控制与优化设计（精选十篇）
控制与优化设计 篇1
关键词：优化设计,建设项目,投资控制
建设项目投资控制是每个投资者所关心的重要内容之一。就工程项目建设而言, 投资控制贯穿于项目建设的全过程。从目前的投资控制来看, 通过对项目建议书和可行性研究阶段投资估算的审批, 以及项目法人负责制的实行, 投资规模得到了有效控制, 象以前那种投资无底洞, 工期马拉松的现象已基本杜绝。设计阶段通过限额设计, 使设计概算超投资估算的现象得到了基本控制。施工阶段通过招投标和施工监理的全面推行, 使工程预算投资得到了合理的确定和有效控制, 通过造价咨询服务部门和审计部门对工程结算和决算的审核, 剔除了其中的不合理部分, 使该阶段的投资也得到了应有的控制。但如何通过优化设计来有效控制投资, 尚未得到有效而广泛重视。
1 优化设计对建设投资的影响
1.1 设计方案直接影响投资
工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段, 而在项目作出投资决策后, 其关键就在于设计。据研究分析, 设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下, 但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上, 单项工程设计中, 其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用, 对投资又有较大影响, 如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计, 在满足同样功能的条件下, 技术经济合理的设计, 可降低工程造价5%～10%, 甚至可达10%～20%。
1.2 设计质量间接影响投资
据统计, 在工程质量事故的众多原因中, 设计责任多数占40%左右, 居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计, 而出现功能设置不合理, 影响正常使用;有的设计图纸质量差, 专业设计之间相互矛盾, 造成施工返工、停工的现象, 有的造成质量缺陷和安全隐患, 给国家和人民带来巨大损失, 造成投资的极大浪费。震惊全国的重庆大桥坍塌事故就是这方面的典型例证。
1.3 设计方案影响经常性费用
优化设计不仅影响项目建设的一次性投资, 而且还影响使用阶段的经常性费用, 如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等, 一次性投资与经常性费用有一定的反比关系, 但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合, 使项目建设的全寿命费用最低。
2 优化设计运作困难的成因
2.1 政府主管部门对优化设计监控不力
长期以来, 形成了一种设计对业主负责, 设计质量由设计单位自行把关的观念, 主管部门对设计成果缺乏必要的考核与评价, 有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题, 只有等出现了大的技术问题才来追究责任, 而方案的经济性则问及更少。另外, 对设计市场管理不够, 越级、无证、挂靠设计时有发生, 从而导致设计质量下降, 加之由于设计工作的特殊性, 不同的项目有各自的特点, 所以针对不同项目优化设计的成果缺乏明确的定性考核指标。
2.2 业主要求优化设计的意识不强
目前, 业主往往把投资的控制重心放在施工环节上, 而对设计环节重视不够。其原因, 一是对设计对投资影响的重要性认识不够, 只看到搞施工招标, 投标价要低于标底价、施工单位要让利等, 殊不知设计方案的优化会带来更大的节约;二是无法很好地选择设计单位, 因为在设计前业主不知道谁能优化到什么程度。有些项目设计虽通过招投标, 但此时方案不细, 概算粗略, 很难来综合评定;三是业主由于专业知识上的限制, 对设计方案难以从优化的角度提出要求或疑义;四是有些业主经济实力雄厚, 项目建设赶时髦, 求新颖, 根本不提优化要求;五是有些业主自身对工程应具备的功能要求及应达到的目标不明确, 随意性大, 要求出图时间紧, 又压低设计收费, 从而也影响了优化设计的开展。
2.3 优化设计的开展缺乏必要的压力和动力
由于目前的设计经营往往凭的是关系, 缺乏公平竞争, 所以设计单位的重心不在技术水平的提高上, 设计只要保证不出大的质量问题, 方案的好坏、造价的高低, 关系不大, 使优化设计失去压力。由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取, 几乎跟投资的节约和设计质量的优劣无关, 导致对设计方案不认真进行经济分析, 而是追求高标准, 或为保险起见, 随意加大安全系数, 造成投资浪费。相反, 设计单位即使花费了较多的人力、物力, 优化了设计方案, 给业主节约了投资, 但也不能得到应有的报酬, 有时设计费反而变少了, 从而挫伤了优化设计的积极性。
2.4 优化设计运行的机制不够完善
优化设计的运行需有良好的机制作为保证。而目前的状况, 一是缺乏公平的设计市场竞争机制, 设计招标未能得到推广和深化, 地方、行业、部门保护严重;二是价格机制扭曲, 优化不能优价;三是法律法规机制薄弱。
3 搞好优化设计的几点建议
3.1 主管部门应加强对优化设计工作的监控
为保证优化设计工作的进行, 开始可由政府主管部门来强制执行, 通过对设计成果进行全面审查后方可实施。作为《建设工程质量管理条例》的配套文件之一的《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》, 已由建设部建设[2000]41号文颁布施行, 它的实施将对控制设计质量提供重要保证。但《办法》规定的审查主要是针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、规范的执行情况、新材料新工艺的推广应用等方面的内容, 缺乏对方案的经济性及功能的合理性方面的审查要求, 所以建设主管部门在执行《办法》的同时, 应增加人员配备和审查力度, 对设计成果进行全面审查。第二, 应加强对设计市场的管理力度, 严格通过资质管理、人员注册、设计招标、图纸审查等环节来规范设计市场, 减少黑市设计。第三, 利用主管部门的职能, 总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标, 为优化设计的进行提供良好服务。
3.2 加快设计监理工作的推广
优化设计工作的推行, 仅靠政府监控还不能满足社会发展的要求, 设计监理已成为形势所迫, 业主所需。通过设计监理, 可打破设计单位自己控制自己的单一局面。因此, 主管部门应在搞好政府监理的同时, 一方面应尽快建立设计监理单位资质的审批条件, 加强设计监理人才的培训考核和注册, 制定设计监理工作的责职、收费标准等;另一方面通过行政手段来保证设计监理的广度, 为设计监理的社会化提供条件。
3.3 建立必要的设计竞争机制
为保证设计市场的公平竞争, 设计经营也应采用招标投标, 虽然早在1984年, 国家计委和城乡建设环境保护部就制定《工程设计招标投标暂行办法》, 1995年建设部制定了 (230号文) 《城市建筑方案设计竞选管理办法》, 新颁布的《招标投标法》中也规定符合条件的项目的勘察设计必须招标, 但实际招标项目的量一直很少。即使采用招标的项目, 其招标体系不完善, 评标方法不健全, 缺乏公平竞争性, 因此应完善设计招投标的相关环节。首先, 应成立合法的设计招标代理机构;其次, 各地方主管部门应建立相应的规定, 符合条件的项目必须招标;第三, 业主对拟建项目应有明确的功能及投资要求, 有编制完整的招标文件;第四, 招标时应对投标单位的资质信誉等方面进行必要的资格审查;第五, 应设立健全的评标机构和合理的评标方法, 以保证设计单位公平竞争, 并限制业主在项目上的随意性。
设计单位为提高竞争能力, 在内部管理上应把设计质量同个人效益挂钩, 促使设计人员加强经济观念, 把技术与经济统一起来, 改变以前设计过程中不算帐, 设计完了概算见分晓的现象, 由画了算变为算着画, 并通过室主任、总工程师与造价工程师层层把关, 共同控制设计过程。
3.4 完善相应的法律法规
优化设计的推广还应有一定的法律法规作为保证, 目前已有《合同法》、《建筑法》、《招投标法》、《建筑工程质量管理条例》等在规范项目建设工作, 但这些都是从项目建设的总体出发, 对设计方面的规范不够具体, 因此为更好地监督管理设计工作, 还应建立和完善相应法律法规, 如设计监理、设计招投标、设计市场及价格管理等。
3.5 注意优化设计工作的综合性
通过优化设计来控制投资是一个综合性问题, 不能片面强调节约投资, 要正确处理技术与经济的对立统一, 是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约, 忽视技术上的合理要求, 使项目达不到功能的倾向, 又要反对重技术、轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析, 要以提高价值为目标, 以功能分析为核心, 以系统观念为指针, 以总体效益为出发点, 从而真正达到优化设计效果。
参考文献
[1]黄文杰.建设工程合同管理[M].北京:知识产权出版社, 2003.
[2]王彤.投资项目不确定性与风险分析[J].化工技术经济, 2002, (2) .
