系统优化设计范文

系统优化设计范文第1篇

关键词：螺杆泵 优化设计 数学模型

一、前言

螺杆泵井生产系统优化设计是螺杆泵合理运行的重要环节，同时也是延长螺杆泵工作寿命的基础保证。因此，为保证螺杆泵合理运行、稳定生产，开展螺杆泵井生产系统优化设计研究是十分必要的。本章根据螺杆泵井生产系统优化设计原则，建立了螺杆泵井生产系统优化设计的数学模型，结合油井流入动态研究结果和井筒流体压力分析结果，给出了通过该数学模型实现螺杆泵井生产系统优化设计的方法。

二、优化设计原则

（一）螺杆泵的工作点应落在合理工作区内；

（二）螺杆泵设计时井底流压应满足油田开发方案的要求；

（三）满足螺杆泵的压头、排量的前提下，应尽量增加下泵深度，减小流压，放大生产压差，以提高油井产液量；

（四）油井条件确定后，螺杆泵的压头、排量不能大幅度增加，否则将会导致螺杆泵的工作点偏离合理工作区；

（五）对于气液比较大的油井，应采取套管放气的方法，尽量增大下泵深度，减少气体的影响。

（六）螺杆泵在满足排量、压头、扭矩的情况下，可采用中低转速；在其它条件受到约束时，可通过提高螺杆泵的转速来实现高产；

（七）当螺杆泵的压头不足时，可以适量的降低下泵深度、提高流压、降低转速或者降低油井产液量；

（八）可以通过提高容积效率，提高泵的转速、增大理论排量，增加泵的压头，加大下泵深度、提高油压，提高采油指数的方法实现提高油井产液量；

（九）当油井地层条件发生变化时，可以调节螺杆泵生产系统参数，当泵抽条件发生变化时，可以调节地层参数。

另外，螺杆泵的最大外径，应满足在套管内起下顺利；转子旋转时，最大直径不与油管发生摩擦；转子从油管中起出顺利；定转子的连接尺寸，应该与管柱配套。

三、优化设计数学模型

若电控箱离电动机距离小于20m，则不用考虑Nx，根据驱动装置电动机型号，选配电控箱。

系统优化设计范文第2篇

关键词：油站；测控系统；弊端问题；优化设计

前言

最近阶段，测控技术在我国获得飞速发展，涉及计量和测控系统开始在油田不同类型站库的生产数据测量、参数检测和生产过程控制等流程之中顺利贯穿，对于油田生产科学合理性，有着关键性指导效用，即其实际运行状况，将直接决定油田生产的安全平稳性之余，更可以避免不必要的资源配备和成本浪费状况。特别是最近阶段，经过智能仪表和计算机技术，以及许多先进计量和测控技术融入之后，油田生产的自动化开始获得较为可观的突破成就，为今后处理好油田生产事务，提供应有的技术保障。不过该类系统仍旧存在弊端，需要相关技术人员结合丰富实践经验进行持续优化改造。

1 当前我国油田站库测控系统遗留的弊端问题

经过在油田站贯穿沿用高端计量和测控系统过后，某类层面上令现场生产管理工作变得愈加便利，同时更为合理地降低既有生产成本数量。不过，因为油田站库计量和测控仪表在检测和自动控制点搭配标准上不够统一，加上现场操作人员难以紧跟计量和测控系统各类创新技术、产品的更新步伐，并提供富有针对性的维护方案，一时间令油田站库测控系统局部或是完全停运状况接连衍生，不单单直接限制了油田生产管理实效，同时更给现场一线操作控制人员带来诸多不便，使得相关人员对于计量和测控系统在油田实际生产环节中操作辅助的重要和可靠性，产生更为深刻的质疑态度，经过上述不良因素广泛交织，整体上令计量和测控系统在油田生产发展历程中遭受诸多不良挑战危机。在此类背景影响下，便需要相关工作人员不断深入一线，调查相关油田内部计量和测控系统设计状况，同时结合个人丰富的实践经验制定实施协调性地优化改进方案。

2 日后进行我国油田站库系统优化设计的具体指导性建议

想要切实整改上述诸多消极状况，就必须针对油田站库测控系统进行持续性优化改造，其核心原则在于尽量降低改造投入和运行中消耗的成本费用，同时借助各类高端创新的优化调整技术，将系统运行效益提升至较为理想的等级层次之上。至于细化的优化设计建议性内容将具体如下所示：

2.1 站库控制室测控系统设计方式的科学化革新

最近阶段，尤其经过测控技术持续发展之后，涉及仪表测量和监控产品工作的可靠程度得以大幅度提升，所以在如今在一些新建或是老区改造项目之中，油田自动化系统改造的控制室，大多数会沿用计算机监控系统来将以往常规样式的显示仪表予以替换。截至至今，我国大多数油田采取的测控技术可以细化为工控机内置板卡、单点模块、可编程逻辑控制器、小型集散控制系统等。经过反复实践验证，发现以上系统在运行过程中存在着以下优势和弊端迹象：

首先，工控机内置板卡系统应用期限相对较早且价格比较便宜，可其本身不具备较为理想的抗干扰能力，容易造成故障位置点的集中状况，最终令系统性可扩展性变得愈加困难。

其次，单点模块系统将集中锁定在PLC类，即可编程逻辑控制器。

再次，DCS，所谓的小型集散控制系统，是经过计算机终端、通信、CRT和控制技术自然交接融合的产物，本身具备控制性能良好、系统运作实效性高、软件编程工序简易等优势条件。可在进行较为复杂的控制规律实现过程中，包括前馈、自适应、最优和非线性控制等，因为系统功能过于强大且价格过高，所以一时间令一些控制精度要求较高的企业在应用过程中遭受全面约束。

最后，PLC，即可编程逻辑控制器，可以被视为一类面向工业现场进行集中化控制的装置，其优势特征包括运作可靠性和实际抗干扰性能理想，软件编程维护工作简易等。如今新开发的可编程逻辑控制器，已经和以往单纯落实开关量控制和PID调节等功能特性的PLC有着本质化差异，特别是经过模糊控制等学科日渐完善背景下，可编程逻辑控制器已然持续融入各类高端创新的技术要素，一时间令这部分控制器的操作功能变得更为强大。

结合以上状况和有关油田站库实际进行综合化探讨，当前某厂拥有50%以上的转油站、联合站控制室部分持续应用两套监控系统，包括常规盘装二次仪表和单纯应用于计量工作的微机系统。在此类环境影响下，油田站库测控系统内部的空间室将遗留空间范围过小、盘柜数量繁多且后接线繁琐冗杂、检修通道狭窄等诸多不安状况，再经过长久遗留下的电气部件老化和盘面布置紊乱等问题交织化作用，使得现场系统维护控制难度节节攀升，同步状况下更令现场维护工作人员实际工作量和维修费用同步增长。

2.2 计量和测控系统全新设计规范细则的妥善化贯彻

自从我国制定实施油田地面工程站库自控设计规定之后，涉及油田不同类型站库、生产环节设备自控点设置、自控设备选型等方面都相继提出全新的规范诉求。经过持续性应用过后，对于不同类型站库计量和测控系统的应用配备，明显提供较为理想的规范效用，保证日后系统运行能够有据可依。不过这部分规范细则中仍旧存在一些不符合实际的问题，要求相关设计主体结合实际生产状况进行相关检测仪表配备，保证日后计量和测控系统设计规定的合理执行结果。

第一，生产参数监测点的重复配置，对于加热装置来讲，加热段和出口温度差距过小，同时加热段温度通常会装设在加热炉顶部，维修维护难度同步加大不说，更令一些未曾得到及时维护保养的设备产生严重损坏迹象。日后富有建设意义的整改方式，就是尽快选取沿用出口温度作为远传监测点。

第二，某些生产参数监测点配置不够科学妥善，包括外输、自耗气的流量检测仪表等，如今通常沿用智能型流量计，将流量、压力和温度传感器功能融合为一体，而沿用双检测工艺的仪表，在远传到微机之时已经包含压力和温度信号并且可以直接进行补偿运算，因此不需要将外置压力和温度信号重复性进行远传配置。

依照上述内容阐述，唯独将一切实际因素考虑进去，衍生出一类迎合现代计量和测控技术配备诉求的规范，才能够针对油田不同类型计量和测控系统进行标准化运作维护，避免繁琐工序流程基础上，令系统不断适应油田实际生产需求，进一步落实投入最小且后期效益最大的目标。

3 结束语

综上所述，计量和测控系统在油田生产开发过程中发挥着不可小觑的指导功效，不过一旦设计方案不尽完善，系统必然运行得不够稳定，加上仪表使用不够科学合理，都必然会给实际生产活动造成诸多约束，最终削弱系统本身应有的效用。所以，日后相关工作人员在进行油田站库测控系统优化改进过程中，有必要将投资节约、人工劳动强度降低、系统运行稳定性等需求全方位考虑进去，同时结合个人实践经验和最新技术实时探索出全新的运行控制路径。相信长此以往，必将能够为我国油田开发事业可持续运营发展，提供不竭的支持引导动力。

参考文献

[1]李红艳.油田联合站集散控制系统的应用和研究[D].西南石油大学，2010.

