优化设计论文范文

导语：如何才能写好一篇优化设计论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

（1）铰制器用铰直轮材料抗磨强度低，造成打捆线表面质量及直线度差，打捆线因回抽而无法完成打捆。

（2）四台线道小车通过中心板连接在一起，通过液压缸的带动来完成打捆线的穿线工作，由于长时间的运行，1#打捆机4#线道由于重力作用小车容易发生下沉变形，线道小车底部滑道与支撑辊之间脱离，支撑辊无法起到支撑作用，从而造成液压缸活塞杆在前移的过程中由直线运动变为抛物线运动，活塞杆前端下沉疲劳折断产生故障时间。并且由于线道小车下沉，造成打捆头与线道小车穿线困难，造成打捆机顶线或送线不到位。

（3）线道内打捆线的传送运行靠深沟球轴承支撑传动，因此线道内球轴承用量较多，每台线道小车用量约400盘，摩根打捆机所用轴承型号为6301，由于轴承直径小，承载能力差，并且由于打捆线在穿线过程中的冲击作用，轴承损坏频繁，并且由于数量多并且轴承在线道内部，当轴承损坏时很难进行更换，造成打捆线回抽，影响车间的生产。

（4）各线道处常开翻板导槽用橡胶弹簧使用寿命短，当弹簧失效或弹簧座开焊的时候造成翻板关闭不严，打捆线回抽，更换橡胶弹簧或弹簧支座需要拆卸导槽用时较多。

2解决方案的确定

摩根公司经过几年的研究并且结合用户在使用过程中提出的不足，对现在生产的打捆机进行了部分的改造，如升降台的升降采用了曲柄连杆结构，由液压缸来带动升降曲柄的运行从而带动升降台的运行；弧形导卫与双线导槽设计成一体结构，并且将扭簧采用圆柱螺旋压缩弹簧代替。但若对摩根公司早期线材打捆机进行升级改造，升级费用较高，仅单台升级备件费用就高达48万，并且即使升级改造后因新旧线道的兼容性差，使用故障率较高。这就需要有针对性的优化设计来消除设计缺陷形成的隐患，确保打捆机的稳定生产。经对打捆机的认真研究以及对打捆机各类故障的分析，形成了以下优化设计思路。

2.1升降台系统

（1）将法兰轴承座体材质由铸铁改为铸钢，增加座体的抗冲击性能。

（2）将底座球面轴承改为滑动轴承。

（3）在升降台升降液压缸的两侧增加支撑导向机构。

2.2线道系统

（1）更改铰直轮的材质及公差尺寸，延长铰直轮的使用寿命。

（2）更改线道小车支撑辊结构，增加受力面积，确保线道小车的稳定运行。

（3）将轴承6301进行优化改造加工成厚壁轴承，保持轴承外径尺寸不变，去除法兰缘衬套，将轴承内径尺寸做成与法兰缘衬套内径尺寸相同。

（4）更改橡胶弹簧橡胶材质，由普通橡胶改为进口硅胶，增加弹簧的弹性及使用寿命。将弹簧支座由焊接结构改为一体结构，采用线切割加工。

3具体实施措施

3.1升降台系统

（1）针对于升降台内臂、外臂连接法兰轴承经常受冲击损坏的问题，将法兰轴承座体的材质由铸铁改为铸钢，增加轴承座体的抗冲击性。

（2）针对于升降臂与底座连接的球面轴承经常损坏的现象，将球面轴承结构改为滑动轴承结构，滑动轴承材质选用铸铜、外形尺寸为准45×准57×49；轴承座根据滑动轴承的外形尺寸以及原球面轴承的安装尺寸重新设计。

（3）支撑导向机构。支撑导向机构结构图如图1所示。支撑轴通过M64螺纹与升降台拖枕连接在一起，支撑座与升降台底座通过螺栓把合，导向套对支撑轴起到支撑导向作用，通过支撑轴的支撑导向作用来减少升降台的晃动，保证车间的稳定运行。此结构对升降台稳定运行起到关键作用的是支撑导向套，此支撑导向套采用橡胶材质，导向套中间部位打斜口以便于安装。

3.2线道系统

（1）改变铰制器铰制轮的材质，由45#钢改为42Cr-Mo，并且对铰制轮表面采用高能离子注入技术进行表面硬化，提高铰制轮的综合力学性能及耐磨性，同时将铰制轮的外形尺寸由准（69.90～70）mm改为准（70～70.05）mm，通过偏心轴来调整铰制轮与打捆线的相对位置，提高打捆线的表面质量。

（2）1#、4#线道小车在重力的作用下容易发生变形，并且线道小车导向面磨损变形以后，小车支撑辊与小车导向面接触面积变小，支撑辊失去支撑作用造成定位锥头与打捆头定位不好，无法完成打捆线穿线动作。针对此情况对支撑辊进行优化设计，将辊面加长由原来的30mm增加到60mm，内部结构改为双滚针结构，增加了支撑辊的灵活性及抗载荷能力，支撑辊与小车接触良好。

（3）将线道用6301轴承进行优化改造加工成厚壁轴承，保持轴承外径尺寸不变，去除法兰缘衬套，将轴承内径尺寸做成与法兰缘衬套内径尺寸相同，提高轴承的抗冲击性。

（4）橡胶弹簧内部弹性元件材质由普通橡胶改为进口硅橡胶，弹性元件的弹性增加。橡胶弹簧支座由原来的焊接结构改为一体结构，并且使用线切割进行加工，避免了弹簧支座开焊现象的发生。

4结束语

篇2

本文所采用的PTM模型有5个重要的约束。在算法进化过程中，对每个新生长的杂草个体都依次对各个约束条件进行判定，当个体不满足某个条件时，则采用罚函数fp(x)=C•f(x)对其适应度值进行惩罚，其中C是一个较大的常数。个体不满足的约束条件越多，则惩罚越严重，这就使得满足约束的个体在群体中具有较优的适应度，在经历多次繁衍后，不满足约束的个体最终被淘汰，而满足约束的个体则逐步占据整个种群，从而得到符合各个约束条件的解。

