CN108614920B - 一种多台设备局部排风同时系数确定方法 - Google Patents

Abstract

一种工业车间多台设备局部排风同时系数确定方法，包括以下步骤：(1)、定义每台设备的污染散发特性；(2)、对每台设备的污染散发初始工况赋初值；(3)、对后续运行无限长时间的各时刻的污染散发同时系数进行统计；(4)、重复(2)和(3)步骤，改变初始值进行统计，从而获得该多台设备的同时系数及对应时间概率，从而获得***集中排风的设计同时系数，便于多设备集中排风***的设计，能够最小化多设备集中排风***的设计风量，从而实现按需排风，实现污染物的低风量、高浓度排放，具有很强的适用性。

Description

一种多台设备局部排风同时系数确定方法

技术领域

本发明属于通风技术领域，涉及多台设备局部排风同时系数确定方法。

背景技术

工业行业是能源消耗的主要部分，在我国，工业能耗占全社会总能耗近70％，而其中的通风及净化能耗占25％，成为部分工厂生产的关键成本。为减少工业通风能耗，亟需工业通风的精细化设计。同时，经调研发现，在工业生产过程中，极少数场景下是单个源稳定持续的散发，大多呈现为多源间歇性散发，如焊接、铸造、轮胎、抛光、医化、喷漆、实验室、铝电解等多工位、多设备、多工序的污染散发过程。对于此类生产过程，污染物的集中排风收集具有显著优势，但若按常规单源散发的需风量峰值叠加来设计通风，会造成不必要的风机能耗及风管材浪费，更给后续净化投入与运行带来很大负担。鉴于此类工业生产过程，研究提出采用按需通风的设计思想，每台设备即每个污染散发源设置一个局部排风罩，根据散发源是否散发污染，按需启闭排风罩。按照上述设计思想，***的总排风量即为单个排风罩需风量与运行排风罩数量(设计同时系数)的乘积。排风罩的启闭与设备是否散发污染相关，而设备散发污染与否较随机，准确获得多台设备的同时系数比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多台设备局部排风同时系数确定方法，尤其是可用于工业车间、以方便对工业车间多台设备排风进行精细化设计的方法，从而达到能减排的效果。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明基于多台设备的集中排风设计，提出同时系数的计算方法，实现精细化、最小化排风的目的，为了详细的介绍本发明的内容，下面先对所涉及的术语进行阐述或者定义：

污染散发持续时间，设备一个生产周期内污染持续散发的时间；

污染不散发持续时间，设备一个生产周期内不散发污染的时间；

同时系数，同一时刻，散发污染的设备数量与设备总数量的比值；

设计同时系数，最终作为***总风量设计的同时系数。

在具体的实施方案中，其中污染散发源应具有以下特点：设每一个污染散发源为变量X，有n个污染源则有X₁……X_i……X_n等n个变量；每一个X都有两个基本状态，即散发污染和不散发污染，记为0(不散发)和1(散发)；每一个X在0和1状态各自持续的时间由不同工种，不同源特性决定；每一个X在0和1之间不断交替循环(不考虑检修等特殊工况)；

在具体的实施方案中，其中同时系数的计算包括以下步骤：

第一步：根据持续时间，把每一个X所处的0和1状态进行细分，如散发持续时间为Pmin，不散发持续时间均为Qmin，按1min设定一个状态，则1状态下细分出P个子状态，同样0状态下面细分出Q个子状态；

第二步：根据多污染源车间的现场情况调研与勘测，确定最大同时处于1状态下同一子状态的污染源数量m个(m≤n)；

第三步：对设备开启初期的状态进行初始赋值，即将n个污染源放入到P+Q个状态内，且每一个子状态下不能超过m个污染源，则根据数学排列组合模型，共有

种放法，其中

在此计算模型中，

表示将n个污染源放入到P+Q个状态内的所有情况；

表示所有指定一个状态下的污染源数目大于n的方法；

表示所有指定2个状态下的污染源数目大于n的方法；以此类推。

由于数量较多，本方法提出引入随机函数，随机生成多种不同的初始状态，计算出处于各子状态下的污染源数量，从而统计出处于1状态下最大的污染源数量，以此作为多台设备局部排风的同时系数。