论优化设计与工程建设投资控制 篇2
建设项目投资控制是每个投资者所关心的重要内容之一。就工程项目建设而言，投资控制贯穿于项目建设的全过程。从目前的投资控制来看，通过对项目建议书和可行性研究阶段投资估算的审批和项目法人负责制的实行，投资规模得到了有效控制，象以前那种投资无底洞，工期马拉松的现象已基本杜绝。设计阶段通过限额设计，使设计概算超投资估算的现象得到了基本控制。施工阶段通过招标投标和施工监理的全面推行，使工程预算投资得到了合理的确定和有效控制，通过造价咨询服务部门和审计部门对工程结算和决算的审核，剔除了其中的不合理部分，使该阶段的投资也得到了应有的控制。但如何通过优化设计来有效控制投资 ，尚未得到广泛重视。一、优化设计对建设投资的影响
1.设计方案直接影响投资
工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，而在项目作出投资决策后，其关键就在于设计。据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上，单项工程设计中，其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资又有较大影响，如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计，在满足同样 功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5%～10%，甚至可达10%～20%，如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层)，设计单位按常规设计为独立基础，由于多层厂房荷载较大，致使独立基础的单体尺寸较大，埋深较深(-3.2m)，事后经其他设计人员分析如采用 柱下条基，可节约大量的砼，并可降低埋深减少土方开挖，相比可节约投资20多万元；某两幢功能、结构、面积、基础形式均相近的综合楼，其中一幢因考虑立面效果设置了多处装饰柱及装饰线条，致使该部分费用相差10多万元，真可谓是笔下一条线，投资花万千扰。
2.设计质量间接影响投资
据统计，在工程质量事故的众多原因中，设计责任多数占40.1%，居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计，而出现功能设置不合理，影响正常使用；有的设计图纸质量差，专业设计之间相互 矛盾，造成施工返工、停工的现象，有的`造成质量缺陷和安全隐患，给国家和人民带来巨大损失，造成投资的极大消费。震惊全国的宁波大桥事故就是这方面的典型例证。
3.设计方案影响经常性费用
优化设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响使用阶段的经常性费用，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等，一次性投资与经常性费用有一定的反比关系，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。
二、优化设计运作困难的成因
1.政府主管部门对优化设计监控不力
长期以来，形成了一种设计对业主负责，设计质量由设计单位自行把关的观念，主管部门对 设计成果缺乏必要的考核与评价，有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题，只有等出现了大 的技术问题才来追究责任，而方案的经济性则问及更少。另外，对设计市场管理不够，越级、无证、挂靠设计时有发生，从而导致设计质量下降，加之由于设计工作的特殊性，不同的项目有各自的特点，所以针对不同项目优化设计的成果缺乏明确的定性考核指标。
2.业主要求优化设计的意识不强
目前，业主往往把投资的控制重心放在施工环节上，而对设计环节重视不够。其原因：一是对设计对投资影响的重要性认识不够，只看到搞施工招标，投标价要低于标底价、施工单位 要让利等，殊不知设计方案的优化会带来更大的节约；二是无法很好地选择设计单位，因为在设计前业主不知道谁能优化到什么程度。有些项目设计虽通过招投标，但此时方案不细， 概算粗略，很难来综合评定；三是业主由于专业知识上的限制，对设计方案难以从优化扰的角度提出要求或疑义；四是有些业主经济实力雄厚扰，项目建设赶时髦，求新颖，根本不提优化要求；五是有些业主自身对工程应具备的功能要求及应达到的目标不明确，随意性 大，要求出图时间紧，又压低设计收费，从而也影响了优化设计的开展。
3.优化设计的开展缺乏必要的压力和动力
由于目前的设计经营往往凭的是关系，缺乏公平竞争，所以设计单位的重心不在技术水平的提高上，设计只要保证不出大的质量问题，方案的好坏、造价的高低，关系不大，使优化设计 失去压力。由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取，几乎跟投资的节约和设计质 量的优劣无关，导致对设计方案不认真进行经济分析，而是追求高标准，或为保险起见，随意加大安全系数，造成投资浪费。相反，设计单位即使花费了较多的人力、物力，优化了设计方案，给业主节约了投资，但也不能得到应有的报酬，有时设计费反而变少了，从而挫伤了优化设计的积极性。
4.优化设计运行的机制不够完善
优化设计的运行需有良好的机制作为保证。而目前的状况，一是缺乏公平的设计市场竞争机 制，设计招标未能得到推广和深化，地方、行业、部门保护严重；二是价格机制扭曲，优化 不能优价；三是法律法规机制薄弱。
三、搞好优化设计的几点建议
1.主管部门应加强对优化设计工作的监控
为保证优化设计工作的进行，开始可由政府主管部门来强制执行，通过对设计成果进行全面审查后方可实施。作为《建设工程质量管理条例》的配套文件之一的《建筑工程施工图设计 文件审查暂行办法》已由建设部建设［2000］41号文颁布施行，它的实施将对控制设计质量提供重要保证。但《办法》规定的审查主要是针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、 规范的执行情况、新材料新工艺的推广应用等方面的内容，缺乏对方案的经济性及功能的合 理性方面的审查要求，所以建设主管部门在执行《办法》的同时，应增加人员配备和审查力度，对设计成果进行全面审查。第二，应加强对设计市场的管理力度，严格通过资质管理、人员注册、设计招标、图纸审查等环节来规范设计市场，减少黑市设计。第三，利用主管部门的职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务。
2.加快设计监理工作的推广
优化设计工作的推行，仅靠政府监控还不能满足社会发展的要求，设计监理已成为形势所迫 ，业主所需。通过设计监理可打破设计单位自己控制自己的单一局面。因此，主管部门应在 搞好政府监理的同时，一方面应尽快建立设计监理单位资质的审批条件，加强设计监理人才 的培训考核和注册，制定设计监理工作的责职、收费标准等；另一方面通过行政手段来保证 设计监理的广度，为设计监理的社会化的提供条件。
3.建立必要的设计
竞争机制为保证设计市场的公平竞争，设计经营也应采用招标投标，虽然早在1984年，当时国家计委 和城乡建设环境保护部就印发《工程设计招标投标暂行办法》，1995年建设部230号文印发了《城市建筑方案设计竞选管理办法》，新颁的《招标投标法》中也规定符合条件的项目的 勘察设计必须招标，但实际招标项目的量一直很少，只占总项目的10%左右(不同的地区其 比例可能有所不同)，即使采用招标的项目，其招标体系不完善评标方法不健全，缺乏公平竞争性，因此应完善设计招投标的相关环节。首先，应成立合法的设计招标代理机构；其次，各地方主管部门应建立相应的规定，符合条件的项目必须招标；第三，业主对拟建项目应有明确的功能及投资要求，有编制完整的招标文件；第四，招标时应对投标单位的资质信誉等方面进行必要的资格审查；第五，应设立健全的评标机构合理的建设评标方法，以保证设 计单位公平竞争，并限制业主在项目上的随意性。
设计单位为提高竞争能力，在内部管理上应把设计质量同个人效益挂钩，促使设计人员加强经济观念，把技术与经济统一起来，改变以前设计过程中不算帐，设计完了概算见分 晓的现象，由画了算扰变为算着画扰，并通过室主任、总工程师与造价工程师层层把关，共同控制设计过程。
4.完善相应的法律法规
优化设计的推广还应有一定的法律法规作为保证，目前已有《合同法》、《建筑法》、《招投标法》、《建筑工程质量管理条例》等在规范项目建设工作，但这些都是从项目建设的总 体出发，对设计方面的规范不够具体，因此为更好地监督管理设计工作，还应建立和完善相应法律法规，如设计监理、设计招投标、设计市场及价格管理等。江苏省人民政府于3月31日颁布的《江苏省建设工程勘察设计管理办法》便是该省加强建设工程勘察设计管理，规范工程勘察设计行为的法规。
5.注意优化设计工作的综合性
通过优化设计来控制投资是一个综合性问题，不能片面强调节约投资，要正确处理技术与经 济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析，要以提高价值为目标，以功能分析为核心，以系统观念为指针，以总体效益为出发点，从而真正达到优化设计效果。
控制与优化设计 篇3
摘 要：分析了优化设计对控制投资的必要性，就目前我国优化设计存在的主要问题进行了分析，提出并详细阐述了今后优化设计应重点关注的几个方面，以提高设计质量，增加工程的安全性，从而减小投资规模，达到节约投资的目的。
关键词：公路；优化设计；投资控制；工程建设
1 优化设计对控制投资的必要性
(1)优化设计可进一步优化方案设计，直接影响项目投资。公路工程项目主要有三个阶段：咨询阶段、设计阶段、施工监理阶段。咨询和设计阶段直接决定着投资规模，因此可 以说控制投资的关键在于决策和设计阶段。咨询阶段做出投资决策后，控制投资规模的关键就在于设计。设计单位从招投标那一天起就或多或少受原设计方案、业主和地方政府、群众意见的影响，没有完全遵循自然客观规律，存在着某种程度不科学的一面。而优化设计往往是由独立于设计单位的另一地区的勘察设计单位承担，可以更加独立、客观地考虑路线方案。优化单位设计是在原设计单位设计基础上进行的，可以从某一种角度来考虑设计，因为路 线的功能、美观、环保等在设计阶段已经考虑过，这样就更有利于提炼出更优化 的设计方案，更有利于控制投资。公路工程方案设计中，路线、桥梁、隧道、路面等几大方案的制定基本上左右着投资。
(2)优化设计可提高设计质量，节约后期运营费用，影响项目的投资总规模。质量是公路设计所有影响因素中最重要的，而影响质量的最重要的两个环节就是施工和运营。现在的公路设地专业分得更细，设计的深度愈深，设计说明中将 施工的控制影响环节介绍的较为详细，施工中出现的质量事故往往由设计中存在缺陷造成的。可以说设计质量是保证施工阶段安全的必要因素，因此必须重视设计中的质量问题。设计单位在设计时面临的是繁杂的基础资料，需要考虑的因素较多，而优化设计单位是在成型设计文件 的基础上进的，在对的影响因素相对较少，可以更统筹地看问题，也可以更专心地针对设计图纸中的某一个环节进行优化。
2 目前我国优化设计存在的主要问题
(1)各部门重视不够，优化设计往往流于形式。目前我国真正进行优化设计 的公路工程项目还不是很多，一方面政府的监管缺乏力度，另一方面业主对优化设计的重要意义理解不深。
(2)优化设计的作用还没有完全体现出来，优化设计的开展缺乏必要的动力。招投标已经在我国实施了几年，但由于种种原因，目前的公路勘察设计市场还没有完全地放开，各守一方的现象比比皆是，设计缺乏公平竞争，优化设计更是靠彼此的印象和经营的力度争取的，优化设计单位的重心不在技术水平的提高上，更多的是考虑如何谋得任务。
(3)监督、管理的执行力度不够。优化设计单位出工不出力，业主走过场，设计单位搪塞推委不改变原设计方案，这些归根到底都是监督、管理的执行力度不够造成的。
3 今后优化设计应重点关注的几个方面
(1)重视优化设计，加大监督、管理的执行力。国家政府部门应制定出整套优化设计管理程序，在国家重点公路工程项目强制执行优化设计，从源头抓 好优化设计工作。首先应对优化设计部门的资质和可承担的项目范围进行严格的审批，不能将设计质与优化设计资质混为一谈，建立直正的优化设计部门。其次对优化设计的全过程应进行跟踪管理，核实优化设 计投入的人员配备和审查力度，对优化设计成果进行全方位的评审，确保优化设计做得深入详实。最后，政府主管部门应不断地总结推广新的标准规范、设计理念，提出更为合理的技术经济旨标及考核指标，为优化设计的进行提供了良好服务。
(2)重塑设计监理新理念，深入推广设计监理。设计监理在国内的公路勘察设计市场上运作过几年，但没有起到应有的作用。渐渐的设计监理淡出 了人们的视线，但事实上设计监理是不可替代的，应重新树立设计监理的新理念，充分重视设计监理工作，把设计监理真正推广应用起来。目前我国施工监理在公路工程建设中起着非常重要的作用，很好地协调解决了业主、设计、施工单位间的关系。
4 结语
优化设计是有效控制投资的一个重要手段。优化设计不仅仅是业主和设计部门的责任，更是主管部门的责任，只有从上到下加强重视，严格按程序执行，优化设计的作用才会发挥出来。而且通过优化设计来控制投资是一愈发一问题，不能片面强调节约投资，正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析，要以提 高价值为目标，以功能分析为核心，以系统观念为指针，以总体效益为出发点，从而真正达到优化设计效果。
参考文献
[1]李燕冰.公路工程设计与造价控制关系的探讨[J].山西建筑，2006，32(15)：47-48.