2实例分析

文献［8］经在文献［12］的研究基础上，验证了遗传算法在进行行星传动机构优化设计的优越性，因此，本文选取与其相同的实例进行优化，并将本文算法与遗传算法的求解结果进行比较，以验证算法的求解性能。

3算法寻优结果分析

在遗传算法的进化过程中，种群中的个体数目始终保持不变，杂草算法中的个体数目却在动态地变化，而在算法的对比实验中，不仅要尽可能使算法各自的优化结果最好，还要考虑到算法复杂度的可比性。据此，本文通过大量实验后，选定以下参数进行实验:对IWO和BCIWO算法，初始种群规模为5，最大种群规模为10，非线性调节指数为3，最大、最小可生成种子分别为5、1，正态分布标准差的初始、终止值分别为20、1;对GA算法，种群规模为30，交叉概率为0．9，变异概率为0．01;三种算法的最大迭代次数统一设为100。每个实验重复进行10次，记录其中的最优结果，具体数据如表2所示。由表2可知，基于IWO与BCIWO而对该行星传动机构的优化设计所得的体积均要小于GA。这说明，IWO和BCIWO取得了更好的优化效果。

4算法优化性能分析

为了更清晰地说明BCIWO较之IWO和GA在求解PTM问题时的优越性，本文将三种算法分别重复运行50次，计算出每次迭代所得的体积，绘制了三者的平均收敛曲线(如图1)，并记录每次实验求得的最小体积，绘制了各算法多次求得的解的波动曲线(如图2)，以观察算法求解的收敛性及稳定性。由图1可得，BCIWO较之IWO和GA总能以更快的速度收敛于更优秀的解。由图2可得，在50次实验中，BCIWO所得的体积的最差值、最优值均小于IWO和GA的优化结果。并且，BCIWO的求解波动不大，基本稳定，IWO的解虽然总体上相对稳定，但还是存在一定波动，而GA的解的波动相对较大。综合以上分析，BCIWO在本文数据较为简单、数据范围较小的实例应用中，已经表现出了比GA和IWO更强的收敛性与寻优能力，从而推知，在更为复杂的多变量优化设计的实际问题中，BCIWO必然比其它两种算法具有更大的拓展空间和应用前景。

5结语

篇3

当井下发生瓦斯爆炸等突况时，无法及时安全升井的井下人员，可以在救生舱内坚持若干小时，等待外部救援。救生舱壳体由过渡舱、生存舱和隔离舱门组成。为了便于下井安装，救生舱壳体带多个法兰，并通过螺栓连接而成，其中过渡舱作为人员进出的通道；生存舱作为避灾人员躲灾休息的场所，可抵御外部瓦斯爆炸带来的冲击波；隔离舱门将过渡舱与生存舱隔开以免进人时有害气体进入生存舱。

2矿用救生舱壳体建模及有限元分析

2．1救生舱壳体的几何模型

目前救生舱壳体结构有2种：①顶面为圆弧形，底面为矩形；②顶面和底面均为矩形。其中顶面和底面均为矩形的救生舱壳体结构具有较强抗爆能力，所以本文针对此进行研究。根据壳体各部分结构对有限元分析结果的影响程度差异，本文对救生舱壳体结构的三维几何模型进行了一定简化，救生舱整体结构依据壳体实际尺寸进行建模，细小部件合理简化，保留主体结构特征。建立的救生舱壳体几何模型。

2．2救生舱壳体的有限元模型

救生舱壳体和其他主要零部件材料分别为Q345和Q235，进行数值模拟时采用弹塑性材料模型。

3方形救生舱壳体模型优化

当方形救生舱壳体前、后侧都受到瓦斯爆炸冲击波作用时，舱门和观察窗都会受到不同程度的变形和破坏，此时逃生人员要想从舱内逃出就很困难，因此当舱门和观察窗都失效时，设置逃生窗是必须的。位于舱壁上的逃生窗为防爆密闭窗，它要求能够承受高温、高压和耐冲击，同时要求具有很高的阻燃性能，因此其钢板要厚，要有岩棉隔热，且要求在舱里和舱外均可开启和关闭。

4结语

篇4

1.1管理

加强材料管理。施工中的材料可以通过对主要材料（如钢材、水泥、地材）和用量大的辅材（如土工布、土工格栅、柴油）进行甲供、甲控管理，对材料的采购方式、计划、订购、保管、使用进行一系列组织和管理活动。一方面应保证适时、适地、按质、按量、成套齐备地供应；另一方面应加速材料的周转、监督和促进材料的合理节约使用,以降低材料成本。施工过程也就是材料消耗的过程,材料价约占工程总造价的50-70%。因此加强材料管理对控制成本非常重要。

机械成本控制。土方工程施工时，根据施工组织设计中土方开挖方式、开挖机械的型号、吨位，直接套用定额可算出费用。在定额中，不同容量的挖掘机，配备不同的自卸汽车，单价不相同，这就要结合施工组织设计提供的哪种方案经济合理，再结合施工企业机械设备装备情况,以提高机械的效率为目的选定最优的土方开挖施工方案。以本工程路基土方开挖为例，经分析，容量相同的挖掘机配不同吨位的自卸汽车运土,吨位大的自卸汽车土方单价高；吨位相同的自卸汽车配不同容量的挖掘机运土，容量大的挖掘机土方单价低。施工组织设计根据工期要求、施工现场条件来配备施工机械；工程成本的计算又为优化施工组织设计提供可靠依据。随着工程机械化施工程度的不断提高,机械使用费在工程成本中的比重日益增长。因此,加强施工机械成本管理和核算,努力控制机械费用,对降低工程成本有着重要的意义。

采用“四新”技术。应用新技术、新材料、新工艺、新设备,既可以提高生产力,又可以控制成本。比如:大体积混凝土通仓浇筑、碾压混凝土筑坝及用土工布代替土石坝反滤料等新技术、新材料、新工艺,即可加快施工进度,节省材料消耗,减少设备数量,又可降低工程造价。

