长1 m直径50 mm，每节质量10 kg，要求锚链末端与锚链接处切线方向与海床夹角不超过16°。水声通讯系统安装在长1 m、外径30 cm的密封圆柱形钢桶龋设备和钢桶总质量100 kg，钢桶上接第4节钢管下接锚链，钢桶竖直时，水声通讯设备工作效果最佳，若钢桶倾斜，则影响设备工作效果，钢桶倾斜角超过5°时，设备工作效果较差，为控制钢桶倾斜角度，钢桶与电焊锚链链接处可悬挂重物球。
1 分析
该系统优化设计类似一个悬链线模型，但与普通的悬链线模型又有不同，其主要分为两部分，钢桶以下连接锚链可看成悬链线模型；钢桶以上连接4根钢管，需单独分析。问题一，首先，建立平面直角坐标系并对系统各部受力进行分析；如图2所示，要考虑系统临界状态，计算出使锚链是否躺底的临界风速ν0；最后根据锚链的不同形态，对两种风速下的系统，借助于非线性方程组计算求解。问题二利用一种所得模型，直接解出风速为36 m/s时钢桶和各节钢管的倾斜角度、锚链形状和浮标的游动区域，再通过建立非线性约束优化模型，求出重物球质量m1下限。根据浮标恰好浸没于海平面时的受力分析，求出重物球质量m1上限。问题三采用极限思想的方法，假设风速和海水速度均达到最大值，取水深16 m和20 m的两种情况，利用问题二的模型，重新整合目标函数和约束条件，获得新的多目标非线性约束优化模型，然后对模型计算求解。
1.1 系统各部受力分析
对系统进行受力分析，建立方程求解，对每一个力F建立坐标，进行关于水平方向和竖直方向的正交分解。接下来自下而上对系统内各部分进行受力分析。以钢桶为例，得到如下受力分析图如图3、图4所示。
各分力在水平和竖直方向受力平衡，桶长度为1 m，以及以P1点作为基点分析力矩平衡，可列出如下方程组：
4根钢管与此类似，而浮标的方程组如下：
1.2 悬链线计算公式
根据文献[1]可知，常见有3种悬链线构型及张力分布情况如图5所示。
躺底的悬链线计算公式[1]：
不躺底的悬链线计算公式[1]：
2 求解
2.1 判断临界值求解问题一
把倾角5°作为一个限制条件，假设极端情况――钢管与钢桶全都成一条直线，这样计算出的误差值Δd为0.019 m.可见即使在钢管和钢桶都倾斜5°的情况下，竖直高度误差也是极小的。把浮标以下所连物体都看成一整体，则参照浮标受力分析图解出临界风速：ν0=22.3 m/s（如图6所示）。
图6 浮标下钢管坚直与倾斜的高度差
最后两种风速下的情况分别套用躺底和不躺底的公式，联合其他条件用Mtalab中的fsolve函数就能求出结果见表1所示。
2.2 用非线性约束优化模型求解问题二
下限质量的求解其实可以在问题一模型的基础上，附加一组约束条件，形成一个非线性约束优化模型。为此，只要找出问题二需要的目标函数，即：minG1。给出的限制条件为钢桶倾斜角度θ5不超过5°，锚链在锚点与海床的夹角α不超过16°。结合钢桶受力分析图，得到如下不等式约束：
由于36 m/s时锚链同样不躺底，与24 m/s情况相同，所以我们仍采用未躺底的悬链线计算公式。结合上文受力分析所得的非线性方程组，整合方程组即为我们需要的等式约束条件.用Matlab中的fmincon函数求解得：重物球质量m1下限2 045.8 kg；根据浮标恰好浸没于海平面时的受力分析，求出重物球质量m1上限6 109 kg。
2.3 多目标非线性约束优化求解问题三
