热力系统的重构方法及系统与流程

1.本发明是关于热力系统设计技术领域，特别是关于一种热力系统的重构方法及系统。


背景技术：

2.热力系统将锅炉、核反应堆、太阳能等产生的热能转换为机械能，进而转换为电能。为了保证热力系统的长期运行，除了设计相应设备来实现热力循环外，还需要设计辅助支持子系统或设备来实现工质补充、工质和设备冷却等功能。以蒸汽热力系统为例，主要设备为锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵，为了使凝汽器运行在设计区间，需要设计冷却水系统进行热交换，设计抽气系统使凝汽器压力保持在真空状态，所以要增加循环水泵、真空泵等设备。因此，实际的热力系统拥有大量设备和管路。从优化设计角度来看，减少设备和管路数量有利于简化系统以减少成本；对于船舶等应用对象来说，减少设备和管路有利于节约宝贵的舱室空间。
3.而在热力系统设计过程中，设计方案通过迭代来满足用户的功能需求和性能需求。但热力系统的简化设计缺少可量化的指标，主要依赖于设计人员的设计经验来进行反复试错和校核。这一过程缺少理论方法的指导，导致设计反复多、设计周期长、设计人员工作量大等一系列问题。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种热力系统的重构方法及系统，其不仅大幅减轻了对设计人员经验的依赖，而且具备更好的操作性，能够大幅缩短设计周期。
6.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种热力系统的重构方法，基于功能与结构映射融合性准则。热力系统的重构方法包括：步骤s1，通过功能结构映射方法，获得满足用户功能需求的热力系统方案，且热力系统方案包括子系统、设备和环境接口要素。步骤s2，根据热力系统方案，将子系统根据设备组成、介质、压力、温度和材料进行描述，将设备根据结构形式、介质、压力、温度和材料进行描述。步骤s3，根据介质一致性和结构相似性融合性准则筛选能够融合重构的备选的子系统组合。步骤s4，对备选的子系统组合评估融合重构设计的可行性，提出融合重构设计方案。其中，步骤s1的子系统按照能够实现完整独立功能进行划分。
7.在本发明的一实施方式中，所述步骤s2还包括创建系统设计数据库，且所述系统设计数据库包括：子系统设计数据库、设备设计数据库以及介质数据库。子系统设计数据库用以存储子系统的设备组成、介质、压力、温度和材料信息。设备设计数据库用以存储设备的结构形式、介质、压力、温度和材料信息。以及介质数据库用以存储热力系统相关介质的名称、主要性质和相匹配的材料。
8.在本发明的一实施方式中，步骤s3具体包括：步骤s301，判断两个子系统的介质是否相同。步骤s302，计算两个子系统介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度。步骤s303，计算两个子系统组成结构上的相似程度ηs。以及步骤s304，计算两个子系统的融合重构指数η。其中，若两个子系统的介质不相同，则无法融合重构。其中，若两个子系统的介质相同则进入步骤s302。其中，介质相同程度用ηm进行标记，且介质相同时ηm＝1，介质不相同时ηm＝0。
9.在本发明的一实施方式中，计算所述两个子系统介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度的方法为：第一子系统的温度区间η
t
和压力区间η
p
分别为[t
11
,t
12
]和[p
11
,p
12
]，第二子系统2的温度区间η
t
和压力区间η
p
分别为[t
21
,t
22
]和[p
21
,p
22
]，则温度区间η
t
的接近程度为：
[0010][0011]
其中，η
t
≤0时，温度区间完全不接近，则两个子系统的融合重构可能性低；
[0012]
其中，η
t
＝1时，温度区间完全接近，两个子系统的融合重构可能性高；
[0013]
其中，0《η
t
《1时，两个子系统有一定的融合重构可能性。
[0014]
压力区间的接近程度为：
[0015][0016]
其中，η
p
≤0时，温度区间完全不接近，两个子系统的融合重构可能性低；
[0017]
其中，η
p
＝1时，温度区间完全接近，两个子系统的融合重构可能性高；
[0018]
其中，0《η
p
《1时，两个子系统有一定的融合重构可能性。
[0019]