最后，每一个同时系数都对应一个时间占比，可通过***设计的不保证率值来确定***设计同时系数。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明提出的一种多台设备局部排风同时系数确定方法，可用于确定工业车间多台设备局部排风同时系数，便于多设备集中排风***的设计，能够最小化多设备集中排风***的设计风量，从而实现按需排风，实现污染物的低风量、高浓度排放，具有很强的适用性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进一步加以说明。

本发明基于多台设备的集中排风设计，提出同时系数的计算方法，实现精细化、最小化排风的目的，为了详细的介绍本发明的内容，下面先对所涉及的术语进行阐述或者定义：

污染散发持续时间，设备一个生产周期内污染持续散发的时间；

污染不散发持续时间，设备一个生产周期内不散发污染的时间；

同时系数，同一时刻，散发污染的设备数量与设备总数量的比值；

设计同时系数，最终作为***总风量设计的同时系数。

在具体的实施方案中，其中污染散发源应具有以下特点：设每一个污染散发源为变量X，有n个污染源则有X₁……X_i……X_n等n个变量；每一个X都有两个基本状态，即散发污染和不散发污染，记为0(不散发)和1(散发)；每一个X在0和1状态各自持续的时间由不同工种，不同源特性决定；每一个X在0和1之间不断交替循环(不考虑检修等特殊工况)；

在具体的实施方案中，其中同时系数的计算包括以下步骤：

第一步：根据持续时间，把每一个X所处的0和1状态进行细分，如散发持续时间为Pmin，不散发持续时间均为Qmin，按1min设定一个状态，则1状态下细分出P个子状态，同样0状态下面细分出Q个子状态；

第二步：根据多污染源车间的现场情况调研与勘测，确定最大同时处于1状态下同一子状态的污染源数量m个(m≤n)；

第三步：对设备开启初期的状态进行初始赋值，即将n个污染源放入到P+Q个状态内，且每一个子状态下不能超过m个污染源，则根据数学统计，共有

种放法，其中

在此计算模型中，

表示将n个污染源放入到P+Q个状态内的所有情况；

表示所有指定一个状态下的污染源数目大于n的方法；

表示所有指定2个状态下的污染源数目大于n的方法；以此类推。

由于数量较多，本方法提出引入随机函数，随机生成多种不同的初始状态，计算出处于各子状态下的污染源数量，从而统计出处于1状态下最大的污染源数量，以此作为多台设备局部排风的同时系数。

第四步：每一个同时系数都对应一个时间占比，可通过***设计的不保证率值来确定***设计同时系数。

***设计同时系数是指：通过计算或调度之后权衡所取的散发污染的设备数量与设备总数量的比值，是设计值；***设计不保证率是指：当确定***设计同时系数之后，仍有一部分时间，出现***的开启数量与总数量之比大于设计值的情况，不保证率即表示这部分时间占总运行时间的比值。

由于在第三步进行随机初始化和计算之后，呈现出同时系数与时间占比的对应关系，此时可以通过某一个工程可接受的不保证率来选定***设计同时系数。

具体实施例为某橡胶硫化车间，车间每台硫化设备独立进行生产活动。硫化设备工作流程如下：模具打开，前机械手放入生胎；模具关闭进行硫化，硫化时间约13min；硫化结束后模具打开，后机械手拿出硫化完成的轮胎，并放入生胎，持续时间大概1min；开模瞬间硫化烟气开始散发，散发持续时间约5～8min。为高效收集硫化烟气，设计烟气集中收集***，利用本发明的局部排风同时系数确定方法，得出烟气集中收集***的设计同时系数和同时系数分配，为***设计和运行提供依据。

步骤1：每台硫化设备为一个污染散发源，所有污染散发源均一致，共有14个污染散发源。每个污染散发源散发持续时间为7min(取较大值)，不散发持续时间为7min，共有14min，分为14个子状态；定义设备处于1min、2min、……7min时，为散发状态，此时需要排风；设备处于8min、9min、……14min时，为不散发状态，此时排风关闭。每个设备不断在1～14～1子状态下循环。

步骤2：根据现场勘测，一条硫化线仅有4名操作工人，也即硫化设备同时开模数量不超过4台，即在某一个子状态(取1min)内，同时开模的硫化机数量不超过4台。

步骤3：对设备开启初期的状态进行初始赋值，即将14个污染源放入到14个状态内，且每一个子状态下不能超过4个，共有133311000种排列方式。

由于排列种类较多，不宜一一列出，本发明提出，利用计算机程序引入随机函数，随机生成不同的初始状态，并统计每一个初始状态下，完整周期内的污染源状态。如表1所列其中一种初始状态下的各污染源散发情况。