新的优化模型有3个目标函数，即minχ6、minθ5和minθ5。但由于多目标优化问题求解困难，考虑到问题中的要求（钢桶倾斜不超过5°，浮标必须露出海面），我们将其中两个目标转化为约束条件，即将吃水深度和钢桶倾斜角度转化为约束条件.这样游动区域就成了唯一的目标函数，即：minχ6。
3 结语
我们主要建立的是一个静力平衡模型，从水平方向、竖直方向来分析受力平衡，通过位置与力分析力矩平衡，建立非线性方程组，最终解得所有未知量。我们还建立了非线性约束优化模型，求出了最优解。对于最后一问，我们将多目标优化模型，将其中的两个目标转换为约束条件。在处理过程中，我们忽略了海水对锚链的作用力，存在一定误差。
多目标优化模型在当今社会的生活中很有非常广泛的应用，比如：有时候我们既想要获得最小风险又想要获得最大收益，对此我们就可以运用多目标优化模型进行解答。
（2）液压净化系统简化模型。建立简化的模型必须进行推导，利用数学公式建立逻辑模型，通过逻辑模型建立实际应用模型，模型的建立需要一个严谨的推导过程，液压净化系统简化。
2液压净化系统的优化设计
本论文对液压净化系统进行优化选择设计主要从元件级参数设置及系统布局两方面进行阐述，对液压系统进行优化及升级提高环境保护，对机械设备的使用寿命等有一定的延长，提高其工作效率有一定使用价值。
2.1元件级的优化设计
基于以上液压污染动态平衡方程，对过滤元件过滤器进行优化选择，主要从确定过滤时间、过滤比两个方面进行优化选择。
（1）临界时间的确定。临界时间是针对一定污染度油液的独立过滤系统而言，当过滤时间达到，过滤系统的固体颗粒浓度不会随时间的改变而改变，这个时间就称为临界时间。临界时间对元件级的优化设计有一定的帮助，是对整个元件的优化设计有一定指导作用，对元件级的优化设计能顺利进行提供有力保障。
（2）基于Matlab的过滤比的优化选择。通过Matlab的过滤比进行优化选择，对液压系统产生的标准污染油液进行过滤比较。
2.2系统级优化与设计
根据液压系统目标污染度的要求，适当选择过滤管路及过滤器过滤精度，用于滤除系统自身形成的污染和外部侵入的污染，使油液的污染度控制在组件能耐受的污染限度之内。
（1）液压净化系统的布局。液压净化系统在实际使用过程中必须进行合理化地布局，布局采用多种方式，有时候多种方式进行合理布局，可提高过滤效果，增大系统的纳污量，减少清洗次数及延长液压系统的寿命。
（2）不同组合方式的过滤效果。通过实验进行验证，应用一种过滤方式过滤效果一般，通过多种形式与方式进行过滤能产生不同的效果，在工业实际生产过程中，经常选用多种组合方式进行过滤，其过滤效果是非常理想的，应用各种过滤方式的优势，达到一定效果。
1概述
煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、O2及少量蒸汽在加压条件下以并流的形式进入气化炉内，完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程［1］，反应时间非常短暂。其中干煤粉是由磨煤机制得，在粉煤气化工艺中大多选用中速磨煤机作为制粉设备。shell煤气化流程示意图如图1所示。
2系统存在的主要问题
中国石油化工有限公司湖北化肥分公司原气化磨煤控制系统采用施耐德PLC控制系统。PLC一般都设计有通讯模块和接口，其成熟、稳定的性能，在多种复杂的现代工业控制系统中表现优秀，奠定了PLC在工业控制领域中的重要地位。但通过PLC组合控制气化磨煤系统自动化联锁运行，其模块设计过于繁琐复杂，接触点故障率高，建设和维护成本庞大，在系统运行中并不能很好地满足自动化控制的需要。因此，对该控制系统进行优化设计很有必要。