在本发明的一实施方式中，两个子系统分别由汽机、泵、阀、换热器和管路组成，根据连接顺序以序列描述子系统结构，并通过编辑距离方法计算两个子系统组成结构上的相似程度ηs，具体计算方法为：
[0020][0021]
其中，s1为第一子系统的序列，s2第二子系统的序列，l1和l2分别为序列长度，d(s1,s2)为序列s1和s2的编辑距离，即最少通过d次的插入、删除和替换操作可将序列s1变为序列s2。
[0022]
在本发明的一实施方式中，计算所述两个子系统的融合重构指数η的方法为：
[0023][0024]
其中，根据该指数对介质相同的两个子系统的可集成设计程度进行排序，并可设置阈值η0，当η≥η0时这两个子系统成为备选采用融合重构设计的子系统，转入步骤s4。
[0025]
在本发明的一实施方式中，步骤s4具体包括：步骤s401，计算两个设备的介质的相同程度ηm。步骤s402，计算两个设备中介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度。步骤s403，计算两个设备在结构上的相似程度ηs。步骤s404，计算两个设备的融合重构指数η。其
中，所述步骤s402的计算方法与所述步骤s302相同。其中，所述步骤s403的计算方法与所述步骤s303相同。其中，所述步骤s404的计算方法与所述步骤s304相同，且设置阈值η0，当η≥η0时，两个设备具备融合重构可能性，给出融合重构方案，否则两个设备不能融合重构。其中，继续执行步骤s401至步骤s404，完成所有设备组合的融合重构方案，从而完成子系统的融合重构方案。
[0026]
在本发明的一实施方式中，步骤s401的计算方法为：对于单介质设备，介质相同时相同程度ηm值为1，不相同时相同程度ηm值为0。对于换热器含不同介质的设备，冷热侧均为相同介质时相同程度ηm值为1，有一侧相同时相同程度ηm值为0.5，均不相同时相同程度ηm值为0。
[0027]
第二方面，本发明提供了一种热力系统的重构系统，基于功能与结构映射融合性准则。热力系统的重构系统包括：预处理模块、筛选模块、融合重构设计模块以及评估模块。预处理模块用以对热力系统的设计方案进行描述，且所述预处理模块包括子系统、设备和接口要素信息。筛选模块用以对潜在的子系统和设备融合重构设计对象进行筛选，从而得到备选的子系统。融合重构设计模块，用以描述备选的子系统可行融合重构设计方案。以及评估模块用以对比评估不同设计方案的优缺点，提出较优的融合重构设计方案。
[0028]
在本发明的一实施方式中，预处理模块还包括创建系统设计数据库，且所述系统设计数据库中存储有子系统设计方案、设备设计方案和工作介质信息。
[0029]
与现有技术相比，根据本发明的热力系统的重构方法及系统，其通过提出的融合性准则和程式化设计过程进行热力系统的集成简化设计，不仅大幅减轻了对设计人员经验的依赖，而且具备更好的操作性，能够大幅缩短设计周期。
附图说明
[0030]
图1是根据本发明一实施方式的热力系统的重构方法的流程示意图；
[0031]
图2是根据本发明一实施方式的热力系统的重构方法的融合重构备选子系统组合筛选的流程示意图；
[0032]
图3是根据本发明一实施方式的热力系统的重构方法的设备组合进行融合重构设计的流程示意图；
[0033]
图4是根据本发明一实施方式的热力系统的重构方法的子系统融合重构的示意图。
[0034]
主要附图标记说明：
[0035]
1-第一水泵，2-真空泵，3-第二水泵，4-变频器，5-第三水泵。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0037]
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0038]
图1是根据本发明一实施方式的热力系统的重构方法的流程示意图。图2是根据本
发明一实施方式的热力系统的重构方法的融合重构备选子系统组合筛选的流程示意图。图3是根据本发明一实施方式的热力系统的重构方法的设备组合进行融合重构设计的流程示意图。图4是根据本发明一实施方式的热力系统的重构方法的子系统融合重构的示意图。
[0039]
如图1所示，第一方面，根据本发明优选实施方式的一种热力系统的重构方法，基于功能与结构映射融合性准则。热力系统的重构方法包括：步骤s1，通过功能结构映射方法，获得满足用户功能需求的热力系统方案，且热力系统方案包括子系统、设备和环境接口要素。步骤s2，根据热力系统方案，将子系统根据设备组成、介质、压力、温度和材料进行描述，将设备根据结构形式、介质、压力、温度和材料进行描述。步骤s3，根据介质一致性和结构相似性融合性准则筛选能够融合重构的备选的子系统组合。步骤s4，对备选的子系统组合评估融合重构设计的可行性，提出融合重构设计方案。其中，步骤s1的子系统按照能够实现完整独立功能进行划分。