1.2优化施工组织设计要点

优化施工组织设计是对施工活动实行科学管理的重要手段，它具有战略部署和战术安排的双重作用。它体现了实现基本建设计划和设计的要求，提供了各阶段的施工准备工作内容，协调施工过程中各施工单位、各施工工种、各项资源之间的相互关系。施工组织设计与成本控制同等重要，二者并非想互独立的，二者是密切联系，相互确定的关系；工程成本的高低除了与预算知识有关外,其实很大程度上取决于施工组织、施工方案的先进与否,不同的施工组织、施工方案所反映的成本是不一样的。从本次研究的两个实例中就可以看出，对于施工组织设计来说，施工方案和人、材、机管理都对施工成本有足够的控制能力。施工组织编制质量是控制成本的关键；优化施工组织是控制成本的基础；采用新技术、新工艺是控制成本的主要手段。从这些方面考虑就必须对施工组织设计中施工方案、人工（费）、材料（费）（单价，采购材料形式）、机械（费）等方面进行优化设计控制。

2. 施工组织设计控制工程成本的策略

2.1合理选择施工方案

施工方案的选择是决定整个工程全局的关键，施工方案一经选定，整个施工的进程、现场状况、人员及机具的需要量及布置情况也就基本确定，施工方案的合理性，经济性，直接影响着概预算的高低和定额的查用，施工方案由与相应的设计阶段配套的施工组织设计文件提供，重点对施工方案进行认真分析，服从工期、质量、技术要求，降低成本，选择合理的施工方法、施工机械、施工顺序，进行流水施工的组织。预算编制人员要依据设计图纸准确地计算出与设计图纸相对应的工程量。当设计图纸深度有限时,还需要编制人员对设计进行延伸和细化,也就是说,不但要把图纸上的项目计算出来,还要计算出图纸中虽未做交待但实际会发生的项目。例如:采用脚手架类型,各种施工机械的性能与特性,以及建筑工程本身特点及施工中的特殊要求等。另外，对于材料成本的控制，鉴于建筑产品的特点和建筑工程概算的种类,施工设计这应该根据由大到小,由整体到局部的原则对工程项目进行多层次的分解和划细,相反计算造价时先求出每一基本构成要素的工料机消耗量和价值,然后根据设计文件等,汇总计算出整个建设项目的造价。

2.2合理进行规划设计

工程进入施工阶段必须对细节的施工过程进行合理地规划，首先要规划施工的设备、人员。对于人员的控制首先要进行人员的动员和安排布署。组建项目经理部，与业主或监理取得联系，开展息息相关业务工作；前期施工人员10天内到达施工指定地点，着手临建和施工准备工作；首批投入施工的机械设备15日内到达施工地点，保养维修，做好施工前的准备工作。人员的准备有利于缩短施工工期，进行合理化的人工控制，避免出现高薪紧急聘任的情况，并由此引发人员成本的增长。而对于设备的控制则要以就近就便的方式进行材料设备的运输，然后对施工设备进行合理地控制保养，以此来降低施工成本。例如：人员就近采用汽车、火车运送至现场；设备就近由汽车、火车、船运送至现场。

2.3合理进行技术控制

一般来说，加强施工技术管理、实现利润最大化通常有优化技术方案、推动应用新材料、新工艺、积极开展合理化建议活动等途径。主要是由于在投标阶段由于时间仓促，技术方案的深入程度或合理性均有不同程度的欠缺，在实施阶段，技术人员如能充分结合现场实际情况，施工技术方案大有潜力可挖，只要肯钻研，一定能通过优化技术方案而获得数量可观的利润。例如：在本次的小区施工实例中，其实还采用了“木制定型模板”的先进工艺，柱截面最大尺寸600mm×600mm，配模时采取大面压小面，柱与梁接口处，采取柱模开槽，梁底及侧模与槽边相接，拼缝严密，并用木枋压紧，柱模加固采用钢管抱箍，对拉螺栓加固，每500mm一道。圆柱采用定型钢模板，40×4扁钢抱箍，间距500mm，抱箍采用螺栓调节。这种技术使得模板的拆卸更为方便，以此缩短工期；防水处理更为安全，避免了工程破坏；保证了施工材料的重复利用，减少了施工材料费用。

篇5

本设备筒体较为危险的开孔分别为DN400mm的冲洗水入口DN500mm和人孔。

1．1气化装置人孔应力分析

锁斗人孔的设计为锻件与筒体内壁齐平结构，筒体壁厚130mm，人孔锻件尺寸为752mm×145mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为204．59MPa。

1．2气化装置冲洗水入口应力分析

锁斗冲洗水入口的设计为锻件与筒体内壁齐平结构，筒体壁厚130mm，冲洗水入口锻件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为198．62MPa。

1．3分析设计结果评定

从分析设计评定结果可以看出，筒体上开孔的最大应力点在筒体上的最大开孔人孔锻件内侧。此处的应力分析结果是控制整个筒体壁厚设计结果的关键因素。如果通过人孔结构的优化和改进达到降低最危险处的应力值，从而降低筒体壁厚的目的，将是一种经济合理的措施。

2设计优化

根据传统气化装置开孔补强公式，笔者想到，如果接管内伸一定的数值，其可以增加开孔补强面积，进而改善筒体开孔处的补强效果，那么这种内伸结构在承受交变载荷的疲劳设备上是否也能起到同样的效果呢?根据这个构想，笔者进行了一系列的不同人孔结构的应力分析:

①在锁斗筒体壁厚为130mm、人孔锻件尺寸为752mm×145mm的情况下，应力分析结果云图，内伸170mm的应力分析结果;

②在筒体壁厚90mm、人孔锻件尺寸为652mm×95mm的情况下，应力分析结果云图，取不同内伸量的应力分析

3筒体壁厚及人孔锻件厚度设计结构优化分析与结论

3．1分析

在操作压力为0～6．6MPa的交变载荷下，锁斗上的最大开孔———人孔处的锻件采用内伸结构可以有效的大幅降低总应力Sv，筒体壁厚和锻件尺寸有了进一步优化的可能性。人孔锻件最大应力值随内伸量的增大而减小，但是总体应力值变化不大。考虑到实际制造和设备使用情况，可以适当选择一个比较合适的人孔锻件内伸量数值。以不同人孔设计结构，其钢材耗用量见，可看出人孔设计结构优化的效果。