3磨煤系统优化设计
3.1主要设计内容Shell加压粉煤气化工艺的重要组成部分为磨煤干燥系统（CMD）。根据原料煤种（考虑煤质变化）及合成氨生产能力，CMD系统设有两条磨煤干燥生产线，每条生产线生产能力为64t/h(含石灰石)，可以满足煤气化炉2000t/d的消耗量。该设计在保持CMD系统的最优自动化水平上，有效降低了DCS负荷；保留了部分PLC现场控制柜，以实现相对独立系统的联锁控制和停机保护功能；PLC设计加入DCS的通讯接口，令DCS对其进行启停控制、监视及故障报警，操作人员的工作量被集中优化。该设计主要完成了气化磨煤单元自控系统测试，修改了石灰石系统、惰气炉点火系统、螺旋输送机系统的错误及缺陷。自动化控制要求被控制纳入全厂集中控制室DCS实现，不另行设置单独控制室。3.2设计系统描述块煤传送带传输的原料被储存于两套独立的原煤仓（V-1101）内，经重力式称重给煤机送入磨煤机（A-1101）内。有惰性气体保护，原煤在微负压的状态下燥和研磨，磨制后的煤粉和保护气混合物被输送到粉煤过滤器（S-1103）进行旋风气固分离，分离出的煤粉储存于粉煤过滤器的粉斗内，经粉煤下料阀、管式螺旋输送机（X-1102、X-1103、X-1104）进入煤粉仓内。被循环风机排出的保护气循环至惰性气体发生器（F-1101）再次利用，部分排入大气环境（湿基固体颗粒物＜4%wt）。CMD的干燥系统为废热烟气干燥，由惰性气体发生器(F-1101)经燃料气燃烧产生，助燃空气由鼓风机（K-1101）提供。3.3系统主要单元控制功能优化描述3.3.1给煤量控制系统给煤量调整是一个DCS内手动操作的过程。中速磨的给煤量由变频调速的重力式给煤机控制。给煤机指令应能在35%～100％负荷范围内调整，禁止超出给煤机的允许出力。给煤量指令为操作人员手动调整4～20mADC变频信号，通过调整给煤机的转速来调整给煤量。称重仪将测量的瞬时煤量信号反馈给DCS。在磨煤机进出口管道上设有差压变送器采集差压信号(PdT0110)，经DCS判断后进行报警。3.3.2石灰石粉量控制系统石灰石粉量控制系统根据给煤量信号，按照一定比率采用计量方式加入石灰石粉，以实现液态排渣。石灰石粉的给入量根据后续工艺要求由设在石灰石粉配料箱出料口的变频调速的旋转给料机控制，石灰石粉仓采用称重测量方式，重量信号将转换成流量信号，用于控制旋转给料机的转速，以调整给入量。当石灰石配料箱入口阀(XV0101)打开时，将保持打开前的流量值，入口阀关闭5s后，自动控制功能恢复。根据称重给煤机反馈的瞬时煤量信号，经DCS计算（f(x)1）输出相应石灰石粉量（根据现场实际情况确定），经PI运算（f(x)2=5%初值）后，输出为旋转给料机转速控制回路的给定值。石灰石粉旋转给料机变频器可接收来自DCS的启停指令和调速指令以及在变频器故障时向DCS发出的报警信号等。石灰石仓分量控制DCS及I/O清单见表1。3.3.3惰性气体发生器的燃烧控制系统惰气炉的长明灯采用电子点火方式，可以在控制室内和就地控制点火。系统设有一个专门监测长明灯的火焰监测探头(BS0103)，并在监测不到火焰时报警或进行联锁控制。惰气炉可以使用三种燃料，长明灯和启动点火时采用LPG做燃料，正常运行时使用驰放气做燃料，在没有驰放气或驰放气量不足的情况下，还可以使用雾化柴油。助燃空气来自燃烧鼓风机，采用变频调速电机调整风量。