水轮发电机方案设计现状

1、水轮发电机方案设计现目前国外的水轮发电机设计打业的开发设井水平相对于国内比较先进。法国AlHffli公用水电产品从设计SI生产,都实现II劝化、智能已向超过金球水电装机容量1/3的木屯姑提供大型设备：英国通用电气公司（GE）水电部&10-1000MVAff；C水轮发电机的设计和生产方面在世界首齟一指.它们在没计当屮时毎台电机那进甘忧化*以满足用户合同屮的特味要求，I耐这联设计人休I是対址低的廉本和最高的效率进行优化的"J拥仃巨大水电市场的中国花水电的建设规ILffilti；界送14匚据统H|汕0酪|：1月份全6月份的竽征时间里相继有F江构皮滩5台600MI.A渡河耀柿沟3台5

2、50删三峽右岸1270011,#S?ftad6&700MI,黄河f.游ftPQtL67000等混流式水轮发电机组先后进行招标.在如此之短的时何内招标的机组容量Z大、台数之多在世界水电建设史上也是前所未（J的到2005年底"我国的水电总皴机丸1"亿k国家现划在2010达到1.51Z,KW.到2020年将超过2.6亿KI'o我国(2芈握了包括水轮机模型转轮的设汁和转轮制造技术、大型水轮发电机冷却方式.定子绕组上绝缘技术及定子线棒制造关键技术，分包的部件完全满足外商的技术要求并达到国外同等水平，充分证明了国内企业的制造实力和技术引进的成功。哈尔滨电机厂有限责任公司

3、作为13内大型水电产品的骨干企业,通过引进技术和flE开发相结合,哈电在大型水轮发电机组关键核心技术I：积累了大址的成果和经验哈电在三峡I：程的技术转让中乂接受Alstom-ABB-KEN集团的设计分析软件42个，涉及机组设计制造的备项关攏技术.如水力设计与试验、电磁通风计算、推力轴承、结构刚強度、绝缘等。所引进的软件系统功能强大，能够充分体现毎个输入参数对输出设汁方案的影响，II是也存在-些缺点，例如它没仃迭代运算的功能.需要人工再次输入参数进行运算,这大大影响了设计的效率国。122构件理论发展现状构件(Component)是指软件系统中町以明确辨识的构成成分，构件技术是近年*迅速发展并受到

4、高度重视的一个学科分支。比主要研究内容包括：(1)构件获取有目的地进行构件生产和从已有系统中挖掘提取构件:(2) 构件模型研究构件的本质特征及构件间的关系：(3) 构件描述谄音以构件模型为基础，解决构件的粘确描述、理解及组装问题：(4) 构件分类与检索研究构件分类策略、组织模式及检索策略.建龙构件库系统.支持构件的令效管理：(5) 构件组装在构件模型的基础上研究构件组装机制,包括源代码级的组装和基于构件对象互操作性的运行级组装：(6) 标准制定构件模型的标准、构件管理的标准、基于震用的软件过程的标准等.构件技术领域的范I科不仅涉及到技术方啲的因索还涉及到管理方Ihi的W索，技术方而包括面向对象

5、方法、基构件的软件开发方法及相关技术、软件产晶线方法及相关技术、中何件技术等I。"J在国际上.对软件构件标准的研制工作也衽枳极开展之中.但从目浒来看尚未収得实质性的进展.以卜是仃匚构件标准重点关;£的几个方面191:软件构件模型、软件构件管理、模型驱动的体系结构、基于构件的嵌入式操作系统、软件构件运行平台等。在我国,信息产业部软件构件标准工作组成立于2002年12月,是由信息产业部直接领导的标准化工作组,负责软件构件相关标准的制定、宣贯与应用，北京大学作为工作组挂靠单位.负责了木工作组的组织管理等工作.目前软件构件标准匸作组的正式成员有20余家.观察会员也有近30余家。基于