论优化设计与工程建设投资控制 篇4
1 优化设计对建设投资的影响
1.1 设计方案直接影响投资
工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段, 而在项目作出投资决策后, 其关键就在于设计。据研究分析, 设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下, 但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上, 单项工程设计中, 其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资又有较大影响, 如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。
1.2 设计质量间接影响投资
据统计, 在工程质量事故的众多原因中, 设计责任多数占40.1%, 居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计, 而出现功能设置不合理, 影响正常使用;有的设计图纸质量差, 专业设计之间相互矛盾, 造成施工返工、停工的现象, 有的造成质量缺陷和安全隐患, 给国家和人民带来巨大损失, 造成投资的极大消费。
1.3 设计方案影响经常性费用
优化设计不仅影响项目建设的一次性投资, 而且还影响使用阶段的经常性费用, 如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等, 一次性投资与经常性费用有一定的反比关系, 但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合, 使项目建设的全寿命费用最低。
2 优化设计运作困难的成因
2.1 政府主管部门对优化设计监控不力
长期以来, 形成了一种设计对业主负责, 设计质量由设计单位自行把关的观念, 主管部门对设计成果缺乏必要的考核与评价, 有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题, 只有等出现了大的技术问题才来追究责任, 而方案的经济性则问及更少。另外, 对设计市场管理不够, 越级、无证、挂靠设计时有发生, 从而导致设计质量下降, 加之由于设计工作的特殊性, 不同的项目有各自的特点, 所以针对不同项目优化设计的成果缺乏明确的定性考核指标。
2.2 业主要求优化设计的意识不强
目前, 业主往往把投资的控制重心放在施工环节上, 而对设计环节重视不够。其原因:一是对设计对投资影响的重要性认识不够, 只看到搞施工招标, 投标价要低于标底价、施工单位要让利等, 殊不知设计方案的优化会带来更大的节约;二是无法很好地选择设计单位, 因为在设计前业主不知道谁能优化到什么程度。有些项目设计虽通过招投标, 但此时方案不细, 概算粗略, 很难来综合评定;三是业主由于专业知识上的限制, 对设计方案难以从优化扰的角度提出要求或疑义;四是有些业主经济实力雄厚扰, 项目建设赶时髦, 求新颖, 根本不提优化要求;五是有些业主自身对工程应具备的功能要求及应达到的目标不明确, 随意性大, 要求出图时间紧, 又压低设计收费, 从而也影响了优化设计的开展。
2.3 优化设计的开展缺乏必要的压力和动力
由于目前的设计经营往往凭的是关系, 缺乏公平竞争, 所以设计单位的重心不在技术水平的提高上, 设计只要保证不出大的质量问题, 方案的好坏、造价的高低, 关系不大, 使优化设计失去压力。由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取, 几乎跟投资的节约和设计质量的优劣无关, 导致对设计方案不认真进行经济分析, 而是追求高标准, 或为保险起见, 随意加大安全系数, 造成投资浪费。相反, 设计单位即使花费了较多的人力、物力, 优化了设计方案, 给业主节约了投资, 但也不能得到应有的报酬, 有时设计费反而变少了, 从而挫伤了优化设计的积极性。
2.4 优化设计运行的机制不够完善
优化设计的运行需有良好的机制作为保证。而目前的状况, 一是缺乏公平的设计市场竞争机制, 设计招标未能得到推广和深化, 地方、行业、部门保护严重;二是价格机制扭曲, 优化不能优价;三是法律法规机制薄弱。
3 搞好优化设计的几点建议
3.1 主管部门应加强对优化设计工作的监控
为保证优化设计工作的进行, 开始可由政府主管部门来强制执行, 通过对设计成果进行全面审查后方可实施。作为《建设工程质量管理条例》的配套文件之一的《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》已由建设部建设[2000]41号文颁布施行, 它的实施将对控制设计质量提供重要保证。但《办法》规定的审查主要是针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、规范的执行情况、新材料新工艺的推广应用等方面的内容, 缺乏对方案的经济性及功能的合理性方面的审查要求, 所以建设主管部门在执行《办法》的同时, 应增加人员配备和审查力度, 对设计成果进行全面审查。第二, 应加强对设计市场的管理力度, 严格通过资质管理、人员注册、设计招标、图纸审查等环节来规范设计市场, 减少黑市设计。第三, 利用主管部门的职能, 总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标, 为优化设计的进行提供良好服务。
3.2 加快设计监理工作的推广
优化设计工作的推行, 仅靠政府监控还不能满足社会发展的要求, 设计监理已成为形势所迫, 业主所需。通过设计监理可打破设计单位自己控制自己的单一局面。因此, 主管部门应在搞好政府监理的同时, 一方面应尽快建立设计监理单位资质的审批条件, 加强设计监理人才的培训考核和注册, 制定设计监理工作的责职、收费标准等;另一方面通过行政手段来保证设计监理的广度, 为设计监理的社会化的提供条件。
3.3 建立必要的设计竞争机制
为保证设计市场的公平竞争, 设计经营也应采用招标投标, 虽然早在1984年, 当时国家计委和城乡建设环境保护部就印发《工程设计招标投标暂行办法》, 1995年建设部230号文印发了《城市建筑方案设计竞选管理办法》, 新颁的《招标投标法》中也规定符合条件的项目的勘察设计必须招标, 但实际招标项目的量一直很少, 只占总项目的10%左右 (不同的地区其比例可能有所不同) , 即使采用招标的项目, 其招标体系不完善评标方法不健全, 缺乏公平竞争性, 因此应完善设计招投标的相关环节。首先, 应成立合法的设计招标代理机构;其次, 各地方主管部门应建立相应的规定, 符合条件的项目必须招标;第三, 业主对拟建项目应有明确的功能及投资要求, 有编制完整的招标文件;第四, 招标时应对投标单位的资质信誉等方面进行必要的资格审查;第五, 应设立健全的评标机构合理的建设评标方法, 以保证设计单位公平竞争, 并限制业主在项目上的随意性。
3.4 注意优化设计工作的综合性
通过优化设计来控制投资是一个综合性问题, 不能片面强调节约投资, 要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约, 忽视技术上的合理要求, 使项目达不到功能的倾向, 又要反对重视技术, 轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析, 要以提高价值为目标, 以功能分析为核心, 以系统观念为指针, 以总体效益为出发点, 从而真正达到优化设计效果。
煤矿电气自动化控制系统的优化设计 篇5
煤矿企业在实际的生产过程中，高安全性能、高效率的煤矿圣生产需要大量的数据资料和模型量的监控设备来完成，例如：计算瓦斯含量，检测实际通风情况，控制矿井水泵的开合等。而基于PCL嵌入型电气自动化监控系统可以适应复杂的工作环境，也能够实现煤矿电气设备的自动化监控。但是在构建煤矿电气自动化系统的过程中，如何优化设计，如何降低煤矿电气自动化控制系统的构建成本，如何提升监控系统的稳定性是煤矿企业目前面临的主要问题。笔者针对煤矿企业电气自动化控制系统中机械设备的优化选型和结构优化进行研究。
1.优化煤矿电气自动化控制系统中机械设备的选型
1.1确定煤矿电气自动化监控系统规模