3.4粉煤分配螺旋输送机顺控及联锁描述双体系的粉煤过滤器出口总共设有三套煤粉螺旋输送机（X-1103A/B、X-1104）向两组粉仓（V-1201A/B，不在CHEC范围）输送煤粉。在粉煤过滤器出口设有三叉管翻板门（MV0109、0209），并设电动执行机构，以实现向两个粉仓交叉送粉的要求。粉煤螺旋输送系统的DCS控制及I/O清单见表2.三套螺旋输送机共用一套由厂家配供的现场PLC控制柜，实现全部的监视、控制和联锁功能，并接收DCS的选择启停指令，同时与三叉管翻板门电动执行器和相应的粉煤过滤器出口的旋转给料机（X-1102）联锁。在自动运行表2中的指令1、3、5的情况下，螺旋系统将与A粉煤过滤器旋转给料机A-1102A联锁。在自动运行表2中的指令2、4、6的情况下，螺旋系统将与B粉煤过滤器旋转给料机A-1102A联锁。
4结语
通过对CMD系统的DCS/PLC协同自动化控制优化改进，系统的启停控制、监视及故障报警、信号显示变得易于操作，运行更加稳定。系统的故障停车次数显著减少，加入DCS后有效避免了单一的PLC控制存在的弊端，优化后系统的特点：（1）在开车调试阶段，DCS强大的模块化设计更利于报错的联锁逻辑值修改，调试效率有明显提升。（2）在运行阶段，可强制某些运行信号用于仪表临时检修等可控因素。（3）DCS模块的设置，便于实时监测信号并进行历史记录，便于对设备停车检修时隐患的排查。（4）DCS/PLC成套控制柜成本基本相同。该系统自20a06年7月试车，历经十余年的运行，此套气化磨煤系统的DCS/PLC协同自动化控制方案得到了很好的检验，值得今后类似项目经验借鉴和推广。
参考文献
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[3]郭萍,单士伟.磨煤机控制系统跳车第一故障源记录的实现[J].自动化应用,2012(09):1-2.
随着时代的发展和科学技术的不断进步，传统的工业生产模式已经不能很好的适应当下社会发展的需要，现代化的自动运转模式逐渐成为当下工业生产发展的重点和难点，特别是最近几年，大量现代化的数字模拟系统在工业生产中被广泛的应用，除了对其整体的生产效率起到重要的推动作用之外，对于整个工业生产运营模式的发展也起到了十分关键的促进作用。
1 PLC自动化控制系统硬件设计分析
作为整个PLC自动化控制系统中至关重要的组成部分，其硬件设备质量的好坏将会对整个系统的运行效率和质量产生非常重要的影响，根据本文对现阶段PLC自动化控制系统运行的具体情况的调查研究发现，其硬件设计大致可以划分为输出电路和输入电路两大部分。首先，对于输出电路来说，其主要是将系统运行过程中所产生的各种信息通过变频器或指示灯等向外进行传输，同时在这一过程中整个系统处于高频率的运行状态之中，对于整个系统的运行负载能力也将产生非常重要的影响，将会产生非常强大的抗负载能力；对于输入电路来说，现阶段在我国工业生产运行中应用比较广泛的电源类型是DC 24V，这种状态下的输入电路能够最大程度上的保证电路运行的安全性，极大的降低了电路系统发生短路现象的概率，同时由于其现代化的运行模式，其所产生出的输入电路的功率也达到了传统功率的两倍以上，在现阶段PLC自动化控制系统中得到了十分广泛的推广和应用。
2 PLC自动化控制系统输入电路设计分析
