浙江大学;浙江大学嘉兴研究院高翔获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学;浙江大学嘉兴研究院申请的专利一种基于数字孪生的RTO智慧监测与诊断方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115270473B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210916083.3,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于数字孪生的RTO智慧监测与诊断方法是由高翔;方铁根;韩尚伯;郑成航;姚龙超;华奕;俞悦楷;胡腾;杨健;周灿;吴卫红;张悠;张涌新设计研发完成,并于2022-08-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数字孪生的RTO智慧监测与诊断方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于数字孪生的RTO智慧监测与诊断方法,包括:步骤一、收集包括RTO的运行数据、尺寸信息、检维修记录在内的数据,建立多维度数据库,基于数据库对RTO进行结构分析和功能分析,进行RTO机理模型构建和RTO数据驱动模型构建,得到针对RTO的数字孪生模块;步骤二、根据步骤一所得RTO的数字孪生模块,对RTO内部运行状态进行模拟,实现RTO运行状态的实时监测与诊断;步骤三、将模拟的内部运行过程连接至AR眼镜,实现可视化分析,并可基于可视化分析结果采取相对应的安全决策。本发明可以防止因为部分参数超出合理范围而造成的RTO部件损坏,甚至是停炉和爆炸事故;保证RTO设备的稳定与安全运行。
本发明授权一种基于数字孪生的RTO智慧监测与诊断方法在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生的蓄热式焚烧炉智慧监测与诊断方法,其特征在于包括下述步骤: 步骤一、收集包括蓄热式焚烧炉的运行数据、尺寸信息、检维修记录在内的数据,建立多维度数据库,基于数据库对蓄热式焚烧炉进行结构分析和功能分析,进行蓄热式焚烧炉机理模型和蓄热式焚烧炉数据驱动模型构建,得到针对蓄热式焚烧炉的数字孪生模块; 步骤二、根据步骤一所得蓄热式焚烧炉的数字孪生模块,对蓄热式焚烧炉内部运行状态进行模拟,实现蓄热式焚烧炉运行状态的实时监测与诊断; 步骤三、将模拟的内部运行过程连接至AR眼镜,实现可视化分析,并可基于可视化分析结果采取相对应的安全决策; 蓄热式焚烧炉机理模型构建的步骤包括: a基于蓄热式焚烧炉数据库,获取蓄热式焚烧炉各组件的尺寸信息和承担功能; b通过对蓄热式焚烧炉的结构分析和功能分析,从蓄热式焚烧炉生产过程中的物理、化学规律出发建立关键参数与可测变量之间的数学方程组;其中,物理、化学规律包括:能量守恒定律、动量守恒定律、质量守恒定律工程热力学原理、传热学原理、牛顿定理、燃烧热方程和盖斯定律; c基于b中建立的数学方程组,整理得到描述蓄热式焚烧炉生产运行过程的机理模型; 蓄热式焚烧炉数据驱动模型构建的步骤包括: a基于蓄热式焚烧炉数据库,获取蓄热式焚烧炉各组件的尺寸信息和承担功能、蓄热式焚烧炉运行中关键参数的初始量; b根据建立的蓄热式焚烧炉机理模型,获取需要求出数值的参数; c利用数学建模的方法建立参数与关键参数之间的数学表达式,确立其函数关系; 其中,数学建模的方法包括但不限于:回归分析建模、神经网络建模和支持向量机的建模;所述关键参数包括:蓄热式焚烧炉运行过程中的温度、蓄热式焚烧炉内部热量变化、有机废气处理量和处理效率、有机废气流量、LEL浓度、以及蓄热式焚烧炉中各个进、出气阀门的开度;其中,所述蓄热式焚烧炉运行过程中的温度包括蓄热式焚烧炉运行过程中蓄热室、燃烧室和蓄热体的温度; 以蓄热式焚烧炉运行过程中的温度为关键参数,基于蓄热式焚烧炉数据库和蓄热式焚烧炉热量数据模型,建立多组分复杂换热过程热量衡算模型,计算蓄热式焚烧炉各截面温度;其中,建立多组分复杂换热过程热量衡算模型操作包括:通过数据驱动建立未知参数关系方程、通过局部蓄热体微观传热模型增加蓄热计算精确度、通过回归分析建立VOCs复杂组分混合燃烧方程; 建立模型的方程包括: 废气输入热量: ; 前置热旁通提供热量: ; 混合后的入口温度计算: ; 经蓄热体加热后的气体温度计算: ; 经蓄热体加热后的气体热量: ; 废气中可燃物质燃烧产生的热量: ; 燃料燃烧产生的热量: ; 前置热旁通散出的热量: ; 后置热旁通散出的热量: ; 燃烧室气体温度计算: ; 经蓄热体储热后的气体温度计算: ; ; 经后置热旁通后的气体温度计算: ; 其中,Qin为废气输入热量;Qpb为前置热旁通提供热量;Qcb为燃烧室气体热量;Qha为经蓄热体加热后的气体热量;Qcmb为废气中可燃物质燃烧产生的热量;Qfc为燃料燃烧产生的热量;Qfuel为燃料输入的热量;Qair为稀释风输入的热量;Qpbo为前置热旁通散出的热量;Qrb为后置热旁通散出的热量;Qout为输出尾气的热量;Qpin为混合后的入口温度计算;μ为热损失率;ρ为标况下的废气密度;vin为标况下入口废气体积流量;Tamb为环境温度;Tcb为燃烧室气体温度;Tout为出口废气温度;Tin为入口废气温度;vfuel为标况下燃料的体积流量;Cpain为入口废气经预热后的平均定压比热容;△cHfc为燃料的低位发热量;LEL为入口废气实测LEL浓度;LELmin为废气爆炸下限;min为入口废气质量流量;△hin为废气参考温度加热至入口温度的焓变;为入口废气的平均定压比热容;mpb为前置热旁通废气质量流量;△hcb为废气参考温度加热至燃烧室温度的焓变;vpb为前置热旁通流量;Cpacb为燃烧室温度下的平均废气定压比热容;Cpapin为入口废气经预热后的平均定压比热容;△hpin为废气参考温度加热至预热后温度的焓变;mpin为废气经预热后的总质量;ηha为蓄热体能量回收效率;Tmin为废气预热后温度;Tha为经蓄热体加热后的气体温度;Tcb为燃烧室温度;mha为经蓄热体加热后的总质量;△hha为废气参考温度加热至经蓄热体加热后的气体温度的焓变;Cpaha为经蓄热体加热后的气体温度下的平均废气定压比热容;δ为废气中可燃物质摧毁率;△cHcmb为废气中可燃物质的低位发热量;vair为标况下稀释风的体积流量;Cpacbf为燃烧室加热后的燃料平均定压比热容;ρfuel为燃料密度标况;mrb为后置热旁通废气质量流量;vrb为标况下后置热旁通流量;Cpaout为出口废气温度的平均定压比热容;Cpaoutf为出口废气温度的燃料平均定压比热容;Cpamout为经后置热旁通后温度的平均定压比热容;Cpamoutf为经后置热旁通后温度的燃料平均定压比热容;Tmout为经后置热旁通后温度。
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