按照煤矿实际规模和煤矿自动化监控系统规模来决定PLC机械设备的选型。例如：西门子公司生产的PLC产品，假设只需要对瓦斯浓度的检测过程进行控制，可选择SIEMENSS7-200等机械设备。假设需要结合煤矿井的水位变化情况来决定水泵机房的具体工作情况，这主要包括了复杂的逻辑型控制和闭环型控制，这就需要选择SIEMENSS7-300等机械设备;而结合矿井下的瓦斯浓度和其他参数对井下工作人员进行科学化的管理，这会涉及到通信、智能化检测和控制，这需要选择大型的`PLC产品。
1.2明确I/O点的种类
按照煤矿电气自动化控制的具体要求和被监控对象的复杂情况，对机械设备的I/O点的种类和数量进行详细的统计，并列出清单;再通过估计系统的监控内容容量来明确需要保留软件和硬件资源的余量，同时需要充分注意不能过度浪费资源。此外，还需要按照煤矿实际供电情况来明确机械设备输出点的具体动作频率，进而判断出输出端口是采用继电器输出或是利用晶体管来完成输出工作。
1.3选择适合的软件编程工具
从目前情况来看，煤矿电气自动化控制系统的软件编程工具包括了手持编程工具、计算机加PLC包、图形编程工具等主要方式。
(一)手持编程工具只适用于厂家明文规定的语句表的编程中，这种工具的工作效率较低，只能用在小规模的PLC的编程中。
(二)计算机加PLC包属于效率最高的编程方式，但这种编程方式的单价较高，并不适用于操作现场调试。通常情况下在大型或中型煤矿电气自动化控制系统中进行软件编程和硬件组态工作，为进一步提升机械设备的自动化控制效率，要求结合具体情况，选择是适合的软件编程工具。
2.优化煤矿电气自动化控制系统的结构
2.1硬件结构设计的优化
硬件结构作为整个煤矿电子自动化控制系统的核心部件，对整个煤矿电气自动化控制系统的安全、稳定运动起着直接的影响。所以需要对硬件结构设计进行优化。因为使用要求的不同，所使用的硬件也会出现一定的差异，而本文针对所有控制系统需要高度关注的输出电路、输入电路和系统抗干扰部件等进行研究。
(一)针对系统输出电路进行优化。对于系统的输出电路进行优化，需要结合煤矿生产的具体要求，对所有指示标志与调速设备等均需要利用晶体管来完成输出工作，使得它能够负荷高频率的动作，并提升了响应的速度。例如：煤矿水泵机房电气自动化控制系统中的PLC系统输出率假设控制在5次/min以下，能够利用继电器进行输出，这种设计方式可以保证电路的简单化，并能够提高抗干扰能力和带负载能力。但是假设PLC系统输出带电磁线圈在断电时，可能会出现浪涌电流，使得PLC芯片受到损坏。
所以为防止这种问题的发生，能够在其他的电路盘并能连接流二极管，使得它能够吸收浪涌电流，并对PLC芯片起到很好的保护。假设PLC系统动作频率控制在6次/min到10次/min之间，也可以利用继电器来完成输出工作，但是通常情况下利用固态型继电器或中间式继电器有效控制水泵房的开合。
(二)针对系统输入电路进行优化。对于系统的输入电路进行优化，重点考虑PLC系统供电电源，通常情况下，是控制在交流90到250V之间，这具备了加强的宽幅适用性能。但是因为矿井下工作环境较为复杂、恶劣，且我国现阶段供电的不稳定，所以为了实现抗干扰目的，保障系统的安全运行，要求在输入电路部件中安装电源净化设备，例如：安装电源滤波器、隔离变压器等。
(三)抗干扰的优化设计。系统的抗干扰设计是所有煤矿电气自动化控制系统需要引起高度关注的问题。而对抗干扰进行优化设计可以从二点出入：其一，利用隔离变压器进行抗干扰优设计。电网中存在高频率干扰主要是由于原副边绕组间的分布式电容耦合形成，因此要求利用超隔离变压器，并把中性点通过电容和地面连接起来。其二，优化布线。利用强点动力线路或是弱电信号线方式分开走线，并保证这之间有一定的间距，从而起到较好的抗干扰效果。
2.2软件结构的优化设计
软件结构的优化设计可以与硬件结构设计一同进行，其关键工作在于按照煤矿电气自动化控制系统送的基本步骤，把软件结构设计转化成梯形图，这也属于PLC系统在电气自动化控制系统的具体应用中出现的主要问题。对软件结构进行优化设计主要从两点出发：
其一，对软件程序设计过程进行优化，而这关键在于对I/O点的优化。按照煤矿电气自动化控制喜用的具体要求分配I/O点，最大限度地实现I/O信号的集中编制，进而全面提高系统的维护质量。
其二，对软件结构进行优化设计，包括了对基础程序与模块的优化设计。在实际的煤矿生产过程中，把煤矿电气自动化控制系统的控制对象分为数个模块，再对其进行调试与编写，最后把它们组合成一个完成的软件程序。对于模块的优化设计使得煤矿电气自动化控制系统调整起来更加方便。
3.结语
控制与优化设计 篇6
关键词：供水 控制系统 优化设计
中图分类号：TM762文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0213-02
针对某科考船船舶供水控制系统在实际操作使用中出现的各类故障现象及使用缺陷进行统计与总结，进行了相应的改进方案设计，提出了针对性改进的措施，并对优化改进后的系统的效益进行统计对比，为船舶同行业的类似问题改进提供了一定参考和依据
1 供水系统情况介绍
1.1 系统基本情况
某科考船船舶供水系统中现设计有淡水水舱、淡水柜以及淡水压力柜、饮水压力柜、消防水压力柜等设备装置多处。船舶淡水的洗涤、饮用通过淡水输送泵、补水泵以及相关阀件、管系的合理操作下，实现全船船员日常的生活淡水供应以及消防水的使用。而使用较多的压力柜主要能储压，确保水压的稳定。图1为该船供水系统示意图。
1.2 基本工作原理
压力水柜的基本的工作原理是：压力柜通过充入压缩空气储压，压力柜附装了2台补水泵，首先补水泵启动向柜内注水至相应水位（水位计的2/3刻度），此时停止供水，压缩空气通过水柜充气阀向水柜内充气，待柜内压力升至工作压力时，停止进气，关闭充气阀。水柜内压力会随着柜内水量的减少而降低，当压力降到最低工作压力时，压力开关会自动控制补水泵电机启动，重新进行注水，如果用水量继续增大或者主水泵故障损坏时，备用泵启动与主泵同时工作。原理如图2所示。
2 供水系统存在的设计缺陷
2.1 淡水压力柜淡水泵的启停控制无法与淡水柜实现联锁功能
船舶长期在海上航行工况下工作，人员多，用水消耗量大，在实际使用中淡水柜的高低位浮球经常出现误动作故障，常常出现淡水柜在低位浮球不动作，水柜无水且压力柜需要补水的情况下，压力水柜的补水泵一直空转、干磨，严重影响正常的淡水供应，还加速设备的损壞，增大设备管理维修费用。
2.2 淡水压力柜两台补水泵无法实现正常情况下的交替使用
压力水柜控制系统中通过压力控制器来实现水泵的启停运行，实现补水功能，但是在正常情况下，据管理人员长期观察，一台泵长期启用，而另外一台则长期不用，主备设备使用不平衡，设备的系统利用率不高，整体效益低，使用不科学。
2.3 压缩空气无法自动补气
考虑到压力水柜在运行一个时期以后，由于水柜内空气部分溶解于水或者泄露，导致压力降低水位过高，如果管理人员检查确认不到位，很难及时人为充气，就会出现补水泵启停工作失常，导致补水泵频繁启动。不仅增加电能能耗，同时缩短设备使用寿命。
3 优化方案
针对船舶供水系统设备在使用过程中先后出现过的问题，为了有效的管理利用好供水设备，更好的为广大船员服务，现将供水控制系统的问题系统进行优化，设计改造如下：以淡水压力水柜系统为例（实现过程）
3.1 淡水压力柜补水泵的启停控制无法与淡水柜实现联锁功能的优化方案
3.1.1 原因分析
我船的淡水供给系统为两级供应，即先淡水输送泵将水舱中的淡水输送至下甲板的洗涤水柜，然后由平台甲板上淡水泵加压至淡水压力柜后送至全船的所有船员舱室及厨房洗菜等处。
淡水柜与淡水压力柜之间的电气上没有任何联系，但是在系统上它们之间是有“优先级别”之分的即水柜必须有水然后淡水压力柜才能工作，反之淡水压力水泵将要干磨至水泵密封烧坏，此现象在我们兄弟船舶中出现过，出现问题的源头是由于淡水柜的低位浮球阀不动作导致淡水输送泵没有及时的调拨淡水，导致淡水柜排空淡水，压力柜两台补水泵长时间运转至损坏。
3.1.2 优化方案设计
针对该问题现象，提出几点优化设想：
（1）我们可以在淡水柜低液位报警浮球处接一路信号给压力水柜补水泵，实现水泵即时停止，将淡水柜与压力柜之间利用电气控制线路加以联锁控制使其能够实现双重保护，即淡水柜水位不够或没有水后可以立即停止压力柜的马达运行，同时压力水柜发出报警信号。
（2）改变淡水柜高低位控制信号部件，液位浮球由于其采用机械式球阀结构，机械式球阀长时间浸泡在水中，容易产生结垢、锈蚀使其动作不灵敏、卡死等弊端，在水柜储水情况下拆卸、保养不方便，可以使用价格低廉的电子接触开关采集水位信号，电子开关结构简单，具有灵活、可靠性高等优点。
3.2 淡水压力柜两台补水泵无法实现正常情况下的交替使用
在压力水柜电气控制回路设计增加泵交替控制元件，实现双泵交替使用功能，可以采用泵交替继电器（参考船舶生活污水处理系统的真空收集装置）。如图3所示。
3.3 增加压力继电器实现自动补气