3．2结论

(1)人孔内伸结构的内伸量增加很大的情况下，应力水平降低并不明显，而人孔锻件内伸过多会造成材料的浪费和设备制造难度的加大。故在控制合理应力水平的情况下，尽量减少锻件内伸量是较为合理的。

(2)以筒体壁厚90mm、人孔锻件95mm、内伸150mm为例，相同应力水平下，人孔锻件采用内伸结构与人孔锻件不内伸结构相比减少了约31．87%的钢材用量，大大节约了设备的制造成本。

篇6

关键词：三维建模；车床刀架转盘；机械加工；设计；优化

随着我国科学技术的不断进步，我国在机械制造行业所取得的成就也越来越多，车床刀架转盘作为普通的车床刀架的核心零件，它具有造价成本高以及图纸设计构成的体系非常复杂，而且对于这种零件的加工精度非常高，需要的工序也很多等特点。加工车床刀架转盘的设备主要是车床，但是使用的大多数还是传统的二维纸质工艺，在生产的加工阶段，操作的工需反复的查阅相关的资料以及车床刀架转盘的图纸，而且对于车床刀架转盘的操作熟练的人员也非常的少，因此做好对加工转盘的工序进行优化设计的工作就很有必要，从而提高企业的经济效益。

1对于车床刀架转盘零件进行三维建模

对于车床刀架转盘的三维立体建模是通过度对各种方法的结合，制作出不同类型的三维物体形状以及真实环境的过程。对于三维数字化工艺的设计是通过以车床刀架转盘的模型为载体，在进行综合的考虑制造资源以及对产品的制造工艺流程的基础上进行定义，用来控制以及实现可视化表达零件的整个制造过程的数字化模型，从车床刀架转盘的特征角度看，所有的产品零件都可以看成是通过一系列的简单特征所以组成。对车床刀架转盘零件的三维建模的过程中，也就是对很多特征进行叠加，或者是相交和切割的过程，三维工艺的建模过程就是对加工特征以及特征之间的关系进行组织的控制过程。通过对车床刀架转盘零件的图纸进行分析，运用相关的转盘三维模型进行具体的绘制工作。通过打开三维模型的软件，新建对话框进入车床刀架转盘建模环境，再插入车床刀架转盘的图纸，进入草图的环境进行相关的绘制工作，在进行回转命令，进行对回转特征的创建工作，再进行相似的方法绘制其他的零件草图，然后进行零件相关的拉伸特征的设置，除了这些之外还要注意对车床刀架转盘零件的细节特征创建。

2对于车床刀架转盘的机械加工工艺规程的设计

2.1对车床刀架转盘加工的要求进行分析

对车床刀架转盘的零件图进行详细的分析，对相关的零件的尺寸精度以及位置精度的要求进行充分的了解，比如零件的表面粗糙度和燕尾导轨面以及对称度等，相关的精度要求非常高，对相关的零件部位的精度要求分析可以看出导轨面是转盘零件最为关键的加工表面。

2.2对车床刀架转盘的零件图的检查

车床刀架转盘的零件图包括主视图和俯视图以及侧视图，通过采用局部剖视或者半剖视的方法，可以对转盘零件结构表达的更加清晰以及对转盘零件的布局更加的合理，注意对转盘的有关尺寸进行标注，注意对相关的形状精度以及位置精度进行详细的标注，而且要保证标注的统一性以及完整性，确保转盘零件符合国家的相关标准规定，通过对转盘零件的各项技术要求的可行性进行确定，保证了转盘零件设计的合理性，从而为转盘零件的组织生产以及机械加工工艺技术做好充分的准备工作。

2.3对转盘零件生产类型的分析

根据相关的公式以及企业的生产条件进行确定车床刀架转盘的年生产量，结合车床刀架转盘质量的分析，以及对加工工作各种零件的生产类型的数量和工艺的特征进行考虑，从而可以确定出车床刀架转盘的生产类型为中批生产。

2.4确定转盘零件机械加工的工艺流程

通过对转盘零件的零件图进行分析可以得出，转盘长度以及宽度等的设计标准，还有转盘高度的设计标准以及燕尾面的粗基准，对各端面根据相关的基准进行加工，再采用一面两孔的定位方式进行加工其他的表面，从而确定出车床刀架转盘的机械加工工艺的设计流程。

2.5确定相关的设计设备

通过对车床刀架转盘的机械加工工艺的方案以及各种方面加工的方法进行分析，结合对车床刀架转盘的最大轮廓尺寸和加工精度的考虑，进行对加工机床的选择，以及对各种刀具和量具以及夹具的选择。

2.6制定零件机械加工工艺的规程

通过对上文的论述结果的分析，进行车床刀架转盘的机械加工工艺各项要求的制定，制定的车床刀架转盘零件的机械加工工艺的规程是企业组织车床刀架转盘进行生产工作的标准，是整个车床刀架转盘机械加工工艺规程优化设计工作的重要环节之一。

3结束语

车床刀架转盘的三维工艺项目能够大大降低企业的成本，从而增加企业的经济效益。企业的精益化生产才符合现阶段时代的发展，才能够紧紧跟随智能化制造的步伐。在对车床刀架转盘的机械加工工艺规程的优化设计过程中，要做好对于零件的分析以及研究工作，通过对车床刀架转盘零件的机械加工工艺进行优化设计，制定好相关的零件机械加工工艺规程，才能缩短零件的生产周期，从而降低制造的成本以及提高了零件的精密度，对提高企业的劳动生产率以及降低劳动的强度都有着重要的作用。

作者:张克盛 单位:甘肃畜牧工程职业技术学院

参考文献：

篇7

1接地网优化设计的合理性

1.1改善导体的泄漏电流密度分布

图1是面积为190m×170m的新塘变电站接地网，在导体根数相同的情况下，分别按10m等间距布置和平均10m不等间距布置。沿平行导体①、②、③、④、⑤的泄漏电流密度分布曲线见图2。从图中可见，不等间距布置的接地网，边上导体①的泄漏电流密度较等间距布置的接地网平均低15%左右；对于导体②的泄漏电流密度，这两种布置的接地网几乎相等(仅相差0.3%)；对于中部导体③、④、⑤，不等间距布置的接地网的泄漏电流较等间距布置的接地网分别提高了9%，14%和15%。由此可见，不等间距布置能增大中部导体的泄漏电流密度分布，相应降低了边缘导体的泄漏电流密度，使得中部导体能得到更充分的利用。