[2]李涤非.PLC在油田联合站生产中的应用[D].中国石油大学，2011. [3]李跃波.油田测控系统标准化设计[J].油气田地面工程，2014，11（3）：144-160.

系统优化设计范文第3篇

关键词:骆驼山煤矿;辅助运输系统;高效运输;无轨胶轮车单轨吊

煤矿井下辅助运输是指井下人员、设备、辅助材料和矸石等的运输，采用高效的辅助运输设备，可以减少运输时间，提高煤炭产量［1－3］。近年来，国内煤矿比较实用的辅助运输设备有无轨运输设备(无轨胶轮车)、轨道运输设备(无极绳连续牵引车)和单轨吊这3大类，这些设备在技术特性、运行效率和安全性能方面都具有各自的优点［4－6］。设计时需根据开拓布置情况及辅助运输巷道实际条件，选择适合的辅助运输设计方案。

1原设计辅助运输系统

1．1工程概况

骆驼山井田位于乌海市海勃湾区，矿井设计生产能力1．5Mt/a。井下辅助运输系统由缓坡斜井、辅助运输大巷、采区辅助运输上山、综采工作面辅助运输巷道、各掘进工作面巷道组成。缓坡斜井井筒长度为3926．0m，倾角为6°;采区辅助运输上山长为1204m，倾角为9．3°;综采工作面辅助运输巷长为1150m，巷道倾角约为0～3°;其它辅助运输巷道倾角一般约为0～1°。

1．2辅助运输系统

缓坡斜井、辅助运输大巷采用无轨胶轮车运输人员和物料。人员运输选用防爆运人无轨胶轮车;运输材料和中小型设备选用平板式防爆无轨胶轮材料车;运输水泥、砂石选用自卸式防爆无轨胶轮材料车;水泥砂石等散状物料的装卸选用防爆装载机;运输液压支架、大型设备选用支架搬运车、支架铲运车［4］;配备1辆防爆洒水车，用于降低井下巷道粉尘;配备生产指挥车，用于设备维修、运送少量人员等;共需配备各型无轨胶轮车辆共计30辆。采区辅助运输上山配备1台JKB－2．5×2P型矿井单卷筒防爆变频提升机，用于运输物料。采区带式输送机上山配备架空乘人装置，用于运输人员。工作面辅助运输巷配备1台SQ－60/75B型无极绳连续牵引车，用于运输人员和物料。辅助运输设备型号、数量及购置预算见表1。

2辅助运输系统优化方案

原设计辅助运输系统较为复杂，运行环节多，需多次换装，单个循环运行时间较长，辅运效率较低;辅运系统配套工程多，投资较大;辅助运输系统设备型号多、配套人员多，设备检修和人员管理较为困难，运营费用高。现阶段矿井已复工建设，辅助运输系统优化设计刻不容缓。骆驼山矿井缓坡斜井、辅助运输大巷，采区辅助运输上山及工作面辅助运输巷道已经施工完毕，各辅助运输环节采用的设备均未采购，采区、工作面辅助运输设备配套工程均未完成。根据矿井的建设现状，结合现阶段我国辅助运输方式及发展方向，提出以下2种优化方案。

2．1无轨胶轮车+单轨吊运输方案

缓坡斜井、辅助运输大巷仍采用无轨胶轮车运输，原设计巷道满足无轨胶轮车运输要求。采区辅助运输上山、工作面辅助运输巷采用单轨吊机车运输。单轨吊机车是一种沿吊挂在巷道上空的轨道运行的运输设备，采用单轨吊机车运输，需对巷道顶板围岩进行稳定性分析、安全支护，当前主要采用锚杆锚索联合支护方式［7－9］。采区辅助运输上山、工作面辅助运输巷道已施工完毕，巷道断面高度为4．2m。采用单轨吊机车运输时，运输路线中巷道最低高度3．3m，已有巷道满足单轨吊机车运输高度要求。需对已有的采区辅助运输上山、工作面辅助运输巷道安装特制工字钢I1140V型轨道，采用全螺纹等强锚杆、锚索固定在巷道顶板上，共需改造巷道3825m。缓坡斜井、辅助运输大巷运输，共需配备各型无轨胶轮车辆共计30辆。采区辅助运输上山、工作面辅助运输巷运输配备6辆DC150/160Y型防爆柴油机单轨吊机车，6辆单轨吊机车共需配备单轨吊人车10台，8t起吊梁10根，40t起吊梁2根。无轨胶轮车+单轨吊运输设备型号、数量及购置预算见表2。

2．2全无轨胶轮车运输方案

矿井工业场地到井下各工作面采用无轨胶轮车连续运输。矿井缓坡斜井、辅助运输大巷仍采用无轨胶轮车运输，原设计巷道满足无轨胶轮车运输要求。采区辅助运输上山巷道倾角9．3°，且已施工完毕，采用无轨胶轮车运输，需新掘采区辅助运输上山。新掘采区辅助运输上山倾角6°，断面净宽5．2m，净高4．2m，采用半圆拱断面，净断面18．9m2，本次设计新开凿2786．0m。矿井辅助运输共需配置各型无轨胶轮车辆共计35辆。无轨胶轮车运输设备型号、数量及购置预算见表3。表3无轨胶轮车运输设备型号、数2．3方案比选对比2种辅助运输系统优化方案技术特征［10－11］，结果见表4。可以看出，2种辅助运输系统优化方案各有优缺点，需进一步通过各方案的设备选型、配套井巷工程及生产运营情况，对原辅助运输设计及2个优化方案进行经济比较，结果见表5。通过表5可知，2种辅助运输系统优化方案年运营费用基本相当，且均低于原设计辅助运输系统。2种辅助运输系统优化方案设备、井巷工程总投资均远低于原设计辅助运输系统，全无轨胶轮车运输方案设备低于无轨胶轮车+单轨吊运输方案，但由于新掘采区辅助运输上山井巷工程投资过大，设备、井巷总投资高于无轨胶轮车+单轨吊运输方案2781万元。最终确定骆驼山煤矿井下辅助运输系统为无轨胶轮车+单轨吊运输方案。

3结论

(1)矿井下辅助运输设备选型受开拓布置及辅助运输巷道实际条件影响巨大，无轨胶轮车可实现从地面至工作面直达运输，运输效率高，缺点是适应坡度小，一般不超过8°，造成配套井巷工程量大，投资较高。(2)煤矿井下主要辅助运输巷道已按坡度较小适应无轨胶轮车运输的情况设计，其余辅助运输巷道也应该按此设计，不宜为了降低巷道工程量而增大巷道坡度，导致无轨胶轮车无法使用而选择其他的辅助运输设备。虽然减少了部分井巷工程投资，但是辅助运输系统存在换装转载，降低了运输效率。在煤矿生产运营后，发现辅助运输系统复杂、效率低再进行改造时，新掘辅助运输巷道的井巷工程投资会更高。(3)单轨吊机车适用于坡度较大的辅助运输上山巷道，采用提升机、无极绳牵引车多种轨道运输的生产矿井，在巷道顶板及支护满足要求的情况下，改用单轨吊机车可连续运输，可提高运输效率，巷道工程改造量小，改造周期短。