实现压缩空气自动给水柜补气，需要根据水柜安装的附件实际以及压缩空气要求，不断优化实现。设想在压缩空气进气阀开关处加装电磁阀，电磁阀的开关信号主要来自压力增加一个相应量程的继电器，压力继电器的压力采集可以根据从压力水柜采集压缩空气处于正常水位值时的液位位置或水柜内水压压力表的数值来确定。
4 效益对比与应用前景
经过上述方案优化后，大大减少了压力水柜补水泵等设备的非正常损坏，节约了能源，减少电能消耗，先后进行比对，水泵的故障率明显减少。更换备件的周期变长。以淡水压力柜补水泵为例，功率11 kW的电机，平均每年节约电能100 kWh，以一台淡水压力柜一年为一个周期统计，水泵、电机更换轴承、密封等备件以原设备厂家的报价计算，大要节省经费1万元，全船所有压力水柜节约电能费用、备品备件以及设备维修费用可以节省10万余元每年，降低设备运行成本，降低设备使用人员管理维护强度，延长设备的使用寿命。
相应的设计改造在类似的船舶压力水柜系统中可以有效借鉴和运用，具有一定的推广前进。
5 结语
本文主要从某科考船供水系统压力水柜等设备存在的设计缺陷进行总结研究，分析了控制系统存在的问题，并根据实际情况提出了优化方案，并对优化改进后的系统的效益进行统计对比，为船舶同行业的类似问题改进提供了一定参考和依据。
参考文献
[1]王肇庚.运输船舶设备与系统[M].北京：人民交通出版社，2001.
石化工程项目设计费用的优化与控制 篇7
设计阶段是影响建设工程项目成功与否的重要环节, 设计质量的高低, 建设方案的优化, 工艺设备的选用, 设计标准的选择等, 都对项目投资产生直接影响。因此设计阶段是处理技术与经济关系、确定和控制工程项目投资的关键环节。工程设计是否经济合理, 对控制工程项目投资具有十分重要的意义。
工程项目设计是分阶段进行的, 我国目前工业工程项目的新建、改建、扩建, 一般分初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段进行, 并分阶段相应的形成初步设计概算总投资、修正概算总投资、施工图预算总投资等工程设计文件。经过审定的初步设计阶段总投资是建设项目投资控制的最高限额;经审查核准的施工图预算就是工程招标发包、合同结算、竣工决算的投资控制目标。优秀的工程设计, 不仅使建设项目投资能得到合理使用和有效控制, 而且对建设项目的质量控制和工期控制以及项目建成后生产运营效益都将起决定性作用。
2. 工程设计阶段费用控制的关键环节
2.1 优化建设方案
建设项目工程设计的质量和费用, 对建设项目投资控制有决定性的影响。通过采用方案设计竞选和工程设计招标的方式来获得优秀的整体方案设计和工程设计单位, 其目的是促使工程设计单位为实现确定的建设项目、功能目标、质量目标、工期目标、投资目标和效益目标, 采用优秀设计方案、降低工程造价、提高投资效益。[1]
优选建设方案, 要采取必要措施, 鼓励设计单位进行多方案优选和设计方案优化;对多家投标方案比选时, 在选择好的设计单位同时, 还要选一个好的设计方案。比如, 工程项目是新建还是改建、扩建, 要认真分析建设方案的设计构思、设计工作内容、设计成果的全面性和可实施性。
数据表明:海南新建800万吨炼油项目, 投资100多亿元;青岛新建1000万吨炼油项目, 投资110亿元;而茂名石化扩建工程中新增的1200万吨炼油能力, 仅需投资5 0亿元左右, 比同类投资节约高达50%～70%, 建设周期缩短三分之一。茂名石化炼油扩建工程费用低的主要原因, 就是利用改扩建的契机, 反复优化建设方案, 改扩建不用征一分地, 新增装置全在原厂区内完成。拆了小的建大的、拆了旧的建新的, 仅征地这一项, 就节约了一大笔费用。同时, 依托现有的共用工程及水、电、气等设施, 对原有产能进行优化升级, 生产效率更高, 由于采取自动化、集约化生产, 过去是一套装置配一个车间, 现在是一个车间管好几套装置。可见, 优化建设方案是降低工程造价的重要途径。[2]
2.2 优化工艺设计
在工业工程设计过程中, 运用价值工程等方法, 对设计方案进行功能分析、功能评价、方案创新、方案评价, 对各工艺技术设计方案的先进性、适用性、可靠性、安全环保性和经济性进行论证。一般包括工艺流程、设备结构及性能、产品物耗和能耗指标、配套条件、建设费用和效益等方面进行多方案经济比选, 从中选择既能满足建设项目功能需要, 又能降低工程造价的工程设计方案是工程设计阶段投资控制的重要措施。[3]
工艺设计的优化要采用定性与定量的分析方法, 定量方法主要采用运营成本比较法、寿命周期费用比较法和差额投资回收期比较法。特别要注重对国产化创新设备和工艺的选用。
天津石化百万吨/年乙烯工程建设中, 注重消化吸收国际先进技术的同时, 在原料和燃料的综合利用、产业链的延伸、产品结构的优化与调整等方面, 对工程的工艺设计优化提出了更高的要求, 重点优化“气相法聚乙烯专利技术和专有技术开发与应用”、“30万吨/年S-ACT异丙苯成套技术”、“100万吨/年乙烯成套技术开发”、“30万吨/年高密度聚乙烯环管反应器国产化工程技术研究”等中国石化“十条龙”科技攻关项目, 开发具有自主知识产权并达到国际先进水平的成套技术。[4]
天津石化百万吨乙烯项目的裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机和乙烯压缩机, 是百万吨乙烯装置中最关键、最难国产化的核心设备, 其生产技术长期以来一直为世界少数几大公司垄断, 发展乙烯必须突破这道门槛。他们攻克了裂解气压缩机高压缸机壳水压试验和大直径叶轮加工制造难度大等技术难题, 2008年3月16日裂解气压缩机组试车成功, 标志着我国首套百万吨级乙烯“三机”国产化研制首战告捷。[5]
2.3 优化限额设计
限额设计是根据已审定的可行性研究及其投资估算来控制初步设计, 再根据审定的初步设计来控制施工图设计。限额设计还有一层含义, 是将工程设计投资控制总额按单项工程、单位工程、分项分部工程, 或按专业进行细分, 在保证达到使用功能的前提下, 按照分配的费用 (造价) 限额来进行设计, 以保证建设项目总投资控制在限额之内。
限额设计要合理确定设计规模、设计标准、设计原则, 重视对各专业设计规模、标准、工程数量等方面的控制, 但也要防止设计深度不够、设计标准选用不当以及层层加大设计安全系数的倾向。
广州石化在千万吨炼油改扩建工程中确立了“限额设计”管理的两项基本原则:基础设计概算不得超总体设计批复概算;详细设计的标准和内容不得超过基础设计批复的标准和内容。同时, 还采取了一系列管理的细化措施:一是限额比选设计方案。在制定技术方案和设备选型时, 既考虑技术先进、设备适用, 又兼顾投资适当。二是严格合同管理。将限额设计有关条款列入相应设计合同, 及时将超概的苗头遏制在设计环节, 而对于确实需要设计变更和修改的项目, 则按照设计变更管理程序严格审核。三是是实行设计责任制。为了使基础设计概算不超过总体设计概算, 每个项目都有专人跟踪, 及时发现和消除超概苗头。限额设计收到了明显效果。
3. 设计阶段费用控制的原则
3.1 优化建设方案要注重功能性、经济性
建设方案要从技术和经济相结合的角度进行多种方案分析论证、比选、优化, 在功能性上要体现前瞻性, 对效益与费用进行全面对比。
3.2 优化工艺设计要注重适用性、可靠性
适用性要体现采用的工艺技术, 无论是引进、合作还是自主创新, 都要与设备相匹配, 与资源相适应;可靠性要求对正在试验阶段的新技术、新工艺、新设备、新材料应采取积极慎重的态度。[3]
3.3 优化限额设计要注重科学性、合理性
限额设计不能过分地强调限额, 要本着实事求是和精心设计的原则, 从工程项目全寿命周期的角度对造价进行分析、评价, 确保工程设计的科学性、合理性。
其基本要求是:
3.3.1 要采用同一造价指标进行各阶段、各专业的造价限额分配, 尽可能避免价格变动对限额设计的影响。
3.3.2 要贯穿工程设计的各个阶段, 从可行性研究、初步设计、技术设计到施工图设计都要有明确的限额目标。
3.3.3 要严格控制设计变更, 并把设计变更尽可能控制在工程设计阶段, 并在变更设计时必须做到先算账后变更, 使工程造价得到严格、有效的控制。
4. 结语
工程项目设计阶段的费用优化控制, 体现了事前控制的管理理念, 起到事半功倍的效果, 达到花小钱办大事的目的。只要建设单位真正把工程造价控制的重点转移到设计阶段上来, 就可以发挥出“科技是第一生产力”的潜在效益, 收到投资省、进度快、质量好的效应, 真正达到设计阶段费用控制的目的。
参考文献
[1]全国注册咨询工程师 (投资) 资格考试教材编委员.项目决策分析与评价.北京:中国计划出版社.2008.