1.2均匀土壤表面的电位分布

由表1的计算结果可知，不等间距布置的接地网能较大地改善表面电位分布，其最大与最小网孔电位的相对差值不超过0.7%，使各网孔电位大致相等，而等间距地网，其最大与最小网孔电位的相对差值在12.2%以上。同时不等间距地网的最大接触电势较等间距地网的最大接触电势降低了60.1%，极大地提高了接地网的安全水平。

表1计算结果比较

布置最大网孔电位Vmax／kV最小网孔电位Vmin／kV最大接触电势Vjmax／kV接地电阻R／Ωδ／%

等间距5.7095.0810.7990.52312.2

不等间距5.5445.5060.3150.5190.7

注：1)δ=(Vmax-Vmin)／Vmin；

2)地网面积为190m×170m；

3)长方向导体根数n1=18，宽方向导体根数n2=20。

1.3节省大量钢材和施工费用

如果按10m等间距布置的新塘变电站接地网，最大接触电势在边角网孔，其值为0.799kV，但采用不等间距布置时，保持最大接触电势与该值接近，这时可节省钢材31.2%，见表2。

2接地网优化设计的方法

在设计时采用尝试的方法来确定均压导体的总根数和总长度，即先对地网长和宽方向的导体根数n1和n2进行试算，对于大地网一般可采用均压导体间距为10m左右试算，若接触电势满足要求，进行技术经济比较后再考虑增减导体的根数。如图3所示，当确定了n1和n2后，则地网长宽方向的分段数就确定了：长方向上导体分段为k1=n2-1，宽方向上的导体分段为k2=n1-1，然后按下式得出各分段导体的长度。

表2使用钢材量的比较

布置n1n2Vjmax／kV钢材长度L／m

等间距18200.7996860

不等间距12140.7564700

Lik=L.Sik，

式中L——地网边长(长方向L=L1，宽方向L=L2)，m；

Lik——第i段导体长度，m；

Sik——Lik占边长L的百分数。

Sik与i的关系似一负指数曲线，即Sik=b1×e-b2i+b3，

式中，b1，b2，b3均为常数，其确定方法如下：

当7≤k≤14时，当k＞14时，

对于任意矩形地网，只要长、宽方向导体的布置根数一经确定，就可根据长、宽方向导体的不同分段k，分别按上述推得的公式布置导体的间距。

3结论

a)采用不等间距布置优化设计接地网，能够使地网各网孔电位趋于一致，从而提高了变电站的安全水平。

b)在同样安全水平下，优化设计的接地网较常规布置的接地网，一般能节省钢材量达38%以上，同时也减少了相应的接地工程投资，在技术上、经济上较为合理。

c)从边缘到中心均压导体间距采用按负指数规律增加的新方法来布置接地网，其指数公式的系数b只与某平行导体根数(或平行导体分段数k)有关。

参考文献

篇8

某小型水电站工程位于阿坝州黑水县小黑水河下游，其作为小黑水河梯级开发工程的次一级水电站，整个小型水电站工程的开发模式以引水式水电站为主要形式，工程施工阶段需要依次完成首部枢纽、引水隧洞、调压井、压力管道、厂房以及升压站等构筑物的施工，所以该小型水电站工程在本质上属于典型的中水头径流引水式电站。该小型水电站在设计过程中的引水流量为16．90m3/s，其中首部底格栅栏坝的引水流量设计标准为2．11m3/s，将其与上游水电站尾水设计流量14．76m3/s，共同作为该小型水电站的设计引水流量，所以该小型水电站工程的装机容量为21MW，小型水电站每年需要运行近4745h，同时该小型水电站工程开发中不具备其他综合利用的要求。

2、对小型水电站引水系统进行优化设计的必要性

小型水电站工程在实际开发展具有良好的经济价值与应用前景，是水利水电工程领域中一种较为先进的流域开发方式，可以作为未来水利水电工程建设的成功案例进行参考。由于该小型水电站工程需要引用上级电站的发电尾水，上级发电站的发电尾水为14．76m3/s则基本可以达到其设计引用流量的87%左右，如果在该小型水电站设计阶段可以将这一部分尾水直接引入引水隧洞，由于这一部分尾水的清洁度较高则不需要设置底格栅栏坝引水廊道和沉砂池，这对降低该小型水电站首部的工程量与成本投入有着重要作用。

本文认为梯级水电站中上一级水电站与次一级水电站不仅存在电力联系，水力联系也是梯级水电站设计过程中不能忽略的一个主要因素，虽然电网负荷的平衡、机组躲避振动区、机组出力限制等方面会对其产生约束，同时也要满足防洪、灌溉、航运、生活及工业用水等多个社会方面的需求。因此，该小型水电站引水系统优化设计过程中，设计人员应充分考虑电离平衡、水量平衡、区间径流以及尾水衔接等多项问题，该梯级流域中上下2级水电站在设计中均设置了带有调压室的长隧洞，所以在引水系统优化设计中要充分考虑其缺少一个稳定的无压过渡段，再加上优化设计中由于要涉及到上下2级水电站不同的运行方式，所以要实现水力过渡这一过程是一个相对复杂的内容。

该小型水电站在运行过程中由于其引用流量的87%都是来自上级水电站，所以两所水电站的负荷变化容易对彼此之间产生影响，上级水电站在正常运行中如果突然丢弃全部负荷，则会导致该小型水电站在运行中的发电引用流量随之不断降低，这会导致该小型水电站需要通过立即关闭全部机组来避免其受到影响。如果导叶或调速系统在该种情况下发生故障，则要立即采取关系碟阀的措施来及时完成停机处理，才能避免该小型水电站的压力隧洞进水口不会因进气对系统产生影响，所以在充分考虑上下游两级水电站平顺连接和该小型水电站调节性能的要求，本文认为应该采用无压隧洞的优化设计方案来做为两级水电站的过渡段，避免该小型水电站在联合运行过程中因引水隧洞进气或水压过大而发生一些安全事故。