系统优化设计范文第4篇

关键词：喷射泵；采油系统；优化设计

1 喷射泵采油工艺技术现状

喷射泵是一种流体动力泵，它是借助一种流体的能量来驱动另一种流体，靠前一种流体的能量来工作。在工业上，喷射泵又叫射流泵、喷射器，其工作流体可以是气体、液体。常见的有水蒸气喷射泵、空气喷射泵、水力喷射泵等。还有一种喷射泵的介质是介质油，这种喷射泵主要用于获得高真空和超高真空，是一种高压设备。科技在发展，社会在进步，石油工业的发展也是一日千里。改革开放以来，我国的石油工业发展迅速，相关的配套技术也得到了很大的完善。但随着石油的开采以及我国石油消耗用量的不断提高，我国的石油储量在迅速地减少，随之而来的头等问题就是石油开采难度越来越大，油井的结构越来越复杂，开采环境越来越恶劣，而且油品的质量也越来越复杂。传统的石油开采方式已经无法适应如今石油开采的需要，发展新型的石油开采装备及石油开采技术是我们目前面临的首要任务。在此背景下，喷射泵被应用在了石油开采上。喷射泵采油主要是依靠另一种流体的能量来举升原油，达到采油目的的。喷射泵采油能适应复杂的开采环境、复杂的油井结构以及复杂的油品情况的特点，决定了该技术在以后的石油开采中有很大的应用前景。

2 喷射泵采油工艺简介及原理分析

2.1 工艺简介

目前在石油开采中，机械采油仍然占有很大的比例。机械采油又分为有杆采油和无杆采油，常见的驴头式抽油机是属于有杆采油，而像喷射泵采油、螺杆泵采油等就属于无杆采油。虽然说有杆采油相对无杆采油在采油设备中占有很大的比例，但无杆采油的产油量却和有杆采油不相上下。无杆采油相比有杆采油更适用于高产井、高含水井、稠油井、丛式井及水平井等复杂井况及油品复杂的特殊油井的开采，其经济效益非常可观。喷射泵采油属于无杆采油的一种，该技术是利用介质流体的能量驱动井下石油流动，并将井下石油举升到地面的采油技术，具有适应性强、流量调节灵活、可靠性高等特点。但是喷射泵的采油效率相对较低，所以并不适用于高含水油井的开采。

2.2 原理分析

喷射泵是靠介质流体高压喷射作用来输送流体的泵，它由喷嘴、混合室以及扩大管等组成。为了保证操作平稳安全，在喉管处设置一真空室（吸入室），在此之后设置混合室，用来混合两种流体。工作时，介质流体由喷嘴喷出，使得真空室处在低压状态，将石油吸入真空室，然后进入混合室。在混合室，介质流体和石油会充分地混合，使二者的能量达到一种平衡状态，流速也趋于一致。之后由喉管进入扩散室，混合流体的流速放慢，静压力回升，达到输送、举升石油的目的。

3 喷射泵采油系统的应用

目前我国的石油开采大部分都是非常规开采、特殊油井开采，传统的采油工艺在如今的非常规、特殊井开采中显示出越来越多的弊端。针对目前复杂的采油情况，我们需要在采油工艺上不断地应用新的技术。喷射泵采油工艺在稠油开采、大斜井开采、高腐蚀油藏开采以及海上油田开采等复杂情况油藏开采中都有应用，且能够很好地适应这些复杂情况，并取得了良好的效果。

3.1 喷射泵在稠油油藏开采中的应用

稠油粘度大、密度大、流动性差的特点决定了稠油的开采需要采用非常规的采油工艺技术，应针对其自身油井特点制定开采方案。稠油油井的地质结构复杂、断层多、含油面积小、天然能量差、产能低下；加之原油物性差、粘度高、密度大且含水量少，原油的流动性差，使得稠油井的油藏开采异常困难。喷射泵采油在稠油井油藏的开采中能够很好地适应这种情况。通过实际的考察及应用，我们可以根据得到的油井数据及油藏数据，调整喷射泵的参数，如喷嘴直径、泵筒通径以及介质流体初始压力，以适应油藏的开采需要。实验证明，增大介质流体的初始压力有利于增大油井的产量。

3.2 喷射泵在大斜井油藏开采中的应用

上世纪末开始，顺应时代的发展要求，国内外开始创新发展斜井、水平井、丛式井技术，并实施应用。由于斜井、水平井可以横穿油层，大大增加了泄油面积，相比直井，原油产量高出很多，提高了采油效率和采收率，经济效益可观。随着石油工业的发展，斜井和水平井的数量越来越多，给无杆采油发展提供了机会。对于斜井和水平井采油，喷射泵可以很好地适应其复杂的井身结构：采油时，将喷射泵下放到井底，通过管柱对喷射泵输送介质流体，实现采油工作；而对于斜井、水平井的弯曲的井身结构，喷射泵也可以很好地适应，工作过程不会受其影响。

3.3 喷射泵在高腐蚀性油藏开采中的应用

地下油藏的成分复杂多变，不同位置、不同深度油层的油藏成分也是千差万别。有些油井的油藏具有腐蚀性，对有杆式抽油设备的抽油杆腐蚀严重，会造成抽油杆的腐蚀、偏磨断裂，严重影响采油效率。应用喷射泵采油技术可以很好地解决有杆抽油设备的问题。喷射泵采油系统靠流体来传递能量，可以很好地发挥介质流体的载体作用，克服了有杆抽油设备抽油杆的腐蚀和偏磨现象。

4 喷射泵采油优化设计分析

4.1 喷射泵采油存在的问题

喷射泵采油系统可以适应复杂的井况及特殊的油品情况，但仍然存在一些问题。喷射泵的喷嘴部件属于易损件，如何提高喷嘴的耐用度？当喷射泵开采油、气、水、砂及蜡的混合流体时，泵内的多相流体流动机理如何？喷射泵采油的泵效及系统效率相对较低，如何提高喷射泵采油系统的采油效率？诸多问题都需要我们来解决优化。

4.2 喷射泵采油系统的优化

针对喷射泵采油系统存在的问题，我们应用优化设计方法，对喷射泵采油系统做出系统优化，提高系统的效率。对喷射泵喷嘴等易损件，我们进行材料及结构上的优化，分析喷嘴的受力情况，对应力集中的部位进行结构改造，分散喷嘴的应力，同时应用强度高，韧性好的材料，保证喷嘴的耐用度，提高喷嘴的使用寿命；针对喷射泵效率较低的问题（泵效30%-33%，系统效率10%-15%），我们可以通过调节喷射泵的参数（如：介质流体初压、泵筒通径）来调节，找到最适合本口油井的参数值，使得喷射泵达到最大的工作效率；对于多相流体的流动机理我们需要通过实验来进行验证。多相流体中的蜡会附着在输送管道内壁，造成管道的拥堵。对此，我们可以对介质流体作出改变，使蜡可以溶解，以解决拥堵问题。

5 结束语

随着石油行业的不断发展，我国非常规的油井越来越多。在此背景下，无杆采油技术得到了很好的发展。喷射泵作为无杆采油的一种，在复杂的井况以及特殊油品的开采中应用广泛。喷射泵采油系统适用性强，可靠性高，调节灵活，扬程的调节范围也比较大，且喷嘴、喉管等部件换取方便。但喷射泵采油系统的效率较低，对高含水油井并不适用。随着科技的发展创新，喷射泵的诸多问题会得到很好的解决。

参考文献

[1]陈如恒，孙殿雨.采油喷射泵的进展与评价[J].石油机械，1996（7）：43-45.

[2]刘景华.水力喷射泵的原理与应用[J].百科论坛，2011（21）：392.

[3]郭林园，崔晓朵，崔晓江，等.水力喷射泵分层采油技术研究[J].石油机械，2009（3）：69-74.