[2]蔡湛, 黄策.茂名石化大步迈进发展的春天.中国石化新闻网.2009-02-27
[3]投资项目可行性研究指南编写组.投资项目可行性研究指南.北京:中国电力出版社.2008;21
[4]董波, 周红.天津石化三个面向促进科技创新务实高效.中国石化报.2008-10-8
控制与优化设计 篇8
关键词：直流调速,数字控制系统,计算机辅助设计
0 前 言
随着计算机技术的发展,直流调速系统的数字化控制已得到广泛应用[1]。传统的工程设计方法是将系统先作合理的简化,然后在Z变换域中对系统性能进行分析与综合。由于系统的非线性和Z变换运算的复杂性,工程设计法可谓既烦琐又复杂,而且,计算结果与实际的运行性能存在明显偏差。近几年,计算机仿真设计与分析被大量地引入到直流调速系统中[2,2,3,4],这在很大程度上简化了设计工作量,优化了系统性能。
本研究以典型直流调速数字控制系统为对象,以Matlab为平台、以改进单纯形为优化算法,建立“建模—优化—分析”的计算机仿真设计方法,以期对工程设计有所帮助。
1 系统仿真模型
1.1 系统原理分析
直流调速数字控制系统结构图,如图1所示。速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)前后串联,把速度调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。由于分别引入转速负反馈和电流负反馈的闭环控制,因此被称为直流电机双闭环调速系统[5,6]。
从图1中可知,在形式上数字式直流调速系统与模拟式直流调速系统完全等同。由于控制机理的不同,应特别注意以下不同之处:①控制功能的程序化;②内外环不同的采样频率;③反馈系数改用存储系数表示,其定义为:
1.2 数字PI调节器
常用的直流调速数字控制器一般采用数字PI控制器。其中,比例部分起快速调节作用,积分部分消除稳态误差。数字PI调节器的脉冲传递函数表达式为:
根据G(z)可选择Simulink中的离散环节Discrete Transfer Fcn模块,须注意的是Simulink在离散环节D(z)已加入了2个采样开关和1个零阶保持器,简化了采样系统仿真模型的建立。
1.3 基于Simulink的系统仿真模型
某晶闸管供电的双闭环直流调速系统,直流电机为220 V、136 A、1 460 r/min、Ce=0.132 V·min/r,额定电枢回路电阻R=0.5 Ω,时间常数Tl=0.03 s、Tm=0.18 s,允许过载倍数λ=1.5,晶闸管装置放大系数Ks=40,电流反馈存储系数Kβ=133 A-1,转速反馈存储系数Kα=17 min/r。要求转速无静差,电流环和转速环的超调量均不大于5%。根据以上条件可建立其Simulink的系统动态仿真模型,如图2所示。其中,内、外环的反馈系数采用存储系数Kβ、Kα表示,由此转速环的输入给定值设定为Kαn*=24 820,内、外环调节器后面的限幅器输出值分别设定为λKβIdN=27 132、28 000,晶闸管装置放大系数换成Ks/Kβ=40/133=0.3。对内、外数字PI调节器的KP、KI和Tsam输入一定值,就可得到系统的动态响应特性。
2 控制器参数优化
本实验采用改进单纯形法优化算法、以系统误差为目标函数,对控制器参数在一定空间内进行搜索,以寻找到使目标函数值满足精度指标的参数组合。
2.1 改进单纯形算法简述
改进单纯形法的基本思想是在寻优参数空间中构造一个超几何图形-单纯形,计算此图形各顶点的目标函数值,并比较它们的大小,然后抛弃最坏点,通过反射、扩张、收缩和紧缩等一系列动作,将单纯形翻滚、变形,从而产生一系列的单纯形S1、S2、S3…,逐渐向极小值点靠近。当满足精度指标时,迭代停止,取当前单纯形的“最好点”作为极小点的近似。改进单纯形(单纯形法)在迭代计算中不必计算目标函数的1阶或2阶导数(也不计算差分),也不用一维最优化搜索,因此目标函数和约束条件无特殊要求,程序比较简单,适用性较广。控制系统调节器参数优化原理框图,如图3所示。
2.2 控制器参数优化
本研究采用了“先内环、后外环”的调节器参数优化方法[7,8]。电流环的参数寻优Simulink模型图,如图4所示。其中,目标函数采用了IAE型的改进型Q=(δ%+m)∫
电流环数字PI调节器参数确定后,将所得的优化参数重新代入图2中,采用完全类似的方法,对速度环的数字PI调节器参数寻优,得到的速度调节器参数寻优结果,如表2所示。其中,给定值信号幅值为24 820,仿真时间为3 s,精度为0.001,采样频率为0.04 s。
3 系统动态性能
3.1 启动特性分析
启动过程中电机转速的动态特性仿真结果,如图5(a)所示。从图中可知转速超调量为0%,稳态值为1 460 r/min,无静差,调整时间为0.8 s。
启动过程中电机电流的动态特性,如图5(b)所示。电流峰值和稳态值均为194.63 A,振荡一次,调整时间为0.052 s。
3.2 抗扰性能分析
系统电机转速在突加电网电压情况下的动态特性仿真结果,如图6(a)所示。在电网电压大幅度波动Δu=100 V的情况下,系统速降仅为45 r/min(3.1%),恢复时间为0.25 s。
系统对负载的大幅度突变时的动态特性仿真结果,如图6(b)所示。在ΔI=50 A的情况下系统速降仅为73 r/min(5%),恢复时间为8 s。
综合以上性能,控制系统的各项性能指标符合设计要求。
4 结束语
本研究采用计算机仿真设计方法,使得直流调速数字控制系统的设计工作大为简化,几乎无需进行数学运算,方法也极易掌握;由于笔者在数字控制器的参数确定时采用了优化方法,使得控制系统的主要性能得到了较大提高;并且,在系统仿真实验时几乎不作简化,使得各项数据更加接近于实际情况,增强了数据可靠性。
参考文献
[1]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册:第
[2]版[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2]李勇,张婷曼,王庆.免疫算法在双闭环直流调速系统中的应用[J].人工晶体学报,2007,36(4):913-917.
[3]郑力新,周凯汀,玄光男.遗传算法在双闭环直流调速系统在线优化中的应用[J].机电一体化,2001,7(2):22-24.
[4]王洪菊,任仲强.直流调速系统的M atlab的仿真算法研究[J].制造业自动化,2006,28(10):30-22.
[5]陈伯时.电力拖动自动控制系统:第3版[M].北京:机械工业出版社,2006.
[6]夏扬.计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,2004.
[7]蒋珉.控制系统计算机仿真[M].北京:电子工业出版社,2006.