6、构件的软件开发(CBD.ComponentBusedDevelopment)/j以b特点：(1) 即插即用构件可以方便地集成于框架中,不用修改代码.也不用重新编译：(2) 以接口为核心构件的接口和实现是分离的。构件通过接I实现与其他构件和框架的交互，构件的具体实现披封装在内部，组装占只需关心接U,不必知道其实现细节：(3) 标准化构件的接口必须严格地标准化，这是构件技术成熟的标志之一H前主耍的构件标准仃：OMG的CORBA:微软公司的COM/DCOM:SUN公“J的JavaBcan/EnlcrpriscJavaBcall也正是由于出现校为成熟的构件标准，才使得CBD山梦B進向现实:(4) 市场

7、化构件不仅可以通过开发来得到,同时大量成熟的构件可以通过帀场购紂，从而为软件生产提供广泛的选择空间。CBD技术是一种社会化的软件开发方法.它便得开发者可将不同语言、不同供应商开发的构件组合在一起构造新的软件系统(口。随着对软件复用认识与研究的不斷深入，基于构件的软件开发模式致力于通过组装软件构件的方式來建造软件系统。尽管在构件复用、构件间交S的丁业标准、领域体系结构、工具集以及其他相关方浙都取得了很大的进展，但使用已仃的构件来系统地建造大型软件应用仍然存在许多由体系结构不匹配而引起的因难.123设计方案评价的发展现状所谓的“设计方案评价”，木总就是指设计方案所产生的冬观效果相对卩预定II的的检

8、验。评价决策是设汁过程半中非常重耍的一步，也是域为闲难的一步，如图1-1所示.可以说，迄今为止还没行-种评价方法可以确保不会作为偏离正确方向的评价。根据彼评价对線的属性不同，应采用不同的评价方法以保证评价过程更科学、评价结果更准确"'J图l-lH程设计过程帼图H前比较常用的设计方案评价方法仃技术一经济评价法、价值匸程方法、形态学矩阵法、层次分析法、模糊综合评价法等。层次分析法仃模糊综合评价法在工程中得到了广泛的应用。层次分析法的实质是把复杂的系统问题分解为*个组成冈索，把这些W索按支配关系分组形成仃序的递阶层次结构，通过两两比校的方式确定口次中谄因索的相对車耍性，得出比较MJ

9、断炉.阵，通过求解MJ断XI«阵的加大特til.根及其对应的特征向虽,即可得到这些因索对II标形响的程度权值，根据权值X小进行排序选优.近吐年來IH内一些单位也开展了对该方法的应用研究丁作.层次分析法的基本步骤为：（1）建立层次结构模型：（2）构造判斯矩阵：（3）层次艰排序：（4）一致性检峻：（5）层次总排序。在实际匸程应用中，存在着许姜的不饥定因素号模糊们息。1965年矣国工程控制和系统论专家、加利福尼亚人学教授发表了论文“模糊集合”，标志看模糊数学的诞生，模糊评价法也筋Z诞生。模糊综合评价法是对圾朵产E设计决策校为合适、仃效的评价方法，他运用模糊集理论对系统进行综介评价，较好地解

10、决了决策中的模糊性们息，而H十设计系统比较址朵时，可采用衣级递阶结构的模糊评价。它突破了粘确数学的逻轴和谄言，强调影响事物的模糊性较为深刻的刻顾了事物的客观屈性,，2-201.经过多年在孑个工程领域的实际应用.模糊综合评价法也在不断地发展。呈于模糊集重心的模糊综介iY价方法就是其中的一种，它将重心的概念引入到模糊综合评判法中,使参与评价的专家可以更合理的对评价指标进行打分评判，同时也避免了因评价指标众姜而出现的权重淹没现象.在木文中.将采用基J模糊集車心的模糊综合评价法对所开发设计的大型水轮发电机方案设计系统生成的设计方案进行综合评价.124再设计理论发展现状当设it的结果不能满足要求或者仍然