作为近些年来在我国工业生产中占据重要地位的技术内容，PLC自动化控制系统对整个工业生产和发展都起到了非常重要的推动作用，在其整个系统中输入电路占据着非常重要的作用。根据本文对现阶段我国工业生产的总体发展情况进行调查研究发现，应用最为普遍的是AC85-240V的电压，这种模式下的电压相对比较稳定，因此其在大部分工业生产中得到了广泛的应用，同时由于电压的特殊性和稳定性，其所受到来自外界的干扰也相对较少。在进行该种电压安装的过程中，相关技术人员首先要根据工业生产的实际情况以及对电压的需要对其电源进行相应的净化，在这一过程中最为重要的设备即隔离变压器和电压滤波器，二者通过相互配合，共同作用c整个电压系统的安装，同时在整个安装的过程中为了保证工业生产的顺利进行，还需要进行双层隔离技术的引进，尽量避免由于高低频脉冲对于整个系统运行的干扰。除此之外，值得注意的是，在系统的安装过程中还需要根据实际的安装情况对输入电路进行及时的测试，如果在这一过程中发现电压超过负荷的情况需要及时对其进行调整，防止出现短路现象给整个工业生产的正常运行造成严重的损害。
3 PLC自动化控制系统输出电路设计分析
对于PLC自动化控制系统输出电路来说：
（1）相关技术人员需要根据实际的电路需要和工业生产的具体情况制定相应的设计方案，在设计过程中需要根据电路的运行情况对整个系统的指示灯和晶体管部分进行格外的关注，确保其在高频率的电压和电流输出的过程中能够满足PLC自动化系统的运行需要，防止其出现荷载量过高的情况；
（2）现阶段在我国工业生产的过程中经常会出现带有电磁线圈的输出电路，对于这部分电路进行设计的时候，为了防止其在后期的运行过程中出现由于电路问题而导致的一系列的浪涌冲击现象，相关部门需要在其外圈部分进行续流二极管的接入，其不仅能够有效保证整个电路的顺利运行，同时对于设备的安全性也起到了非常重要的加强，因此在现阶段PLC自动化系统中的到了十分广泛的应用。
4 PLC自动化控制系统抗干扰电路设计分析
PLC自动化系统在其运行的过程中经常会受到来自外界的各种电磁波等其他因素对其产生的干扰，对于整个工业生产系统的有序运行也将产生非常不利的影响，随着现阶段科学技术的不断进步，相关技术人员经过多年的反复研究和论证发现，可以通过相应的技术和手段去对系统的抗干扰性进行不断的加强，使其能够更好的运行。现阶段在我国PLC自动化系统运行中应用的最为广泛的抗干扰的措施主要有以下三种：
（1）隔离作为抗干扰设计中应用最为广泛的一种，其通过将系统运行周边出现的电容耦合进行隔离的方式去对整个系统的高频干扰进行隔离；
（2）屏蔽，屏蔽技术也是现阶段我国PLC自动化系统重应用较为广泛的一种，其通过将干扰源利用现代化的技术将其屏蔽到金属柜之中以此来确保整个设备和系统处于一种正常运行的状态之下，该种方式应用起来较为简单，同时其抗干扰性能相对较好，因此在现阶段我国大部分PLC自动化系统重都得到了十分广泛的应用；
（3）布线，所谓的布线主要指的是将干扰源进行分散的一种形式，在现阶段的PLC自动化系统重应用也较为广泛。
5 结语
本文通过对现阶段在我国社会主义现代化建设和发展中占据重要地位的PLC自动化控制系统优化设计方面的内容进行一系列的分析和讨论，并具体提出设计思路，希望能在未来我国工业生产和建设发展中起到一定的促进作用，更好的推动我国的发展和进步。
参考文献
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[2]黄建华.基于PLC在自动化立体仓库控制系统中的优化设计[J].工业控制计算机，2013（11）.
