面向轧辊生产全流程的能耗指标智能优化分解方法研究

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轧辊产业属于钢铁产业链的上游企业,轧辊生产过程工艺复杂,能耗高。随着国家对节能降耗问题的重视和企业竞争的加剧,降低企业能耗、节约能耗成本己成为轧辊生产企业不得不面对的问题,也成为企业提高市场竞争力的关键。目前,国家对轧辊企业设定了一系列的能耗标准,如何达到能耗标准、实现能耗目标这是企业所面临的首要问题。因此研究如何降低企业能耗具有重要的现实意义。本文从企业节能的角度出发,通过对企业的实地调研及对轧辊生产各个环节能耗充分了解,并应用生产管理及系统工程的相关理论与方法,建立了轧辊生产全流程能量流图及能耗指标体系。以此为基础,针对轧辊生产流程及产品的特点,考虑生产过程各类具体因素,提出了基于e-p的能耗指标分解方法。该研究是国家“973”项目(2009CB320601)及国家杰出青年基金项目(70625001)的重要组成部分。论文的主要研究工作包括以下五个方面:(1)对轧辊生产各个环节的能耗情况进行了概述。通过分析轧辊生产各工序能耗情况及企业存在的实际问题,明确了能耗指标智能优化分解的重要性及必要性。(2)建立轧辊生产全流程的能耗指标体系及能源流图。以轧辊实际生产流程为背景,通过对轧辊生产流程各工序的分析,并运用指标体系建立的相关理论知识,建立了轧辊生产全流程的能耗指标体系及能源流图,为能耗指标的分解奠定了基础。(3)研究面向轧辊生产全流程的能耗指标分解问题,提出来基于e-p的能耗指标分解方法。通过对e-p能耗分析理论的研究和对轧辊的物流图与能流图的分析,将e-p理论运用到轧辊的能耗指标分解中,并详解说明了该方法的基本思想及实现步骤。(4)单位综合能耗到工序能耗分解的研究。针对e-p能耗指标分解方法的第一阶段(单位综合能耗到工序能耗的分解),建立了相应的数学模型。运用CPLEX和LINGO对模型进行求解,给出了相应的优化策略。(5)工序能耗到设备能耗分解的研究。针对e-p能耗指标分解方法的第二阶段(工序能耗到设备能耗的分解),以热处理工序为例,建立了数学模型。并根据问题的特点,提出了两个启发式算法对模型进行求解。通过对实验结果比较与分析,验证了算法的有效性,并针对该问题给出了不同情况下的最佳求解方法。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
目录第8-11页
第1章 绪论第11-19页
    1.1 问题的背景及研究工作的意义第11-16页
        1.1.1 问题背景第11-15页
        1.1.2 研究工作意义第15-16页
    1.2 研究的目标与内容第16页
        1.2.1 研究目标第16页
        1.2.2 研究内容第16页
    1.3 研究的技术路线与方法第16-17页
    1.4 主要研究工作及成果第17-19页
第2章 轧辊生产概述及能耗指标体系第19-35页
    2.1 轧辊生产流程及工序能源设备概述第19-28页
        2.1.1 轧辊生产流程第19-26页
        2.1.2 轧辊生产能源流第26-28页
    2.2 轧辊生产全流程能耗指标体系第28-32页
        2.2.1 能耗指标的定义第28-30页
        2.2.2 能耗指标之间的关系第30-31页
        2.2.3 能耗指标体系第31-32页
    2.3 本章小结第32-35页
第3章 面向轧辊生产的e-p能耗指标分解方法概述第35-45页
    3.1 吨钢综合能耗的e-p分析法概述第35-37页
        3.1.1 工序能耗第36页
        3.1.2 钢比系数第36-37页
    3.2 轧辊生产企业的辊比系数第37-40页
        3.2.1 轧辊产品种类及生产特点第37-39页
        3.2.2 轧辊的辊比系数及物质流第39-40页
    3.3 面向轧辊生产的基于e-p的能耗指标分解方法第40-42页
        3.3.1 基于e-p能耗指标分解方法的基本思想第40页
        3.3.2 基于e-p能耗指标分解方法的基本过程第40-42页
    3.4 本章小结第42-45页
第4章 产品优化配置及总能源优化分配问题第45-55页
    4.1 问题提出第45页
    4.2 产品优化配置问题第45-50页
        4.2.1 产品优化配置问题描述第45-46页
        4.2.2 产品优化配置问题数学模型第46-47页
        4.2.3 实例分析第47-50页
    4.3 总能源优化分配问题第50-54页
        4.3.1 总能源优化问题描述第50页
        4.3.2 总能源优化分配问题数学模型第50-51页
        4.3.3 实例分析第51-54页
    4.4 本章小结第54-55页
第5章 热处理工序设备能耗分解第55-83页
    5.1 热处理工艺及能耗概述第55-61页
        5.1.1 热处理工艺概述第55-56页
        5.1.2 国内外热处理能耗情况第56-58页
        5.1.3 影响热处理能耗因素分析第58-61页
    5.2 热处理工序能耗指标分解第61-65页
        5.2.1 热处理工序能耗指标分解问题描述第61-62页
        5.2.2 需要解决的几个问题第62-64页
        5.2.3 问题假设条件第64页
        5.2.4 热处理工序能耗指标分解数学模型第64-65页
    5.3 热处理能耗分解的两个启发式算法第65-70页
        5.3.1 效率优先兼顾转载率启发式算法(LRGPFE)第65-69页
        5.3.2 装载率优先并考虑效率的启发式算法(FEGPLR)第69-70页
    5.4 实例验证及结果分析第70-80页
        5.4.1 数据准备第70-72页
        5.4.2 LRGPFE启发式算法结果分析第72-77页
        5.4.3 FEGPLR算法结果分析及与LRGPFE启发式算法结果比较第77-79页
        5.4.4 不同数据结构下两类启发式算法结果比较第79-80页
        5.4.5 实验结论第80页
    5.5 本章小结第80-83页
第6章 总结与展望第83-85页
参考文献第85-89页
致谢第89-91页
攻读硕士期间发表的论文、获奖情况及发明专利等项第91-93页
作者从事科学研究和学习经历的简历第93页
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