系统优化设计范文第5篇

关键词：煤矿 抽采系统 优化设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、抽采系统现状：

矿井现有四套大流量固定式抽放系统，额定抽放能力1650 m3/min；第五套抽放系统安装完毕投入使用后，矿井抽放系统总额定抽放能力达到2230m3/min。

下石节煤矿自1997年11月建成第一套瓦斯抽放系统，抽放泵站设在二广场，安设了二台SK－85型（现已更换安装为2BEC42）水环式真空泵，安设抽放管路3759米，抽放主管路（φ426mm，2159m）从二广场泵站经风井到暗风井，支管路（φ325mm，1600m）从暗风井铺设至抽放地点； 2004年又建成第二套瓦斯抽放系统，抽放泵站设在二广场，安设了二台2BEC62型水环式真空泵，安设主管路（φ500mm玻璃钢管，2599m），支管路（φ325mm钢管，1430m）；2006年又建成第三套瓦斯抽放系统，抽放泵站设在二广场，安设了二台2BEC72型水环式真空泵，安设主管路（φ610mm管路，2772m），支管路（φ325mm管路，1394m）；2008年12月安装了第四套抽放系统，安装二台2BEC72型水环式真空泵，安设主管路（φ630mm管路，2599m），支管路（φ325mm管路，1394m）。

抽采系统技术参数表

1．抽采方式

瓦斯抽放主要采用边掘边抽、采前预抽、采后卸压及高抽巷抽放等方法综合进行瓦斯抽放。

2. 回采工作面抽放方式：采前预抽、采后卸压和高抽巷抽放。

2.1采前预抽抽放工艺：

①、在距回采工作面(现采面为219工作面)切眼100m向外，运、回顺（内错50米）每100m施工一钻场，钻场规格：6×4×3（长×宽×高），钻场内施工钻孔10--14个扇形孔,孔长120m―140m左右，孔径φ153mm，终孔距煤层顶板2-5m。利用的系统:运顺2BEC-42,回顺2BEC-72。

②、在距工作面(现采面为219工作面)切眼50m向外每5m施工一平行钻孔，孔长120m―130m左右，孔径φ153mm，终孔距煤层顶板1--4m左右。利用的系统:运顺2BEC-42,回顺2BEC-72。

2.2高抽巷抽放工艺： 回采工作面高抽巷采用分段成巷，高抽巷布置在距煤层顶板15m-25m左右。高抽巷内错回风顺槽15米，煤厚5-12米时，布置在煤层顶板15米左右，煤厚12-32米时 布置在距煤层顶板25米左右。抽放时在高抽巷口压埋两趟φ325mm抽放管路，利用的系统：两套2BEC-72型抽放泵进行抽放。

3.掘进工作面抽放方式：边掘边抽。

沿掘进巷道（现掘进头为2301工作面回顺、运顺）两帮每100米布置一个钻场，两钻场内错50米，钻场沿掘进方向布置5个掘前预抽孔，钻孔分为上下层，钻孔长度90米，径φ153mm，终孔距煤层顶板1--3m，并连接进行掘前抽放，前探钻孔始终超前掘进工作面40―50米，目前便掘边抽工作未做。运顺每隔5米施工一平行钻孔120-130米工作正在进行，封孔合茬后利用的系统：2BEC-62型泵预抽。

4.采空区抽采：212、213、216、207、218工作面采空区利用2BEC-42泵系统通过闸阀控制选择性抽采。

5.抽采系统现状

1.主干管路:

①目前2301运顺预抽顺层钻孔瓦斯，使用2 BEC-62型泵，Ø500mm干管已经到2#回风井的位置；

②2 BEC-72-1#泵、2 BEC-72-2#泵均在219工作面高抽巷抽采，Ø630mm、Ø610mm主干管路已铺至219工作面回顺联巷口；

③2BEC-42型泵抽采219工作面运顺钻场和顺层钻孔，Ø426mm干管已铺至2#回风井的位置。

二、现有抽采系统存在问题：

1、部分预抽钻孔与高抽巷或与采空区卸压抽采使用同一套系统；如219回顺与219高抽巷使用同一套72泵系统，219回顺顺层钻孔的抽采负压为13KPa；219运顺预抽钻孔与212、213、216、207、218等工作面采空区利用2BEC-42泵通过闸阀控制选择性抽采；难以保证预抽钻孔的抽采负压。

2、高、低浓瓦斯未分源抽采，不利于瓦斯利用；

3、所有抽采地点均没有实现分源计量，无法评估抽采效果；

4、预抽钻孔缺少控制阀门，不便于对抽采系统的调节。

三、抽采方案优化

1. 方案优化的原则和思路

1.1实行分源抽采的原则：由于矿井利用瓦斯,方案优化时实行高、低浓度瓦斯分开抽采，根据瓦斯来源实现分源抽采。

1.2瓦斯分源:已封闭的采空区瓦斯;准备工作面钻孔预抽瓦斯;高抽巷抽采瓦斯；尾抽瓦斯（灌浆巷横川埋管和分组钻孔抽采瓦斯）以及工作面前方钻孔边采边抽瓦斯；其他高浓度瓦斯抽采。

1.3抽采泵分配：采空区高浓度低流量抽采，选用2BEC-42型泵

高负压、低流量选用2BEC-62型泵，低负压、高流量选用2 BEC-72型泵，采空区卸压抽采及利用选用2BEC-42型泵。

根据矿井现状具体瓦斯抽采泵分配如下：

219运、回顺预抽钻孔、2301运、回顺预抽钻孔及下向穿层钻孔采用2BEC-62型泵系统；

219高抽巷、219灌浆巷尾抽及该工作面其他卸压抽采采用2套2 BEC-72-型泵系统；

212、213、216、207、218等工作面采空区采用2BEC-42型泵系统。

采场及抽采地点变化后，需根据实际情况进行系统调整。

1.4 计量装置的安装

按分源计量的原则，需在以下地点安装人工和自动计量装置：

219回顺、219运顺、219高抽巷（2套）、219灌浆巷、2301回顺、2301运顺及其他抽采地点；2301穿层钻场需单独安装计量装置；所安装的计量装置必须与抽采管路的管径相配套，根据目前各地点的抽采管径，安装孔板的规格见下表。

参考文献

徐永圻等，《煤矿开采学》，中国矿业大学出版社，1999；

陈炎光等，《中国采煤方法》，中国矿业大学出版社，1991；

张国枢等，《通风安全学》，中国矿业大学出版社，2000；

系统优化设计范文第6篇

喷射泵是一种流体动力泵，它是借助一种流体的能量来驱动另一种流体，靠前一种流体的能量来工作。在工业上，喷射泵又叫射流泵、喷射器，其工作流体可以是气体、液体。常见的有水蒸气喷射泵、空气喷射泵、水力喷射泵等。还有一种喷射泵的介质是介质油，这种喷射泵主要用于获得高真空和超高真空，是一种高压设备。科技在发展，社会在进步，石油工业的发展也是一日千里。改革开放以来，我国的石油工业发展迅速，相关的配套技术也得到了很大的完善。但随着石油的开采以及我国石油消耗用量的不断提高，我国的石油储量在迅速地减少，随之而来的头等问题就是石油开采难度越来越大，油井的结构越来越复杂，开采环境越来越恶劣，而且油品的质量也越来越复杂。传统的石油开采方式已经无法适应如今石油开采的需要，发展新型的石油开采装备及石油开采技术是我们目前面临的首要任务。在此背景下，喷射泵被应用在了石油开采上。喷射泵采油主要是依靠另一种流体的能量来举升原油，达到采油目的的。喷射泵采油能适应复杂的开采环境、复杂的油井结构以及复杂的油品情况的特点，决定了该技术在以后的石油开采中有很大的应用前景。

2喷射泵采油工艺简介及原理分析

2.1工艺简介

目前在石油开采中，机械采油仍然占有很大的比例。机械采油又分为有杆采油和无杆采油，常见的驴头式抽油机是属于有杆采油，而像喷射泵采油、螺杆泵采油等就属于无杆采油。虽然说有杆采油相对无杆采油在采油设备中占有很大的比例，但无杆采油的产油量却和有杆采油不相上下。无杆采油相比有杆采油更适用于高产井、高含水井、稠油井、丛式井及水平井等复杂井况及油品复杂的特殊油井的开采，其经济效益非常可观。喷射泵采油属于无杆采油的一种，该技术是利用介质流体的能量驱动井下石油流动，并将井下石油举升到地面的采油技术，具有适应性强、流量调节灵活、可靠性高等特点。但是喷射泵的采油效率相对较低，所以并不适用于高含水油井的开采。