控制与优化设计 篇9
无功优化对改善电压质量,提高电力系统稳定性,减少网损,提高电力系统经济效益具有十分重要的理论意义和现实意义。目前中低压配电网主要有三种无功补偿方式:变电站集中补偿、配电变压器低压补偿、配电线路固定补偿。这三种方式对稳定电压,改善无功分布,减少网络损耗起到了积极作用。但目前大部分采用的是固定补偿方式,很少装置具有自动智能补偿功能[1,2]。目前的补偿方式在应用中存在如下不足:一是固定补偿容量随着负荷的周期变化容易产生过补偿现象,不适应电网的快速发展。二是分散的补偿装置无法通过联合调节实现电网的综合电压无功控制,使得装置只考虑设备自身的投切情况,难以实现多套装置配合动作。三是各种补偿装置缺乏数据传输通道,无法为控制中心提供无功调整的必要网络实时运行数据,无法满足配电自动化的监控要求,这种各自为政的调节很难在全局上实现真正意义的优化控制[3]。
因此,为增强中低压配电网无功补偿和电压调控能力,提高中低压配电网无功综合管理水平和经济运行水平,研究中低压配电网智能无功优化综合协调控制显得尤为必要。
1 系统设计
为了解决现有无功补偿存在的问题,本文提出的无功优化综合协调控制系统将分散在变电站、线路、配电变压器等子节点的无功补偿智能控制装置的相关数据通过通信技术集中在区域主站端进行统一优化与决策,在无功补偿就地平衡的基础上增加对补偿控制的综合协调,实现电压无功的联合调节,从而实现整体上的优化效果。
该系统在结构上由主站和多个子节点组成,其中主站用于协调整个区域电网无功平衡,子节点用于进行就地无功平衡,包括变电站无功补偿智能控制装置、线路无功补偿智能控制装置、配电变压器无功补偿智能控制装置。子节点通过无线通信公共数据交换平台实现控制中心主站与各子节点智能无功补偿控制装置的数据交换。
系统总体架构如图1所示。图1列出了中低压配电网无功优化综合协调控制系统主站与子节点之间的逻辑关系,主站部署在区域控制中心,各子节点以变电站为实体,包含变电站无功补偿智能控制装置(即变电站补偿节点)、一个或多个(N)线路无功补偿智能控制装置(即线路补偿节点)、一个或多个(N)配电变压器无功补偿智能控制装置(即配电变压器补偿节点)。
1.1 主站设计
主站用于协调整个区域电网无功平衡,主站根据各子节点发送的遥测量(电压、电流、有功、无功等)、遥信量(开关状态)进行拓扑分析、潮流计算和状态估计,得出各个变电站节点的电压和无功运行范围。
在系统闭环控制时,给各子节点下发运行参数(电压、无功补偿量)限定,从而影响各补偿节点的运行状态,保证系统最优,如图2所示。开环控制时,通过潮流计算(给系统调度员)提供各子节点区域的建议运行参数,使区域配电网无功优化综合协调控制系统工作在最佳状态。主站还能够成为更大的无功优化区域的受控子节点。为更上一级节点提供本子节点运行数据(电压、电流、有功、无功、设备运行状态等),为上一级节点控制本子节点提供控制通道。为实现更大区域的区域电网无功优化综合协调控制系统,提供无功调度和无功支撑手段[4,5]。
1.2 子节点设计
1.2.1 变电站无功补偿节点
变电站无功补偿智能控制装置对变电站内的有载调压变压器和电容器进行自动投切,以确保变电站内母线电压和功率因数、无功符合要求。采用模糊逻辑控制技术,弥补传统的基于九区图进行无功控制的不足,达到最佳的电压无功控制效果。融入反时限概念,保证电压调节的平稳性。并限制有载调压变压器分接开关和补偿电容器开关每日动作次数在规定的范围内,延长设备的使用寿命。同时对多组电容器采用自动循环投切,以均衡开关和电容器组的寿命。可以综合也可分别对有载调压变压器和电容器组进行闭环自动控制。运行方式自适应,对多台变压器、多组电容器、多条母线的变电站的各种运行方式能自动识别,确定相应的控制策略。可按不同时段设置控制参数,能够为各变压器分别设置控制参数。根据需要定义充分的闭锁条件,完善闭锁功能。实现电容器组三相电流不平衡检测,当投入的电容器组的三相不平衡电流达到一定的程度时,立即退出该电容器组,以保证设备的安全。实现三相电压不平衡检测,当有小电流接地故障时,不进行电容的投切。
1.2.2 线路无功补偿节点
线路无功补偿智能控制装置实现电容器投切控制,数据统计及电容器过压、欠压、谐波、缺相保护功能。可实时显示线路一次侧电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电容器当日投切次数、电压总谐波畸变率。可任意选择功率因数或电压作为控制参量,可同时控制多组电容器。控制算法中融入反时限概念,有效地保证电容器动作的平滑性,避免电容器频繁投切或震荡投切。电容器动作前作无功预算、容量匹配,保证电容器动作后不会使系统运行在不正常的区域而造成电容器的相反动作。能够进行过压、欠压、谐波、缺相保护,有效避免电容器运行严重损坏,延长设备使用寿命。
1.2.3 配电变压器无功补偿节点
低压配电变压器无功补偿智能控制装置采用三相共补、三相分补或者两者相结合的补偿方式,依据负荷的无功不平衡量自动进行补偿。具有手动补偿和自动补偿两种工作方式,可配合主站系统的命令进行切换。能够接收主站系统下发的无功功率或无功电流定值,依据定值进行智能投切控制。能够接收主站系统的控制命令,对电容器进行投切控制。具有过压、欠压、缺相等闭锁及报警功能。
如图3所示,变电站补偿节点为110k V和35k V变电站补偿节点,线路补偿节点为10k V线路补偿节点,配电变压器补偿节点为低压配电变压器节点。
2 主站无功优化模型及实现
2.1 主站无功优化模型
主站通过获取子节点数据和相关系统数据,实现电压无功优化调度。主站的电压无功优化模型描述如下。
由于配电网络结构的辐射状特性,可以将优化问题分解为针对各独立子网的子优化问题。以下的讨论均针对每个子网的优化,并假设子网内共有n条母线、m台可投切电容器组、l个带有载调压分接开关的变压器。以全天系统网损之和(能量损耗)最小为目标函数,选取电容器投切和有载调压分接开关调节为控制手段。考虑电压约束与投切量的整数约束,假设实际系统允许一天内电容器组最大的投切次数为C,变压器分接开关的最大允许调整次数为t ,则精确的动态优化模型[6]可分为:
式中:
为变量S的下限,为变量S的上限;
,代表24个时段内的各母线电压矩阵,Vi为时段i内的n维母线电压行矢量;
,代表24个时段内的各电容器组的容量矩阵,Qi为时段i内的m维容量值矢量;
,代表24个时段内的各分接开关挡位矩阵,Ti为时段i内的l维挡位值行矢量;
BC是一个m维的对角线矩阵,其对角元为相应电容器组的单台容量;
为时段i内的电容器组投运台数,是一个m维的行矢量,各分量都为整数;
SC代表24h内各电容器组的总动作次数,是一个m维的矢量;
St代表24h内各变压器的分接头总调节次数,是一个l维的矢量。
基于上述电压无功优化模型,电压无功优化的方法为:
1)从调度SCADA、子节点采集电网的实时运行数据、负荷数据,利用短期负荷预测系统预测未来一天的负荷数据;
2)调用上述电压无功优化模型,可离线优化求解未来一天主变压器分接开关最佳挡位数T、电容器最佳投入容量Q和电网最优运行电压V;
3)利用已求最优解,求得电容器投切次数和主变压器分接开关调节次数;
4)根据电容器投切次数和主变压器分接开关调节次数,发出控制命令,执行电容器投切或主变压器分接开关调节操作。
主站以全天系统网损之和(能量损耗)最小为目标函数,选取电容器投切和有载调压分接开关调节为控制手段。上述中低压区域配电网无功优化综合协调控制系统及方法通过智能无功优化,可以从区域的概念协调变电站无功补偿智能控制装置、线路无功补偿智能控制装置、低压配电变压器无功补偿智能控制装置的动作,采用先考虑低压配电变压器无功补偿智能控制装置投切,再考虑高压10k V线路无功补偿智能控制装置等多种方式的配合,从而大大减少全网高低压电容器的动作次数。
2.2 主站功能
系统主站主要业务功能包括能效监测、能效分析与优化、节能设备管理、节能知识库[7,8,9],其功能架构图如图4所示。主要功能如下:
1) 能效监测。主要负责数据展示,通过多种可视化手段,满足管理人员对配电网运行状态、节能指标的全面了解,便于管理人员进行综合管理和控制。
2) 能效分析。内容包括智能无功优化、节电量统计、电能质量分析、10k V线损率分析、综合分析和辅助决策。
3) 节能设备管理。主要包括无功补偿设备台账管理、效用性分析、参数设置等模块。
4) 第三方评估。通过对线路或台区某段时间内无功补偿装置的投入、退出期间的数据对比观察功率因数的改善情况,证明安装无功补偿装置后极大地改善了功率因数,为第三方评估机构以及节能服务机构的节能量审核工作的开展提供评估数据源。
5) 节能知识库。提供最新的关于节能方面的政策法规及标准,满足管理人员对节能工作的认知。
通过系统的建设,可达到如下目的:
1) 实现整个配电网能效数据的网络化、透明化。对分散各节点的无功优化协调控制装置运行状况实现实时数据采集,采集数据包括功率因数、三相电压、三相电流、电压不平衡度、电流不平衡度、装置无功投入容量、装置投切状态等。
2) 实现整个配电网能效调节的可视化、智能化。集中处理、计算各分散采集的能效实时数据,可视化掌控各地供电公司范围内所有台区的供电数据以及无功协调控制装置的运行数据、状态,实现无功协调控制装置节电量、投入容量的智能化对比分析。
3) 实现配电网节能评估的及时化、精细化。对任意变电站、线路、台区等设定供电数据采集的时间段及数据采集频率,实现对各无功优化协调控制装置投运与退出两种模式对比提供详尽的评估数据。同时为第三方认证机构对节能措施的实施效果进行评估提供基础数据支撑。
2.3智能无功优化模型仿真分析
1)变电站无功补偿节点仿真分析。某110k V变电站功率因数低、无功需求3000kvar,而该站配置了4组共4000kvar电容器,投入后导致无功倒送,优化后将两组电容器配置容量改为2400kvar,另两组配置容量维持不变,仿真分析得出优化后的功率因数达到0.98。
2)线路无功补偿节点仿真分析。对年售电量大于1000万k Wh、功率因数低于0.90、专变客户占比大的10条10k V线路安装10k V线路无功补偿装置,如某10k V线路经过优化,在其48号杆处安装450kvar无功补偿装置,仿真分析得出加装后的线路功率因数由0.89提高到0.95。
3)配电变压器无功补偿节点仿真分析。对功率因数低于0.93、供电区域狭长、负荷轻且供电半径超过500m、负荷不平衡度超过15% 的台区,安装配电变压器低压无功补偿装置,如某台区配电变压器容量为250k VA,经过优化,在其低压侧安装80kvar的补偿装置,仿真分析得出加装后的台区功率因数由0.89提高到0.97。
3结语
中低压区域配电网无功优化综合协调控制系统是一种根据能量传递方向建立的自上而下的综合协调控制系统,根据电压等级和网络拓扑,分层、分区保障无功平衡,应用变电站子节点、线路子节点、配电变压器子节点实现无功电压多级联调。可以有效解决子节点控制终端自动就地无功补偿的缺陷,对稳定系统运行,提高控制效率有着显著效果。同时综合协调控制系统通过电压、功率因数及其谐波干扰的约束条件,对每一条馈线进行分析,产生控制命令后,以变电站10k V出线为中心对其所属馈线进行综合分析,对控制策略综合验证后,可实现以最小代价获取系统最大的优化效果。
摘要：为增强中低压配电网无功补偿和电压调控能力,提高中低压配电网无功综合管理水平,文中提出了一种中低压配电网无功优化综合协调控制系统,将分散在变电站、线路、配电变压器等子节点的无功补偿智能控制装置的相关数据通过通信技术集中起来进行统一优化与决策,在无功补偿就地平衡的基础上增加对补偿控制的综合协调,实现电压无功的联合调节,从而实现整体上的优化效果。可实现区域整体的平衡,同时最大程度地通过多套装置配合动作,减少电容的动作次数,延长设备寿命。
关键词：配电网,无功优化,无功补偿,综合协调控制
参考文献
[1]李达坚.低压配电线路无功优化的应用模式与效果[J].广东电力,2005,18(2):1-4.