3、小型水电站引水系统的优化设计方案

3．1首部枢纽的优化设计

该小型水电站上级水电站尾水池后利用有压引水箱涵将尾水引入到左岸取水口处，引水箱涵在设计阶段以地下室暗涵的方式作为主要结构形式，其设计标准为长32m、宽7．1m、高3．4m的钢筋混凝土地下室暗涵，并通过分为2孔的方式进行布置，单孔的设计标准为宽2．3m、高2．4m。钢筋混凝土引水箱涵主要布置于沉沙池下游干砌石海漫段，在施工过程中要采用砂卵石对其进行分层碾压确保其密实度，底部需要通过合理设置盲沟排水来满足其运行要求，过水表层通过浇筑埋石混凝土来确保其整体性能可以满足运行要求。弼石沟来水需要经过沉沙池后才能进入到左岸取水口，这样便可以与上级水电站尾水会合后流入到该小型水电站的引水隧洞。

3．2 引水隧洞的优化设计

该小型水电站引水系统优化设计过程中需要对引水隧道的局部构造形式进行调整，将引水隧洞结构形式由原设计方案的马蹄形有压隧洞调整为城门洞形的无压隧洞，同时也要将城门洞形无压隧洞的设计标准调整为底宽3．1m、直墙高3．4m、最大净高4．41m，并且要将整个隧洞的进口底板高程控制在2292．8m，隧洞在施工过程中需要采用混凝土或钢筋混凝土衬砌，并要通过加固围岩来确保其整体稳定性，利用锚杆与固结灌浆来确保整个引水隧洞的结构强度可以满足运行要求。本文在优化设计中充分考虑到无压与有压隧洞之间连接的平顺，避免小型水电站运行中因上级水电站丢失负荷而出现无压隧洞封顶的事件，则要在有压隧洞与无压隧洞结合处通过设置侧堰溢流建筑物和溢洪道，并要通过将施工支洞改为泄洪洞来满足其整体运行要求。

3．3泄水隧洞的优化设计

为了满足该小型水电站运行需求则要将施工支洞改为泄水隧洞，泄洪隧洞在设计过程中要以垂直引水隧道方向进行布置，这样便可以溢流下泄的多余水量通过其排放到冲沟，然后汇入到主河中避免其对该小型水电站的整体运行状况产生影响。溢流侧堰与泄水隧洞在设计过程中要按照机组全甩负荷工况下的泄流量为标准，为了在设计过程中可以对洞室横向宽度进行适当的调整，进一步降低整个洞室在开挖施工中的施工难度，并要充分考虑侧堰只需要在小型水电站甩负荷时发挥泄流作用，所以在优化设计阶段采用薄壁堰作为主要的结构形式，将堰顶高程要控制在高出正常水位近0．1m左右，这样才能满足该小型水电站甩负荷时的整体运行要求。同时也要对与溢流堰后泄水陡槽相连接的泄水隧道形式进行优化设计，本文认为其可以采用城门洞形来满足整个系统运行要求，其设计标准为底宽1．7m、纵坡8．2%，这样便可以确保其泄流量达到16．88m3/s时泄洪隧洞的水深可以控制在1．174m左右，完全可以满足整个小型水电站引水系统的运行性能要求。

4、小型水电站引水系统优化设计结果分析

该小型水电站在优化设计中将有压隧洞前设置底坡为12．4%的无压过渡段，则可以作为上下两级水电站在运行过程中的无压引水与有压引水的连接过渡，其设计标准为长101.34m、底坡12．4%、前81．34m，其后20m部位则要作为一个平段，断面尺寸在设计过程中要与有压隧洞的断面尺寸保持高度一致。该小型水电站引水系统经过优化设计后，其底部栅栏坝的底宽优化为6．0m，沉沙池的净宽也优化为7．5m，其平均工作水深也优化为5m。进过对该小型水电站引水系统的整体优化设计，有效降低了施工单位在该小型水电站施工过程中的首部整体工程量，同时技术人员经过计算可以确定该小型水电站在采用无压隧洞后，上级水电站丢弃负荷后可以确保其有压隧洞在12min以内不会进入空气，这一段的时间完全可以做为该小型水电站在上级水电站故障后的应急事故处理时间，与原方案相比该优化后的方案设计不仅可以有效降低工程量，同时也对加强该小型水电站的管理与机组运行效率有着重要作用。

5、结语

篇9

关键词：洁净室计算流体动力学风机过滤器单元满布率节能

1引言

洁净室空调系统经典的方案是采用中央空调和三级过滤器集中送风，通过大型风道将已经处理的空气送至过滤器的接联管道，然后经高效空气过滤器（HEPAFilter）或者超高效空气过滤器（ULPAFilter）送到洁净室。而另一种方案是采用室内循环风就地冷却，利用干冷却盘管解决新风不能提供全部冷负荷的问题，同时利用风机过滤器单元来进行空气循环。每种方式各有一定的适用范围，风机过滤器单元（FFU）因其灵活性大,即可通过置换盲板来提高局部区域的洁净度、占用空间较少等优点得到越来越多的应用，尤其适合于旧厂房的改造及技术更新较快的工程。虽然FFU系统成本较高，而从综合投资角度，分析认为采用FFU方式在末端过滤器铺设率为25%－30%时较为有利【1】。

ISO5级（百级）洁净室属于洁净室用暖通空调系统耗能大户，通常采用吊顶满布高效过滤器的送风方式，运行能耗较大。有关洁净室运行费用的文献指出，在某些欧洲国家，能源消耗的费用已占洁净室运行、维护年度总费用的65%～75%【2】，其主要影响因素是洁净室的空气流量和采暖通风空调系统如何有效地向洁净室分布经过净化和温湿度调节的空气，所以在保证洁净污染控制的条件下，合理选择送风速度，布置末端过滤器、回风口、减少送风量以便节能是人们关注的焦点。