所述的计算机程序可以但不仅限于是C+、C#等计算机语言，通过编程的方法，将上述多种初始状态的排列方式确定的限制条件下，以有限次次数列举，并将所需结果统计出来。按照本发明所述的统计方法，具有一点编程基础的非计算机专业人员也可完成此程序的设计；对没有计算机基础的人员，利用EXCEL表格进行枚举也可达到同样的目的，只是由于数量较多较繁琐而已，此不赘述。

所述引用随机函数是在编程的程序里面被本技术领域人员公知的。

表1某种初始状态下的开启数量统计

表1某种初始状态下的开启数量统计(续)

表1所列为某一种初始状态下各时间段的同时散发数量，不同散发数量对应的时间比例如表2所列。

表2某种初始状态下的同时系数统计

上述表1和表2仅表示某一种初始状态下的同时散发数量和同时系数统计结果利用计算机编程，随机生成多种不同的初始状态，并统计所有初始状态下的同时散发数量及同时系数，得到表3所列结果。

表3实施案例的同时系数统计

步骤4：根据步骤3中表3所列的计算结果，若选择不保证率为1％，则设计同时系数可取10，此时集中排风***的设计排风量为10台设备所需排风量之和。至此，完成工业车间多台设备局部排风同时系数的确定。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种工业车间多台设备局部排风同时系数确定方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、定义每台设备的污染散发特性；(2)、对每台设备的污染散发初始工况赋初值；(3)、对后续运行无限长时间的各时刻的污染散发同时系数进行统计；(4)、重复步骤(2)和步骤(3)，改变初始值进行统计，从而获得该多台设备的同时系数及对应时间概率，从而获得***集中排风的设计同时系数；

其中，同时系数是指同一时刻散发污染的设备数量与设备总数量的比值；

设计同时系数是指最终作为***总风量设计的同时系数；

需要多台设备局部排风的污染散发源具有以下特点：设每一个污染散发源为变量X，有n个污染源则有X1……Xi……Xn个变量；每一个X都有两个基本状态，即散发污染和不散发污染，记为0表示不散发状态，记为1表示散发状态；每一个X在0和1状态各自持续的时间由不同工种，不同源特性决定；每一个X在0和1之间不断交替循环；

包括以下步骤：第一步：根据持续时间，把每一个X所处的0和1状态进行细分，散发持续时间为Pmin，不散发持续时间均为Qmin，按1min设定一个状态，则1状态下细分出P个子状态，同样0状态下面细分出Q个子状态；

第二步：根据多污染源车间的现场情况调研与勘测，确定最大同时处于1状态下同一子状态的污染源数量m个，其中m≤n；

第三步：对设备开启初期的状态进行初始赋值，即将n个污染源放入到P+Q个状态内，且每一个子状态下不能超过m个污染源，则根据数学排列组合模型，共有

种放法，其中，

在此计算模型中，

表示将n个污染源放入到P+Q个状态内的所有情况；

表示所有指定一个状态下的污染源数目大于N的方法；

表示所有指定2个状态下的污染源数目大于N的方法；

其中，污染散发持续时间是指设备一个生产周期内污染持续散发的时间；

污染不散发持续时间是指设备一个生产周期内不散发污染的时间；

引入随机函数，随机生成多种不同的初始状态，计算出处于各子状态下的污染源数量，从而统计出处于1状态下最大的污染源数量，以此作为多台设备局部排风的同时系数。

2.根据权利要求1所述的多台设备局部排风同时系数确定方法，其特征在于：还包括：每一个同时系数都对应一个时间占比，通过***设计的不保证率值来确定***设计同时系数；

***设计同时系数是指：通过计算或调度之后权衡所取的散发污染的设备数量与设备总数量的比值，是设计值；***设计不保证率是指：当确定***设计同时系数之后，仍有一部分时间，出现***的开启数量与总数量之比大于设计值的情况，不保证率即表示这部分时间占总运行时间的比值。

3.根据权利要求2所述的多台设备局部排风同时系数确定方法，其特征在于：通过计算机编程计算。