2.2原理分析

喷射泵是靠介质流体高压喷射作用来输送流体的泵，它由喷嘴、混合室以及扩大管等组成。为了保证操作平稳安全，在喉管处设置一真空室（吸入室），在此之后设置混合室，用来混合两种流体。工作时，介质流体由喷嘴喷出，使得真空室处在低压状态，将石油吸入真空室，然后进入混合室。在混合室，介质流体和石油会充分地混合，使二者的能量达到一种平衡状态，流速也趋于一致。之后由喉管进入扩散室，混合流体的流速放慢，静压力回升，达到输送、举升石油的目的。

3喷射泵采油系统的应用

目前我国的石油开采大部分都是非常规开采、特殊油井开采，传统的采油工艺在如今的非常规、特殊井开采中显示出越来越多的弊端。针对目前复杂的采油情况，我们需要在采油工艺上不断地应用新的技术。喷射泵采油工艺在稠油开采、大斜井开采、高腐蚀油藏开采以及海上油田开采等复杂情况油藏开采中都有应用，且能够很好地适应这些复杂情况，并取得了良好的效果。

3.1喷射泵在稠油油藏开采中的应用

稠油粘度大、密度大、流动性差的特点决定了稠油的开采需要采用非常规的采油工艺技术，应针对其自身油井特点制定开采方案。稠油油井的地质结构复杂、断层多、含油面积小、天然能量差、产能低下；加之原油物性差、粘度高、密度大且含水量少，原油的流动性差，使得稠油井的油藏开采异常困难。喷射泵采油在稠油井油藏的开采中能够很好地适应这种情况。通过实际的考察及应用，我们可以根据得到的油井数据及油藏数据，调整喷射泵的参数，如喷嘴直径、泵筒通径以及介质流体初始压力，以适应油藏的开采需要。实验证明，增大介质流体的初始压力有利于增大油井的产量。

3.2喷射泵在大斜井油藏开采中的应用

上世纪末开始，顺应时代的发展要求，国内外开始创新发展斜井、水平井、丛式井技术，并实施应用。由于斜井、水平井可以横穿油层，大大增加了泄油面积，相比直井，原油产量高出很多，提高了采油效率和采收率，经济效益可观。随着石油工业的发展，斜井和水平井的数量越来越多，给无杆采油发展提供了机会。对于斜井和水平井采油，喷射泵可以很好地适应其复杂的井身结构：采油时，将喷射泵下放到井底，通过管柱对喷射泵输送介质流体，实现采油工作；而对于斜井、水平井的弯曲的井身结构，喷射泵也可以很好地适应，工作过程不会受其影响。

3.3喷射泵在高腐蚀性油藏开采中的应用

地下油藏的成分复杂多变，不同位置、不同深度油层的油藏成分也是千差万别。有些油井的油藏具有腐蚀性，对有杆式抽油设备的抽油杆腐蚀严重，会造成抽油杆的腐蚀、偏磨断裂，严重影响采油效率。应用喷射泵采油技术可以很好地解决有杆抽油设备的问题。喷射泵采油系统靠流体来传递能量，可以很好地发挥介质流体的载体作用，克服了有杆抽油设备抽油杆的腐蚀和偏磨现象。

4喷射泵采油优化设计分析

4.1喷射泵采油存在的问题

喷射泵采油系统可以适应复杂的井况及特殊的油品情况，但仍然存在一些问题。喷射泵的喷嘴部件属于易损件，如何提高喷嘴的耐用度？当喷射泵开采油、气、水、砂及蜡的混合流体时，泵内的多相流体流动机理如何？喷射泵采油的泵效及系统效率相对较低，如何提高喷射泵采油系统的采油效率？诸多问题都需要我们来解决优化。

4.2喷射泵采油系统的优化

针对喷射泵采油系统存在的问题，我们应用优化设计方法，对喷射泵采油系统做出系统优化，提高系统的效率。对喷射泵喷嘴等易损件，我们进行材料及结构上的优化，分析喷嘴的受力情况，对应力集中的部位进行结构改造，分散喷嘴的应力，同时应用强度高，韧性好的材料，保证喷嘴的耐用度，提高喷嘴的使用寿命；针对喷射泵效率较低的问题（泵效30％-33％，系统效率10％-15％），我们可以通过调节喷射泵的参数（如：介质流体初压、泵筒通径）来调节，找到最适合本口油井的参数值，使得喷射泵达到最大的工作效率；对于多相流体的流动机理我们需要通过实验来进行验证。多相流体中的蜡会附着在输送管道内壁，造成管道的拥堵。对此，我们可以对介质流体作出改变，使蜡可以溶解，以解决拥堵问题。

5结束语

随着石油行业的不断发展，我国非常规的油井越来越多。在此背景下，无杆采油技术得到了很好的发展。喷射泵作为无杆采油的一种，在复杂的井况以及特殊油品的开采中应用广泛。喷射泵采油系统适用性强，可靠性高，调节灵活，扬程的调节范围也比较大，且喷嘴、喉管等部件换取方便。但喷射泵采油系统的效率较低，对高含水油井并不适用。随着科技的发展创新，喷射泵的诸多问题会得到很好的解决。

系统优化设计范文第7篇

【关键词】并网光伏电站系统；光伏发电；特点；设计

引言

能源是经济、社会发展中的必要元素和物质，没有能源也就没有发展，而现实生活中使用的能源有煤炭、石油、天然气等等，这些资源属于不可再生资源，在长久的使用下，这些不可再生资源的储量在逐渐的下降，而且在这些资源使用的过程中对环境的影响非常大，当前的环境受到严重污染。为此将环境问题改善和解决，对不可再生资源进行保护，需要大力的开发新的能源，利用可再生的清洁能源。在众多可再生能源中太阳能是利用最多的，在太阳能利用中采用的是光伏发电，光伏发电的实现是通过并网光伏电站系统完成的，为此本文针对大型的并网光伏电站系统的优化设计，以及相关的知识内容进行分析研究。

1.大型并网光伏电站系统的特点

面对能源危机，想要解决经济发展和环境污染的问题，需要开发利用新的能源，太阳能是清洁能源，也是可再生能源，取之不尽用之不竭，为此可以大力的开发使用太阳能。当前形成的一种新兴发电方式，光伏发电，具有独特的优势，有着非常广阔的发展前景。

当前光伏发电站的建设还没有完善，进而影响着光伏发电技术的发展，从当前的时展、环境等现状进行分析，为了光伏发电技术的发展，在今后的发展需要对大型并网光伏电站系统的设计进行优化。

光伏电站系统在实际运行中体现出来的特点有：

第一，随机性。在实际工作中，可以发现光伏发电站的进行具有随机性，也正是因为光伏发电站的这个特征，在其工作的过程中无法对电力平衡进行有效的计划，在实际的工作中，也无法实现独立运行。

第二，光伏电站系统的工作具有时间的限制。从光伏发电的特性进行分析，其工作需要有太阳辐射能支持，所以其工作只能在白天进行，而在雨雪天气中其发电效率非常的低。可以将光伏发电站的工作看作是随着太阳能的强弱变化而变化的，中午太阳能强时，其工作强度也非常的高，也就是是光伏发电站系统中午时间的发电强度是最大的。

第三，受天气的影响。从光伏发电站的工作原理上就可以看出，其工作将受到天气的严重影响，在其工作的过程中需要太阳能，一旦天空中中没有太阳，其发电量将会出现严重的下降。

第四，时刻处于备用状态。因为光伏发电以及光伏发电站自身的特性，在其工作的过程中，不能因为某种原因而随时的进行相关设备的启停，所以需要的工作的过程中，保证其中的相关设备和机械是处于备用旋转的状态，为光伏发电站的工作提供帮助。