另外国外对一些ISO5级洁净室实测数据表明，大部分换气次数远低于建议的下限值【2】，而在设计中存在系统风量过大的倾向，这可能与对气流缺乏了解，担心系统运行可靠性的保守思想有关，说明提高节省能源的机会确实存在。随着计算流体动力学（CFD）技术自身的发展，已广泛应用于暖通空调和洁净室等工程领域，通过计算机求解流体所遵循的控制方程，可以获得流动区域的流速、温度、浓度等物理量的详细分布情况，是一种较好的优化设计工具。其优势在于利用CFD技术对设计方案进行模拟可以在施工前发现失误并及时更正，避免经济损失；可以迅速发现提高系统运行效率的可能性；另外，通过模拟可以得到一系列运行的备选方案，以便在寻找最经济方案时有所依据。

本文利用CFD软件，对拟采用FFU净化空调系统的某微电子洁净厂房的ISO5级洁净室进行计算机模拟，通过几个设计方案相比较，利用所得到的速度场，分析评价其性能，利用理论计算验证其平衡态的洁净度，并提出一些应用中的注意事项，为实际工程应用提供参考。

2数值模拟及分析

2.1数学模型

从流动的雷诺数Re来考虑，洁净室的气流均为紊流【3】，空气的流动满足连续性方程，动量方程和能量方程。对于工程问题，我们不需要关心紊流的精细结构及其瞬时变化，而只关心紊流随机变量的有关平均值，因此，本文采用数值计算三类方法中雷诺时均方程中的紊流粘性系数法，流动模型采用暖通空调广泛采用的标准k-ε二方程模型，k-ε模型通过求解紊流动能与紊流动能耗散率的输运方程得到紊流粘性系数。

控制方程的通用形式为【4】：

式中：ρ为空气密度(kg/m3)，V为气流速度矢量(m/s)，Γφ，eff为有效扩散系数(kg/ms)，Sφ是源项，Φ代表1，u,v,w,k,ε中的一项，u,v,w为三个方向的速度分量(m/s)，k为紊流动能(m2/s2)，ε为紊流动能耗散率(m2/s3)，Φ=1时通用方程变为连续性方程。

边界条件：墙体边界设为无滑移边界条件。送风边界条件，送风速度取过滤器面风速平均值，速度方向竖直向下。回风边界条件，回风口满足充分发展段紊流出口模型。由于室内热负荷较小，不考虑温度浮升效应对气流的影响。采用混合迎风差分格式对偏微分方程进行离散，基于有限容积法的SIMPLEST算法进行求解。

2.2物理模型及计算结果分析

方案一将风机过滤器单元（规格为1.2m×1.2m）成条型居中布置于天花板，满布比在25%，回风采用全地面均匀散布穿孔板作为回风口。物理模型平面图如图1。经模拟计算得到气流流场示于图3，由于送风口在Y方向呈对称布置，图中只给出一半流场。从图中可见，在送风口下方流线垂直向下，流线平行较好，而在送风口至墙体范围内有较大的涡流区，则主流区范围减少，不能使全室工作区达到较高级别。同时粒子也会被卷吸进入主流区，排除污染物的路径增长，增加污染的可能性。

图1FFU布置平面示意图（条型）图2FFU布置平面示意图（均匀）

图3FFU条型布置YZ截面流场图

图4FFU均匀布置YZ截面流场图

方案二将FFU（规格为1.2m×1.2m）散布于天花板，满布比仍为25%，过滤器面风速在0.45m/s，回风采用全地面均匀散布高架格栅地板作为回风口。物理模型平面示意图如图2，气流流场分布如图4。模拟计算显示，对于均匀布置FFU方案，工作区1.2m及0.8m高度断面平均风速分别为0.1545m/s、0.1516m/s，可见散布末端过滤器送风口可以减小速度的衰减。虽然在送风口之间上部存在反向气流，形成小的涡流区，但在工作区0.8m－1.2m范围内已形成竖直向下的流线，时均流线平行较好，由于此洁净室产热量较小，热气流对流线影响可忽略，不会产生逆向污染，因此上部的涡流不会对主流区产生影响。空气中的微粒在重力、惯性和扩散三种作用力下运动速度和位移是微小的，直径在1μm时，微粒跟随气流运动的速度和气流速度相差不会大于10－3【3】。此设计中新风处理机组设三级过滤器，FFU中过滤器为U15≥99.9995%＠MPPS，直径＞1μm的微粒可视为零，因此，工作区产生的微粒能完全跟随气流一起运动，直接排出洁净室。

当进一步减小满布比时模拟计算可知，除送风口正下方—定区域外，其余部分已根本不能保证气流接近垂直向下，过滤器之间存在一个从天花板到地面贯通的巨大涡流区，污染物极易被卷吸进入涡流区内而不易排出。

经过模拟计算及分析，我们认为在送风口满布比为25%，均匀分布FFU，采用全地面均匀散布穿孔板回风，过滤器面风速在0.45m/s，相应换气次数为147次/小时，由于FFU可达到较大的送风面风速，以及均匀散布穿孔地板回风口的均流作用，因为如果采用侧墙下侧回风，就会在洁净室中间下部区域形成较大的涡流三角区【5】，因此，洁净室内能够形成比较合理的气流流形，在主流区内能形成基本垂直向下的流线，但在靠近四周墙壁处，由于形成受限射流，出现涡旋，因此在布置设备时，应避免将设备靠墙壁布置，而应留有一定距离，这是洁净室施工完毕，开始投入使用时应加以注意的。另外，此设计中虽然不能形成如传统满布高效过滤器送风口而形成的全室平行气流，但美国标准IES－RP－CC012.1【6】中已认为ISO5级洁净室也可采用非单向流流型或混合流型。

3理论计算洁净度

洁净室的洁净度级别由通风系统和室内污染源所决定。可以通过数学公式对其进行计算。根据粒子平衡理论，进入洁净室的粒子有室外新风带入、循环空气带入及室内污染源。对于电子厂房室内污染源主要是工作人员的产尘，而设备产尘很小可忽略不计。从洁净室排出的粒子有回风带出及由于室内正压而渗出的粒子。可得如下方程【7】：