[2]张勇军,石辉,许亮.配电网节能潜力评估系统开发方案[J].电力系统自动化,2011,35(2):51-54.
[3]刘宏超,彭建春,李生伟等.电力系统无功功率控制与优化综述[J].电测与仪表,2004,41(4):1-3.
[4]许文超,郭伟.电力系统无功优化的模型和算法综述[J].电力系统及其自动化学报,2003,15(1):100-104.
[5]刘蔚,韩帧祥.配电网无功补偿的动态优化算法[J].中国电机工程学报,2006,26(10):79-85.
[6]任晓娟,邓佑满,赵长城,等.高中压配电网动态无功优化算法的研究[J].中国电机工程学报,2003,23(1):31-36.
[7]徐先勇,罗安,方璐,等.配电网综合电气节能关键技术研究[J].电网技术,2009,33(7):47-54.
[8]张勇军,陈超,廖民传.配电网节能改造优化建模研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(15):60-64.
控制与优化设计 篇10
关键词：单体设备,控制系统,PLC
1 概述
莱钢22 000 m3/h制氧机单体设备PLC控制系统所使用的AI、AO、DI、DO模块均为图尔克设备,在使用过程中,发现存在抗干扰能力差等缺点(空压机、氮压机主厂房紧挨110 kV变电站,可能存在强谐波干扰)。具体表现为:①多处温度测点出现较大幅度波动,且波动时间较长,并成对出现;②该模板受环境和雷击影响较大,出现过雷雨天模板损坏情况,导致多次停车;③由于空压机和氮压机的控制和检测都由一套控制器完成,一旦控制器出现故障,空压机和氮压机会同时受到影响,也给维护工作带来了极大的困难。在紧张的热线生产形势下,为避免再次温度突变以及受雷击导致模块故障而引起停车进而影响生产大局,故对其进行升级改造。
2 技术线路
我们主要从硬件和软件两个方面对系统进行了改造:①硬件方面:将一套控制系统改成4套独立的控制系统,同时将原有的图尔克分布式I/O模块更换成西门子ET200M模块,对柜内电源、交换机等设备进行换型;②软件方面:对硬件重新进行组态,重新分配程序中的地址和编制控制程序,在原来的基础上优化控制功能,采用Profibus现场总线和工业以太网相结合的方法,实现对空压机、低压氮压机、中压氮压机各工艺参数的采集和记录、联锁控制、防喘振控制等;基于WinCC界面的人机对话系统,实现了来自现场数据的报警、记录、存储、打印和信息发布功能,能够完整地监控所有单体设备的运行情况。通过该项目的实施,确保了空压机、氮压机的稳定顺行。
3 系统硬件配置
22 000 m3/h制氧机单体设备采用西门子S7 -400系列,下挂ET200M远程I/O,为增强其控制的灵活性,空压机、氮压机分别由各自的CPU控制。在主控制室设3台戴尔商用机,其操作平台为Windows XP操作系统,实现了对空压机、氮压机的上位机操作和控制,监控整个系统的生产情况。空压机和氮压机硬件配置示意图如图1所示。
4 主要控制功能的实现
4.1 空压机的防喘控制
当压缩机达到最小流量时,叶轮中的气流将失速,即“喘振”。喘振是一种周期性的、有声音的、对压缩机机械元件造成严重应力的现象。因此,压缩机必须具有防止喘振的保护功能,禁止在喘振条件下运行。如果流经压缩机的流量太小,或者流量小而压缩机出口压力太高,则压缩机轴承所承受的应力会变大,从而造成对设备的损坏,甚至发生重大事故。
4.1.1 空压机“变流量设定点”防喘控制
为了使压缩机能够在稳定的运行范围内持续地运行,笔者设计了喘振控制系统和喘振保护系统,即通过对流量控制器的过程值和设定值进行比较来控制放空阀的开度。当过程值大于设定点时,导致控制器的输出信号减小,此时关闭放空阀;当过程值小于设定点时,导致输出信号增大,此时打开放空阀。放空阀的最终开度由流量控制器的输出值和限压控制器的输出值进行高选后控制,通过调节放空阀的开度来达到防喘的目的。
4.1.2 空压机限压防喘控制
通过对限压控制器的过程值(控制器的过程值指空压机最后一级的出口压力,限压控制器在自动位置联锁)和设定值进行比较来控制放空阀的开度。当过程值大于设定点时,打开放空阀;当过程值小于设定点时,关闭放空阀。放空阀的开度由限压控制器的输出值和流量控制器的输出值进行高选后控制,达到防喘的目的。
4.2 增加空压机放空阀安全保护措施
空压机厂家设计和现场实际应用之间存在着差距,造成空压机放空阀的控制不尽如人意。主要表现在当空分工况波动时,空压机放空阀突然打开造成空压机卸载;当空分超压时,空压机放空阀不能打开造成空压机带负荷停车。为此笔者在空压机放空阀的气动控制回路上新增一电磁阀并编写了相应的控制程序,当空压机出口压力高于某一设定值后快速打开空压机放空阀,确保空压机不会因为工况波动而停机。
4.3 空压机进口导叶控制方式优化
进口导叶原设计为手动控制,工艺操作人员需要根据出口压力随时进行手动调整。如果压力高于设定值而未被发现,放空阀就会打开,造成不必要的浪费。为了使工艺控制更先进,便于操作,对原控制功能进行了改进。
通过增加空气进空分装置流量控制器和空压机出口压力控制器相结合的方式实现了空压机一级进口导叶的自动控制以及二级导叶的随动控制。
(1) 通过软件编程实现了空压机一级进口导叶的自动控制,并且将空气进空分装置的流量信号作为空压机一级导叶的调节参数,有效地降低了空压机放空阀的打开次数,减少了空气放散率。
(2) 增加了空压机二级导叶的随动控制功能,保证了机组运行的稳定性和操作的灵活性。
4.4 氮压机的防喘控制优化
对氮压机入口导叶的控制、回流阀自动调节的控制以及联锁输出进行了改造。新增氮压机入口导叶和回流阀串级调节控制,在氮气管网上增加管网压力测点,并且将入口导叶及回流阀的压力控制由三级排气压力改为由新增的管网压力直接控制,从而使氮压机的控制直接与实际氮气管网压力和流量相关。由于管网压力比三级排气压力相对稳定,从而减少了入口导叶及回流阀因为要快速补充和减少氮气补充所带来的大幅度波动,从而有效地减少了氮压机喘振的几率,提高了阀门的控制精度,确保了氮压机排气压力的稳定,减少了对管网的影响和冲击。并在此改造基础上新增加了氮压机入口导叶和回流阀上位机手动操作功能,为操作人员提供了有效的监控手段,增强了氮压机喘振保护功能,保证了氮压机的安全性。
5 现场应用效果
系统改造完成后,工作稳定,其安全性和可靠性得到了提高,机组的产品质量和产量稳定,提高了操作人员的工作效率,降低了劳动强度。该项目实施后为莱钢热线生产提供了连续、优质的气体产品,保证了热线生产的顺利进行,创造了较为可观的经济效益。
参考文献
[1]张怀勇.西门子自动化系统实战[M].北京:人民邮电出版社,2007.
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