第五，有非常远的传输距离。随着我国经济的发展，对能源的需求，需要大力的开发和利用太阳能，为此在光伏发电站工作的过程中，要加大太阳能的收集和开发。太阳能的收集和开发往往集中在日照丰富的荒漠地区，收集的太阳能要传输很多的距离，才可以将其传输到需要的地区。

2.大型并网光伏电站系统优化设计的技术要求

从当前光伏发电的实际现状进行分析，并网光伏电站系统需要进行优化设计，将其工作的稳定性，带来的影响等问题改善，在大型并网光伏电站系统优化设计的过程中，需要从原有的设计基础上进行改进。

在大型并网光伏电站系统优化设计的过程中，一切技术要求都需要满足光伏电站系统的设计要求以及使用标准。在大型并网光伏电站系统优化设计的过程中，所有的优化设计技术，需要提供相应的技术规范和工作标准，保证各项设计要求，都满足国家电网对其建设中各项技术的要求和规定。

大型并网光伏电站系统优化设计，是为了实现太阳能的高效利用，保证光伏电站工作的稳定性和高效性，为此采用的大型并网光伏电站优化设计要求，需要提升太阳能电池的转化效率，保证大型并网光伏电站网站的逆变器使用的最大效率在98.5%以上。因为光伏电站中逆变器使用在高海拔地区，所以其绝缘性一定要满足设计需要，在优化设计的过程中，保证大型并网光伏电站系统中的逆变器具有过温保护、短路保护、电网断电、接地检测等各项功能，其各项功能的施工条件和施工环境，也需要满足其设计要求。

针对大型并网光伏电站系统的优化设计，其支架系统的设计也需要进行优化，因为并网光伏电站建在日照较强的荒漠地区，而荒漠地区的风少、干旱等问题，将影响支架系统的安全性，为了保证并网光伏电站支架系统的安全性需要从抗风、防火、防砂、防洪、高温防护等多方面进行入手，还要针对动物对支架系统的破坏采取相应的措施，保证并网光伏电站系统的支架系统总工作效率在80%以上。

根据大型并网光伏电站系统优化设计的方向和要求，对并网光伏电站系统中，各个组成部分进行优化设计，保证整个光伏电站系统的工作效率得到最大化的优化，并将设备的使用寿命提升。并网光伏电站其他组成部分的优化设计，也需要从安全性、稳定性等多方面进行入手，将其工作效率提升的过程中，保证其使用寿命和安全性。

3.大型并网光伏电站系统的优化设计

光伏发电采用的发电方式是分布式发电，在工作的过程中，将太阳能电池组中的直流电转换为满足电网需求的电。因为光伏发电采用的发电方式与常规的发电方式不同，所以在稳定性、调节能力等方面，与常规发电相比，光伏发电相对的较差。为此在大型光伏电站系统的优化设计中，要从其安全性、稳定性、工作效率等方面入手。

在大型并网光伏电站系统的优化设计中，需要进行优化设计的组成部分有很多，例如太阳能电池组、板阵系统、逆变器、支架系统、防雷设计等等。

太阳能电池组的优化设计，可以提升光伏电站的总效率，提高太阳能的收集，为此太阳能电池组的选择，需要从转换率、成本等方面入手，提高其安全性、适应性以及实用性。选用非晶硅薄膜太阳能电池组，是从成本上考虑的，选择单晶硅太阳能电池组是从转换率上考虑的，为了实现太阳能电池组的高效率工作，本次优化设计中采用的太阳能电池组为多晶硅250Wp规格的电池。

为了适应太阳能电池组的工作效率，在太阳能支架系统设计中，根据太阳能光伏方阵，对支架系统进行安装。太阳能光伏电站的太阳能支架系统的安装，采用的是晶体硅组件支架，是从太阳能电池板支架的设计要求上入手，满足结构性能、防腐性能从多种需求，根据支架的承受能力极限风速29.7m/s，将本次优化设计中太阳能支架的承受极限风速设置为30m/s，支架的安装方向为南北方向倾角37°。

汇流箱的设计，在大型并网光伏电站优化设计的过程中，充分的考虑太阳能电池组之间的连接关系，以及太阳能电池组之间的走向，在汇流箱设计中，其布置位置为每一个太阳能电池组方阵中一台汇流箱。

在大型光伏电站系统设计的过程中，为了保证光伏电站的安全性，需要在各个设备、组件安全设计的过程中设计接地装置。在太阳能电池矩阵中，设计接地系统，将光伏电站中不同的支架联系在一起，形成安全接地装置和防雷接地装置。

4.小结

在大型光伏电站系统优化设计中，因为组成部分有很多，所以需要优化设计的地方很多，本次简单的从几方面进行分析研究，进而意识到在大型并网光伏电站设计的过程中，各项组成部分优化设计的重要性，在以后的并网光伏电站优化设计中，加强优化设计意识，提高优化设计质量，保证并网光伏电站系统可以安全、稳定、高效率的工作。

参考文献：

[1]王大飞.大型并网光伏电站优化设计[J].硅谷.2012（08）：50-51.

[2]朱琳.浅谈大型并网光伏电站系统设计[J].电子世界.2012（09）：58-59.

系统优化设计范文第8篇

【关键词】工程；给排水系统；优化设计

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

前言

文章以自身实践经验出发，并结合相关理论知识，对工程给排水系统的优化设计的具体措施，如：给水方式计、排水系统、自动排气阀、存水弯、热水系统等方面的优化设计进行了探讨。希望能对工程给排水系统优化设计有一定的促进作用。

二、工程给排水系统优化设计措施

1.给水方式优化设计生活给水目前常用的方式有：第一种屋顶水箱与地下室水箱水泵联合加压供水；第二种地下室生活水箱和变频调速泵联合加压供水；第三种无负压变频加压供水三种形式。从节能方面考虑，第一种屋顶水箱与地下水箱水泵联合加压最节能，可靠性高，但是屋顶生活水箱有可能使水质二次污染，特别是初期住户入住率低的情况下，屋顶水箱里的水停留时间长，水质污染更严重；生活水箱和变频调速泵联合加压，有储备水箱相对可靠，但相比屋顶水箱与地下室水箱水泵联合加压，耗电成本会增加；无负压变频加压供水充分利用市政给水压力，相对节能，而且不会对水质造成二次污染水，所以第三种的水质通常会优于前两种，但是无负压变频加压设备的水箱容积通常小于前两种，供水可靠性相对较弱，而且水泵抽水时会对周围管网压力造成波动，所以应根据工程具体要求结合当地市政供水条件选择合理的供水方式。

2.排水系统优化设计建筑排水在高层建筑中，由于排水立管比较长、泄水量大、落差高、产生的能量比较大，往往会在管道内产生气压波动，最终造成卫生器具的破坏，从而下水道中的臭气侵入室内，污染环境。因此，为了提高建筑排水的效果和质量，要从以下各个方面进行有效控制，保证排水系统运行的安全。（1）卫生间出现渗漏情况，主要原因是卫生间地面防水未处理好，地面水渗透到下层，因此要做好卫生间地面的防水处理，保证卫生间所有的管道进行严格注水试压后方可进行隐蔽工作；（2）如果卫生间采用后出水式座便器，侧排地漏，应该将浴盆或淋浴房垫高，各卫生器具排水横支管应沿卫生间地面墙角处引至外墙。器具存水弯、排水横管及立管均设于建筑外墙处；（3）在施工中要注意和各个专业的协同配合，由于排水横管及立管均设置于外墙，为了减小对外观的影响，要在建筑方案设计中，根据给排水施工人员的建议将卫生间布置在建筑的凹槽处，尽量降低对建筑立面的负面影响；（4）高层建筑为减少空调凝结水的自由散落，因此在空调机旁要设置凝结水排水立管，卧室大多采用分体式空调机排水，在离地面2100m处的冷凝水排水立管上接入三通口，将空调凝结水排水软管接入。