11、存在可优化的空间时,设计人员就要返回到外个不同的层次进行再设汁。匸程设计方案的再设计问题需要多种知识与求解策略的支持当所面临的设计问题非常复杂时,存在的层次和回溯点就会IF常女，任这种情况卜要实现再设计就变紂极为闲雄。总结起來，再设计的回潮主要存在以卜儿个方面的问题：(1) 设计不是一个纯推理或者纯分析的过程，其设计路径具右一定的复杂性和隐含性，、叫叫溯的伫息贫乏时.问题的组介爆炸是不可避免的.(2) 决策知识和决策方法的多样性，导致难于用精确的数值分析方法确定设计决策的修正值。(3) 设计决策的关联性.给再设计的分析带来一定的困难.某一性能指标的提高可能会降低其它的性能指标.(4) 如何记录

12、和利用以前多次失败的设iH；i息,供再设计决策参考.(5) 再设计问題的II：单调性，导致了应用基F单调逻辑的推理控制策略求解再设计问题变为很闲难。对于再设计问题的研究.II前还处在初期阶段。而再设计的方法也是多种多样，例如基于实例的再设计策略在国家“八五”巫点科技攻关项丨|一“靈型机床模块化设计与制造”中得以应用I:通过描述性能参数与设计参数间的们赖关系的堪于相关性的再设计：总接关注设计更改在系统中的传播机制、估计设计更改的直接和何接彩响的基于模型推理的再设计12210定性推理方法作为再设汁方法的i种，具右门身独持的特点及优势，它有明确的知识结构,不必精确描述各个环节的耕确值,而只能或只需陈

13、述其变化趋势，如壇大、减小和不变等。定性推理理论起源于对物理现象的研究，早期的【作常常是针对某一物理过程如动力学，流体力学等问题來讨论的.1977年Rieger发表了第一篇定性推理的论文，1984年ArtificialIntelligence杂志岀版了定性推理专辑,载了Deklccr.Forbus和Kuipers等人对定性推理的奠基性文章，这也标志着定性推理走向成熟卩刃。人工智能(AI)界非常重视定性推理研究.希里其能提高知识系统的设计技术和水平。近三十年来,定性推理研究在技术和方法上取得了不少成果，但距其II标较远，相反在一些具体任务领域中都取紂了一些可喜的进步，如1991年ZhsFeng应

14、用定性方法分析复杂系统的相平而结构：同年(ArtificialIntelligence)朵志定性推理专辑(二)的就“中明确指出作为定性推理研究发展的第二个分水岭，定性推理耍冋到处理呈础工程任务领域这一根本上來251.大型水轮发电机的再设计是一项复杂的系统丁程，它包含了人虽的数值计算和逵辑判断工作.过去的方法偏重于设计方案的比较,即在设计不同的发电机参数方案后，对其童呈、系统稳定性能、价格等进行逐个比较，从中选择一个彊佳方案卩"仅仅借助设计人员的设计经验，在仃限的设计方案中进行比较和选择，这已远远不能滿足工程设计的耍求。近年來，家所研究的上要方向就是如何应用计算机直接找出最优的设计结果

15、,并且便其中的比较计算尽可能少.哈尔滨电机/仃限責任公.可在多年前将大型水轮发电机设计变量的离敬性看作是种约束条件，利用惩罚惭数法对其进行变换，用连续瓜优化來计算离散加优值。这种方法的关键是构造一个适为的离散性惩巧项。这样一來，大型水轮发电机的再设计便成为多离散变屋、多约朿的非线性数学规划问题,所建立的数学模型非常复杂,在再设计过程中应注意分析其特点，冇针对性地解决问题|勿木文圉绕大熨水轮发电机投标方案设计系统开发的盂要.对基于构件的方案设汁、设计方案综合评价、方案再设计和系统开发与试用的关键技术进行研究。具体來说，本文从以卜儿个方面开展工作：(1) 基于构件理论的大熨水轮发电机方案设计将构件理论应用到大型水轮发电机的方案设计中，研究水轮发电机基础构件的表示、构件接口、构件检索及构件组装的相关技术：利用Oracle数据库将已成功完成的发电机产品赴立为构件实例数据库，为设计中相似构件检索贾定基础。(2) 大型水轮发电机设计方案综合评价大熨水轮发电机结构复朵、参数众多.对坨设计方案进行综合评价较为困难。木文将基于模糊集巫心的模糊综合If价方法应用于大熨水轮发电机设计方案iY价中，建立相减的if价指标体系，给出方