一种确定变截面布管映射关系的方法与流程

1.本发明属于化工设备技术领域，特别涉及一种确定变截面布管映射关系的方法。


背景技术：

2.在异形设备，如换热器、反应器或受限空间，需要密集的管道或者换热管从不同截面形状的空间穿越过渡连接，如图1所示，而在有限的过渡空间中要满足三点要求，第一不干涉，第二保持一定的管间距，第三减少管长。有些工程还要求连接过渡两端的管道或换热管有不同的排列布置形式，如某种型式的甲醇合成塔在中部截面为三角形、圆环形布管排列，如图2所示，而端部截面为四个圆形，为转角正方形布管排列，如图3所示，并要求换热管在两个截面间穿越过渡，如图4所示。在带约束地完成管道或换热管的空间映射关系中，目前没有统一有效的一般性方法完成映射关系表。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：针对上述存在的技术问题，提供一种能够极大提高布管效率，在映射空间中随机搜索，并得到最优方案的确定变截面布管映射关系的方法。
4.本发明的技术方案是这样实现的：一种确定变截面布管映射关系的方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.s1.采用人工势函数方法以量化映射关系，定义管道或换热管在空间穿越时的势能状态函数为
6.其中，p为某映射关系中所有管道或换热管穿越空间时的人工势能总和，n为管道或换热管根数，k为尺度因子，可控制某一个或一些映射关系的人工势能权重，a为某管道或换热管人工势能为零时的基准向量，a'为管道或换热管实际映射关系中的向量，f(a',a)为某种距离函数，此距离函数值与映射空间中某一映射方案的评价成负相关，即此距离函数值越小，此距离对应的映射关系越优；
7.s2.采用遗传算法或随机搜索算法，在映射空间中带约束地随机搜索某一映射关系，使得势能状态函数取极小值，此时对应的映射关系为潜在可选的布管映射方案。
8.本发明所述的确定变截面布管映射关系的方法，其所述距离函数根据具体问题可采用欧式距离：||a'-a||或者余弦距离：
9.本发明主要针对异形设备中密集管道或换热管布管方案的确定，相比于传统采用人工手动逐根设定管道或换热管映射关系的方式，本发明通过采用人工势函数方法以及遗传算法或其他随机搜索算法，能够有效提高布管效率，通过在映射空间中随机搜索，从而可以得到最优映射关系的方案。
附图说明
10.图1是现有变截面布管映射的一般模型示意图。
11.图2是现有中间截面的换热管布置形式(三角形，环形排列)的示意图。
12.图3是现有端部截面的换热管布管形式(转角正方形，四头圆形排列布管)的示意图。
13.图4是现有中间截面到端部截面的换热管相对方位关系的示意图。
14.图5是本发明中单个换热管布管映射人工势能示意图。
15.图6是本发明中根据变截面布管映射关系得到的映射关系(仅示意1/4部分)的示意图。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
17.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
20.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.如图5和6所示，一种确定变截面布管映射关系的方法，包括以下步骤：
23.s1.采用人工势函数方法以量化映射关系，定义管道或换热管在空间穿越时的势
能状态函数为
24.其中，p为某映射关系中所有管道或换热管穿越空间时的人工势能总和，n为管道或换热管根数，k为尺度因子，可控制某一个或一些映射关系的人工势能权重，a为某管道或换热管人工势能为零时的基准向量，a'为管道或换热管实际映射关系中的向量，f(a',a)为某种距离函数，所述距离函数可根据具体问题采用欧式距离：||a'-a||或者余弦距离：此距离函数值与映射空间中某一映射方案的评价成负相关，即此距离函数值越小，此距离对应的映射关系越优。
25.s2.采用遗传算法或随机搜索算法，在映射空间中带约束地随机搜索某一映射关系，使得势能状态函数取极小值，此时对应的映射关系为潜在可选的布管映射方案。
26.其中，图6为某个项目执行过程中的实际应用，通过编制的计算机程序得到该项目中的映射关系示意图。
27.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种确定变截面布管映射关系的方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.采用人工势函数方法以量化映射关系，定义管道或换热管在空间穿越时的势能状态函数为其中，p为某映射关系中所有管道或换热管穿越空间时的人工势能总和，n为管道或换热管根数，k为尺度因子，可控制某一个或一些映射关系的人工势能权重，a为某管道或换热管人工势能为零时的基准向量，a'为管道或换热管实际映射关系中的向量，f(a',a)为某种距离函数，此距离函数值与映射空间中某一映射方案的评价成负相关，即此距离函数值越小，此距离对应的映射关系越优；s2.采用遗传算法或随机搜索算法，在映射空间中带约束地随机搜索某一映射关系，使得势能状态函数取极小值，此时对应的映射关系为潜在可选的布管映射方案。2.根据权利要求1所述的确定变截面布管映射关系的方法，其特征在于：所述距离函数可根据具体问题采用欧式距离：||a'-a||或者余弦距离：

技术总结
本发明公开了一种确定变截面布管映射关系的方法，包括以下步骤：S1.采用人工势函数方法以量化映射关系，定义管道或换热管在空间穿越时的势能状态函数为S2.采用遗传算法或随机搜索算法，在映射空间中带约束地随机搜索某一映射关系，采用人工势函数量化此映射关系，随机搜索的目标是使得势能状态函数取极小值，此时对应的映射关系为潜在可选的布管映射方案。本发明主要针对异形设备中密集管道或换热管布管方案的确定，相比于传统采用人工手动逐根设定管道或换热管映射关系的方式，本发明通过采用人工势函数方法以及遗传算法或其他随机搜索算法，能够有效提高布管效率，通过在映射空间中随机搜索，从而可以得到最优映射关系的方案。系的方案。系的方案。


技术研发人员：李国龙
受保护的技术使用者：中国成达工程有限公司
技术研发日：2020.11.26
技术公布日：2022/5/31