3.自动排气阀的优化设计没有设置自动排气阀的给水系统，在给水管顶部设置一些自闭阀门，虽能达到水流控制的目的，但是对气流的控制却不能达到很好的效果。这样在系统断水时，就会产生大量的空气聚集在给水管内，当系统重新供水时，给水管内的气流就会被水流排挤到给水管的顶部，从而形成一个被压缩了的空气聚集区。此时如果人为地打开自闭阀门的开关时，给水管内的气流由于具有较强的压力，就会瞬间随着水流喷射出来，最终可能导致人员伤亡或者损坏设备的严重后果。4.厨房中排水管的优化设计排水横支管宜在本层楼板面上接入排水立管，洗菜池的s型存水弯也安装在楼板地面上，这样整个厨房的排水支管就不会落在下层空间，既可增大厨房的使用空间，也便于住户维修；考虑到厨房地面一般不会有足够的排水补充地漏水封的损失，管道中的有害气体会通过地漏进入用户，影响用户的健康，建议采用特殊的地漏或者取消地漏。

5.存水弯的优化设计在给排水管道设计时，存水弯设计也是一个关键性的问题。为了保证存水弯水封的正常使用，排水管道设计要配备适当的通气管。许多设计人员认为存水弯设计在建筑楼层的楼板上下是一致的。其实，存水弯安装在楼板上下对楼板上下用户的使用状况是不一样的。用户在清洁和洗漱的过程中，存水弯常会因为毛发杂物堵塞住。倘若上楼用户的存水弯安装在楼板下，则要去楼下用户家清理。不但影响他人生活，而且多数用户会对棚顶做装修，开启检查口要开启装修好的棚顶。因此，存水弯设计在本层较好，用户可以自我进行清通和处理。6.热水系统优化设计燃气热水器系统、太阳能热水器系统、热水炉加热交换系统等热水系统广泛地被建筑设计所采用。从节能减排、环保以及经济方面考虑，在条件许可的情况下，建筑热水系统当优先采用太阳能热水系统。小区内常会设计一套热水机组集中供应热水。该热水系统设计配用开式或闭式储热水箱，由管路送至各处。为了确保热水系统各回路的循环水头损失相均衡，可将距离加热器较远的各立管管径适当放大，逆向布置回水管，并在每根回水立管上设调节阀或节流孔板。对室外热水供回水管的设计，可采用预制保温管道直埋。生活热水系统中，钢管会影响水质，且容易结垢，所以金属管最好采用铜管。

7.卫生间的下排水口优化设计市场上的坐便器有着各式各样的型号，下排水口也有着不同的位置要求。在设计施工时，为下排水口选择合适的位置，可以满足住户以后的需要。一些下排水口设计并没有标注好洁具之间的距离，设计人员把排水口往中间偏移，住户以后使用并不能确定洁具的型号。综合考虑之下，坐便器应和墙面保持305mm的距离，在装修之前可保持340mm间距。

8.空调凝结水的优化设计

随着生活水平的提高，空调已经成为一种生活必要设施，但由于空调凝结水无组织排放而引起居民间的纠纷已屡见不鲜，空调凝结水的有组织排放已势在必行。给排水设计时，应在空调板位置处设置凝结水排水管，凝结水排水管单独设置，排至室外散水或者雨水口间接排放。立管选用PVC-U，管径De40，在每层空调机处预留排水顺水三通，以便于空调软管接人。空调预留孔与冷凝水接驳口水平净高差建议大于10CM。已便于凝结水排出及防治管道阻塞。

9.地漏水优化设计通常情况下，建筑室内的卫生间中都需要设置地漏，其主要起到排水的作用。然而，很多住户却发现卫生间内经常会有臭味，导致这一问题的根本原因是地漏质量不达标。按照我国GB50015-2003（2009年版）中的有关规定，普通住宅建筑卫生间地漏水封的埋深深度不得小于50mm。然而，这一问题却经常被设计人员忽视，同时，有些开发商为了节约成本，会使用一些劣质地漏，据调查结果显示，这种质量不合格的地漏，其水封深度最大仅为30mm，与规范中要求的50mm相差甚远，正因如此，使得卫生间经常会出现异味，这样既污染了用户的居住环境，而且还有可能影响到用户的身体健康。

10消火栓给水系统优化设计高层建筑的给供水系统对消防给水的要求比较严格，即要求给排水系统必须具备较高的自救能力，设计独立的消防给水系统，主要包括室内外的消火栓给水系统和各种灭火系统。室内消火栓给水系统的被设计成网状，并进行了竖向的分区，确定消火栓口的最低黔水压力，采用的消火栓是减压稳压式，设计三台消防泵，这样就为消防工作做足了准备，并且留有充分的余地，而室外的消火栓狗供水来自市政的管网。用于高层建筑给供水设计的灭火系统一般包括自动喷水灭火系统、喷气灭火系统和手提式灭火系统，这些灭火系统都各具优势，限好的保证了给供水系统的消防安全，保证了居民的生活质量。

结束语

工程给排水系统是一项非常复杂的工程，牵涉到的知识和问题很多，甚至有一些不可控的因素介入。因此，在进行优化设计时，应该多方面因素结合考虑才行。

参考文献 ：[1]余平伟.刘金平.建筑给排水设计中需要注意的几个问题[J].科技天地.2010(5). [2]王育忠.浅谈住宅建筑给排水设计的分析及几种问题[J].城市建设理论研究.2012(9).

系统优化设计范文第9篇

【关键词】PLC技术；自动化控制系统；优化设计；电气工程

1PLC技术及自动化控制系统概念

1.1PLC技术

工业自动化水平是衡量国家经济生产力水平的关键性标准，在这个过程中，工业自动化模式的发展，有利于促进国民经济的健康、可持续运作。随着科学技术的不断创新及应用，电气自动化系统已经成为工业发展体系的关键构成部分，该系统实现了对计算机技术、网络技术等的应用，自动化控制器是该技术系统的核心部件。在实践工作中，PLC自动化控制系统实现了对处理器、电源、存储器等设备的结合性应用，通过对各个设备应用功能的结合，有利于提升自动化控制系统的运作效率。在这个过程中，电源设备是该系统正常运作的基础，一旦电源设备不能正常发挥其功能，就会导致控制系统停滞的状况。在控制系统运作环节中，处理器是该系统的核心构成要素，在工作场景中，其需要进行相关数据信息的处理及转化，其具备良好的处理功能，为了应对电气自动化的复杂性工作环境，必须实现功能系统、设备运作及管理系统、监督系统等的协调。

1.2自动化控制系统优化概念

为了提升PLC自动化控制系统的运作效率，必须进行相关优化设计原则的遵守，满足被控制对象的工作要求，针对控制系统的基本功能及环境应用状况，展开积极的调查及研究，满足该系统优化设计工作的要求。这需要进行系统相关运作数据资料的整理及分析，进行系统设计及应用方案的优化选择。为了提升系统的整体运作效率，进行系统设计方案的科学性、规范性、简约性设计是必要的，从而降低系统的整体运作成本，实现系统综合运作效益的提升，确保系统整体运作的安全性及可靠性。为了提升系统的生产效率，进行PLC自动化控制目标的制定是必要的，进行工作实际与系统运作状况的结合，实现PLC容量模块的合理配置。

2PLC自动化控制系统设计方案

2.1硬件设计模块

为了实现自动化控制系统的稳定性运作，必须为其创造一个良好的硬件设计环境，这就需要进行硬件设计方案的优化，实现其内部各个工作模块的协调，进行控制系统工作总目标的制定。

2.2输入电路设计模块

输入电源是PLC自动化控制系统正常运作的基础，控制系统的供电电源具备良好的工作适应范围。为了满足现阶段自动化控制系统的工作要求，需要进行电源抗干扰性的增强，降低环境对输入电源的工作影响，这就需要进行电源净化原件的安装，实现隔离变压器、电源滤波器等的使用。在隔离变压器工作模块中，进行双层隔离方案的应用是必要的，实现屏蔽层的构建，降低外部环境高低频脉冲的影响。在输入电路设计过程中，需要进行电源容量的控制，优化电源的短路防护工作，确保电源系统的稳定性、安全性运作，提升输入电源的整体容量，为了提升电路的整体安全性，需要专门安装相应型号的熔丝。