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0089-01
第一章、绪论
变电站综合自动化技术是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术，对变电站内的二次设备的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。
现有的变电站有三种形式：第一种是传统的变电站；第二种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站；第三种是全面微机化的综合自动化变电站。
第二章、变电站自动化系统设计概述
2.1变电站综合自动化的体系结构
变电站综合自动化采用自动控制和计算机技术实现变电站二次系统的部分或全部功能。为达到这一目的，满足电网运行对变电站的要求，变电站综合自动化系统体系结构如图1所示。
“数据采集和控制”、“继电保护”、“直流电源系统”三大块构成变电站自动化基础。“通信控制管理”是桥梁，联系变电站内部各部分之间、变电站与调度控制中心之间使其相互交换数据。“变电站主计算机系统”对整个综合自动化系统进行协调、管理和控制，并向运行人员提供变电站运行的各种数据、接线图、表格等画面，使运行人员可远方控制断路器分、合闸操作。“通信控制管理”连接系统各部分，负责数据和命令传递，并对这一过程进行协调、管理和控制。
2.2变电站综合自动化的结构模式
变电站综合自动化系统的结构模式主要有集中式、集中分布式和分散分布式三种。本次优化设计采用的是分布分散式结构。
该系统的主要特点是按照变电站的元件，断路器间隔进行设计。将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元相互之间用光缆或特殊通信电缆连接，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，简化了变电站二次部分的配置，大大缩小了控制室的面积，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展。
2.3变电站自动化系统设计所具有的功能
一、监控子系统的功能
监控子系统取代了常规的测量系统，取代针式仪表；改变常规的操作机构和模拟盘，取代常规的告警、报警、中央信号、光字牌等；取代常规的运动装置等。监控子系统功能有：
1.数据采集
数据采集有两种。一种是变电站原始数据采集。原始数据直接来自一次设备。另一种是变电站自动化系统内部数据交换或采集。
2.数据库的建立与维护
监控子系统建立实时数据库，存储并更新来自I/O单元及通信接口的全部实时数据；建立历史数据库，存储并定期更新需要保存的历史数据和运行报表数据。
3.顺序事件记录及事故追忆
4.故障记录
5.操作控制功能
变电站运行人员可通过CRT屏幕对断路器、允许远方电动操作操作的隔离开关进行分、合操作等；为了防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计时还保留人工直接跳、合闸方式，即操作控制有手动和自动两种控制方式。
6.安全监视功能
监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压、主变压器温度、频率等数据要不断进行超限监视，如发现超限，立刻发出告警，同时记录和显示越限时间和越限值，另外，还监视保护装置是否失电，自控装置是否正常等。
7.人机联系功能
（1）CRT显示器、鼠标和键盘是人机联系的桥梁。
（2）CRT显示画面，实时显示各种技术数据。
（3）输入数据，指输入电流互感器和电压互感器变比、保护定值和越限报警定值、自动控制装置的设定值、运行人员密码等。
8.打印功能
9.在线计算及制表功能
10.运行管理功能
运行管理功能包括：运行操作指导、事故记录检索、在线设备管理、操作票开列、模拟操作、运行记录及交接班记录等。
二、微机保护系统功能
微机保护系统功能是变电站综合自动化系统的最基本、最重要的功能，它包括变电站的主要设备和输电线路的全套保护。
各保护单元，除具备独立、完整的保护功能外，还具有事件记录、与系统对时、存储多种保护定值、就地人机接口、通信、故障自诊断等功能。
第三章、变电站自动化系统设计方案
3.1RCS―9600系统构成
RCS―9600综合自动化系统整体分三层，即变电站层、通信层、间隔层，硬件主要由保护测控单元、通信控制单元、后台监控系统等组成，各单元之间通过现场总线及以太网进行通讯传递数据。
3.2RCS―9600后台监控系统
一、硬件部分
系统结构采用双机配置，其中两个工作站用于变电站实时监控，相互备用。用户可随着变电站规模的扩大，逐步发展扩充原有系统。保护测控单元是硬件的主要部分其中包括：CPU板、交流插件板、液晶显示面板、电源与开入板、出口继电器板、通信接口等，
二、软件部分
软件部分包括WingdowsNT/2000操作系统、数据库、画面编辑和应用软件等几个部分。
三.保护测控单元装置
RCS―9600系列保护测控单元主要有：电源自投保护测控单元、变压器保护测控单元、线路保护测控单元、公用信号测控单元、通信控制单元等组成，可以满足整个电网系统的各类保护需要。
第四章、结束语
随着计算机技术、电子技术和网络技术的发展，变电站综合自动化技术将得到更快的发展。未来的变电站自动化系统也将更完善成熟，逐步实现变电站的小型化、智能化、无人职守化、提高变电站安全可靠、优质和经济运行；提高变电站的运行管理水平，更好的服务于社会经济建设。
参考文献
[1] 王远章、徐继民等，《变电站综合自动化现场技术与运行维护》.第一版.北京.中国电力出版社、2004.9.