达到平衡状态时，浓度方程变为：

其中

以上式中：Q，送风量，m3/sq，渗出的空气量，m3/s；V，洁净室的容积，m3；x，循环风的比例，此处为1；c，洁净室的浓度，粒/m3；c0，洁净室的初始浓度，粒/m3；c∞，洁净室的平衡浓度，粒/m3；c1，渗出空气的浓度，粒/m3；cout，室外新风的浓度，粒/m3；t，时间；ηout，新风过滤器效率；ηrec，回风过滤器效率；S，室内污染源，粒/秒；ε,通风效率。

新风预过滤器为F5（η＝55%），中效过滤器为F9（η＝95%），高效过滤器为H12（η＝99.5%），FFU中过滤器为U15（η≥99.9995%＠MPPS）；新风含尘浓度天津地区取为3×107粒/m3(≥0.5μm)；身着洁净服的工作人员走动时的产尘量为1×104粒/秒·人(≥0.5μm)；设同时有3人在工作；通风效率取为90%；新风比为4.42%。计算得出此设计的洁净室稳定含尘浓度为2857粒/m3（即81粒/ft3），达到ISO5级100粒/ft3的设计要求。

4结论

通过本文的研究可得到如下结论：

1）针对电子厂房洁净室发尘量较低，室内人员较少，热负荷较小的情况，通过选择级别较高的过滤器，合理布置末端高效过滤器的位置，回风方式后，即使设计的室内换气次数、断面平均风速低于规范建议的下限值，仍可有效地滤除粒子，满足空气洁净度要求。

2）CFD是一种较好的优化设计工具，结合工程实际情况，借助模拟工具进行辅助设计是必然趋势。

参考文献

1.严德隆.全国室内空气净化工程与技术发展研讨会.2001:94～97

2.徐腾芳,杨耀祖.洁净与空调技术,2002(B12)：37～42

3.许钟麟.空气洁净技术原理.上海：同济大学出版社，1998

4.陶文铨.数值传热学（第二版）.西安:西安交通大学出版社,2001

5.樊洪明,何钟怡，李先庭.空气动力学学报，2001，19（3）：302～309

篇10

薪酬体系作为保险公司内部管理和人力资源管理最重要也是最基础的内容，其构成的设计应该结合保险公司发展的目标和当前的实际情况，并且与行业的标准相契合。保险公司的薪酬体系一般包括以市场为基础的薪酬体系、以岗位为基础的薪酬体系、以能力为基础的薪酬体系、以绩效为基础的薪酬体系四种。在薪酬管理的过程中，公司可以结合员工的岗位实际综合使用着四种类型的薪酬体系，为员工构建合理、健康、有发展的薪酬体系。

二、薪酬体系的优化

1.薪酬体系的优化原则

对于保险公司来说，构建一个兼顾内部公平性和充分激励性的薪酬体系，做好薪酬体系的优化工作，对提升保险公司这种业务性公司的经济效益有着非常重要的推动作用，也是公司内部人力资源管理重要的管理手段。因此，公司在设计薪酬体系，优化薪酬体系时，必须遵循公平性、竞争性、激励性、经济性、合法性、灵活性的原则，要求薪酬体系的优化能够符合公司的发展战略导向，能够以市场行业的发展方向为导向，充分考虑保险公司发展过程中岗位的贡献和个人能力的匹配度，形成激励为主、凝聚相辅、稳定为重的薪酬体系。

2.建立公司薪酬体系优化设计模型

对于保险公司薪酬体系的优化工作，首先应该根据人力资源管理工作的内容，建立以公司岗位、绩效、能力、市场水平为基准的薪酬体系模型，根据建立的模型以及模型中内容的相互影响关系确定对公司薪酬体系的进一步优化工作。例如在薪酬体系的模型中，以保险市场为薪酬判定的基准，薪酬设计能够提升企业在市场的竞争力；以公司的岗位为基准，可以提升员工在公司内部工作的积极性；以公司的绩效为基准，可以提高员工在外工作的努力程度和公司经济效益；以个人能力为基准，是将员工的企业技能与薪酬挂钩，有助于员工的自我价值的实现。保险公司仍然应该综合以上四个方面的因素，根据自身的实际情况，结合员工的技能与业务水平，综合制定合适妥当的薪酬体系构成。

3.完善岗位评估体系，实现员工个人能力与岗位价值相匹配

在保险公司薪酬体系优化的过程中，完善公司内部的岗位评估体系是必不可少的一项内容。保险公司应该在已有的职务、职级的基础上，提出全新的岗位、岗位序列、职位以及职级的概念和定位，强化岗位评估，进一步细化职位说明书，落实职责与角色划分，使公司内部的岗位职责更加明显，岗位晋升目标更加明确。这种新的岗位评估方式可以明确员工晋升的通道，对提升员工的工作积极性和主动性有非常大的帮助，能够建立科学、制式化的员工晋升管理平台，积极发挥出员工的个人能力，加强岗位的职业和业务，最终实现保险公司市场业绩的提升。

4.完善绩效管理体系，强化基层与领导之间的沟通

由于保险公司本身的业务特性，其应该积极加强薪酬体系中绩效管理的涵盖比例。保险公司可以完善原有的仅限于年终考评的绩效管理机制，将其分解为月度、季度、年度的绩效考评机制，加强对公司绩效指标的管理，明确和量化绩效考核指标，建立科学合理、符合岗位特点和满足员工个人能力的指标评估体系，对相应部门和岗位的考核指标进行细致的分解，下发到员工个人，并且结合公司的发展目标和年度经营计划，充分调动员工的工作积极性。同时，保险公司还应该强化公司基层与领导之间的沟通，帮助基层员工能够及时明确其现有的绩效目标完成进度以及与期望目标值的差距，制定下一阶段的目标规划。最终确保公司年度目标计划的达成。

5.综合制定公司的薪酬体系，完善员工的福利体系

保险公司应该综合薪酬体系的四种构成类型，以公司员工为中心，建立充分、完整的适合各个岗位和员工不同需求的薪酬体系，并且薪酬体系应该具有一定的灵活性，能够随着员工的需要和个人能力做出适当的合理的调整以及变更。使公司的员工都能在这一个体系中根据个人事业的发展方、个人工作和生活的协调比例，寻求适合的薪酬组合搭配以及组合中各种薪酬元素的比例。

三、结语