2.3输出电路设计模块

在输出电路设计过程中，需要遵循自动化控制系统的相关生产工作要求，进行电路设计准备体系的健全，在这个过程中，通过对晶体管等的利用，进行变频器调速信息、控制信息等的输出，实践证明，通过对晶体管的利用，可以实现PLC控制系统运作效率的增强。在频率较低的工作环境中，需要进行继电器设备的选择，将其作为输出电路设备，该工程流程比较简单，且具备较高的工程应用效益，有利于增强自动化控制系统的整体负载能力。在这个过程中，为了避免出现浪涌电流的冲击状况，需要在直流感性负载旁进行续流二极管的安装，进行浪涌电流的有效性吸收，实现PLC自动化控制系统的稳定性运作。

2.4抗干扰设计模块

为了降低外部环境对系统运作的干扰，可以进行隔离方法的使用，在这个过程中，通过对超隔离变压器的使用，进行系统高频干扰状况的隔离。这也可以进行屏蔽方法的使用，进行干扰源传播途径的阻断，提升控制系统的整体抗干扰性，在实际工作场景中，可以将PLC工作系统放于金属柜内，金属柜具备良好的磁场屏蔽及静电屏蔽功能。为了减少控制系统运作过程中的干扰状况，进行布线分散干扰模式的应用是必要的，确保弱点信号线、强电动力线路等的分开走线。

3结语

为了实现社会经济的稳定性发展，必须进行PLC自动化控制方案的优化，实现硬件设计模块、软件设计模块、抗干扰模块等的协调，提升控制系统的整体运作效益。

参考文献

[1]李怀智.试析PLC自动化控制系统的优化设计[J].中国新技术新产品，2011（11）.

[2]何富其.基于PLC的自动化控制系统的配置及组态分析[J].制造业自动化，2011（06）.

[3]汪阳.浅析对PLC的自动化控制系统的优化设计[J].科技风，2008（11）.

系统优化设计范文第10篇

关键词：无循环热水供应系统；系统优化设计；规划模型

中图分类号：TU831文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0023-02

无循环热水供应系统管路简单，对于热水供应系统较小、用水量大且集中，如公共浴室、洗衣房等可采用此方式。长期以来对建筑热水管网的优化研究较少，但从提高建筑热水供应系统效益和节省建设资金和运行费的角度出发，有必要对其进行研究。

一、建筑无循环热水系统优化设计基础

（一）划分计算管段

计算管段是指管网中流量、流速、管径都一致的管段。在建筑管网中，将上下两层之间的管段为一计算管段。

（二）管段流量

建筑热水管网的管段流量应根据设计秒流量公式计算：

（1）

式中：qg为计算管段的设计秒流量，L/s；

Ng为计算管段担负的卫生器具当量总数；

a、k为根据建筑物用途而定的系数。

（三）确定备选管径组

由于厂家生产管径规格是有限的，若把管径看成连续变量的话，则存在管径调整问题。优化设计就是为每一计算管段选取合适的标准管径，使整个系统的管网投资最低。确定备管选径组，即通过流速限制，将管径选择限制在某一范围内。

热水管道的流速较小，一般为0.8m/s～1.5m/s；当管径小于25mm时，宜采用0.6m/s～0.8m/s。另外，热水管道的最小管径为20mm。

由于热水温度高，管道结垢腐蚀严重，造成管道实际内径缩小，因此在计算流速、水头损失时必须采用管道的计算内径。对任一计算管段，凡流速满足下式的标准管段，均为一该管段的备选管径：

式中：Q为管段流量，L/s；

V为管段的流速，m/s；

dJ为管段的计算内径，m；

Vmin、Vmax分别为热水管道规定流速的下限值和上限值，L/s。

（四）服务水压标高

本文中，节点水压标高定义为该点位置高程与水压之和；节点服务水压标高定义为该点的位置高程与卫生器具的流出水头之和。

二、无循环热水系统优化线性规划模型

以标准管径管长为优化变量，以管道投资最小为目标函数，可以建立无循环热水系统优化的线性规划模型。

（一）目标函数

对于无循环热水供应系统的目标函数可以表示为下式：

（3）

式中：

F为无循环热水系统管道投资费用，元/年；

X为配水管道中第i管段采用第j种标准管径的管长，m；

C为配水管道单价，元/m；

np为配水管段数目；

m（i）为第i管段的备选管径的个数；

XSJ为输水管道中第i管段采用第j种标准管径的管长，m；

CSJ为输水管道单价，元/m。

（二）约束条件

1．长度约束。对于任一管段所有备选管道的管长之和应等于管段长度。

（4）

式中Li为计算管段长度，m。

2．压力约束。系统最大配水时，从高位水箱或室外管网经水热加热器到达用水节点时的压力不得低于节点要求的流出水头。如果各节点流出水头相同，可取每根立管位置最高处的用水节点作为系统的控制点。

对于由高位水箱供水的系统，高位水箱的最低水位E0，应能满足各控制点k的水压要求。

（5）

对于由市政给水管网直接供水的系统，市政给水管网提供的资用压力HN应能满足控制点K的水压要求。

（6）

式中：为考虑局部水头损失的系数（1.2 ～1.3）；J为热水管单位长度沿程水头损失，mH2O/m；JSJ为冷水管单位长度沿程水头损失，mH2O/m；I（k）为从水加热器到节点K的计算管段个数；m（i）为第i管段的备选管径的个数； E0为高位水箱最低水位高程，m；Ek为控制点位置高程，m；hk为节点k的流出水头，mH2O；hJ为通过加热器的水头损失，mH2O；HN为市政给水管网的资用水头，mH2O；式中，热水温度为60℃，管道单位长度水头损失的计算公式如下：

当v≥0.44m/s时，

（7）

当v＜0.44m/s时，

（8）

输水管段的水头损失应采用冷水计算公式：

（9）

式中：Q为管段流量，m3/s；d为考虑结垢和腐蚀等因素后的管段计算内径，m；Ch为海曾-威廉系数，普通钢管、铸铁管取100。

3．非负约束。对所有管段，其长度应为非负，即：X≥0；XSJ≥0。

（三）实例应用

1．基本资料。某娱乐中心1层为洗衣房，2～3层为公共浴室，如图1所示，0点为高位水箱最低水位，各节点高程和服务水头见表1，各管段长度及卫生器具当量数见表2。容积式水加热器加热热水，可不计热水通过的水头损失，采用定时无循环供应系统。冷水由高位冷水箱提供，高位水箱最低水位0处的高程见表1。镀锌钢管标准管道的预算单价见表3。

2．计算分析。按照公式（1）计算各管段的设计秒流量，a=2.5，k=0；按照公式（2）确定各管段的备选管径，并利用公式（7）、（8）和（9）计算水力坡降，见表4；按计算公式（3）、（4）、（5）中的各项系数，采用单纯形法，利用Matlab程序语言中的linprog命令求解，结果略。

3．结果分析。

（1）经优化计算，该系统管网总投资为2685.4元，并对优化结果进行校核，结果水力约束条件满足；

（2）建筑管网管段长度较短，如果结果中出现某一管段对含有两种或两种以上的管径时，考虑到人工安装费与材料费，需要对其进行调整。如果10～11管段出现40mm管径的管长2.7，50mm管径2.1米的话，则该计算管段可选50mm；

（3）建立线性规划模型利用单纯形法来优化设计建筑管网能够获得全局最优解，但由于建筑管道段而多的特点，需要的做大量的前期准备工作，对于较大型的管网可考虑建立非线性管网用遗传算法求解。

三、结语

当前，关于建筑管网优化设计的研究很少，而诸如此类的研究多见于城市管网，原因可能是：与城市管网相比，建筑管网的管段短、管径小，整个管网的投资较少，优化后经济效益没有城市管网那样显著。但管段的长短和管径的大小并不影响优化方法的选用，所以本文借鉴了城市管网的己有研究成果，对建筑无循环热水管网进行一些探索性的研究。

参考文献

[1]范炳均．高层建筑热水系统的设计体会[J]．给水排水，2004，（1）．

[2]李维．对住宅热水供应系统设计中几个问题的探讨[J]．给水排水，2001，（3）．

[3]李鸿奎．集中热水供应系统设计探讨[J]．中国给水排水，2004，（11）．