[0040]
在本发明的一实施方式中，步骤s2还包括创建系统设计数据库，且系统设计数据库包括：子系统设计数据库、设备设计数据库以及介质数据库。子系统设计数据库用以存储子系统的设备组成、介质、压力、温度和材料信息。设备设计数据库用以存储设备的结构形式、介质、压力、温度和材料信息。以及介质数据库用以存储热力系统相关介质的名称、主要性质和相匹配的材料。
[0041]
在本发明的一实施方式中，如图2所示，步骤s3具体包括：
[0042]
步骤s301，判断两个子系统的介质是否相同。
[0043]
步骤s302，计算两个子系统介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度。
[0044]
步骤s303，计算两个子系统组成结构上的相似程度ηs。
[0045]
步骤s304，计算两个子系统的融合重构指数η。
[0046]
其中，若两个子系统的介质不相同，则无法融合重构。其中，若两个子系统的介质相同则进入步骤s302。其中，介质相同程度用ηm进行标记，且介质相同时ηm＝1，介质不相同时ηm＝0。
[0047]
在本发明的一实施方式中，计算两个子系统介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度的方法为：第一子系统的温度区间η
t
和压力区间η
p
分别为[t
11
,t
12
]和[p
11
,p
12
]，第二子系统2的温度区间η
t
和压力区间η
p
分别为[t
21
,t
22
]和[p
21
,p
22
]，则温度区间η
t
的接近程度为：
[0048][0049]
其中，η
t
≤0时，温度区间完全不接近，则两个子系统的融合重构可能性低；
[0050]
其中，η
t
＝1时，温度区间完全接近，两个子系统的融合重构可能性高；
[0051]
其中，0《η
t
《1时，两个子系统有一定的融合重构可能性。
[0052]
压力区间的接近程度为：
[0053][0054]
其中，η
p
≤0时，温度区间完全不接近，两个子系统的融合重构可能性低；
[0055]
其中，η
p
＝1时，温度区间完全接近，两个子系统的融合重构可能性高；
[0056]
其中，0《η
p
《1时，两个子系统有一定的融合重构可能性。
[0057]
在本发明的一实施方式中，两个子系统分别由汽机、泵、阀、换热器和管路组成，根据连接顺序以序列描述子系统结构，并通过编辑距离方法计算两个子系统组成结构上的相似程度ηs，具体计算方法为：
[0058][0059]
其中，s1为第一子系统的序列，s2第二子系统的序列，l1和l2分别为序列长度，d(s1，s2)为序列s1和s2的编辑距离，即最少通过d次的插入、删除和替换操作可将序列s1变为序列s2。
[0060]
在本发明的一实施方式中，计算两个子系统的融合重构指数η的方法为：
[0061][0062]
其中，根据该指数对介质相同的两个子系统的可集成设计程度进行排序，并可设置阈值η0，当η≥η0时这两个子系统成为备选采用融合重构设计的子系统，转入步骤s4。
[0063]
在本发明的一实施方式中，如图3所示，步骤s4具体包括：
[0064]
步骤s401，计算两个设备的介质的相同程度ηm。
[0065]
步骤s402，计算两个设备中介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度。
[0066]
步骤s403，计算两个设备在结构上的相似程度ηs。
[0067]
步骤s404，计算两个设备的融合重构指数η。
[0068]
其中，步骤s402的计算方法与步骤s302相同。其中，步骤s403的计算方法与步骤s303相同。其中，步骤s404的计算方法与步骤s304相同，且设置阈值η0，当η≥η0时，两个设备具备融合重构可能性，给出融合重构方案，否则两个设备不能融合重构。其中，继续执行步骤s401至步骤s404，完成所有设备组合的融合重构方案，从而完成子系统的融合重构方案。
[0069]
在本发明的一实施方式中，步骤s401的计算方法为：对于单介质设备，介质相同时相同程度ηm值为1，不相同时相同程度ηm值为0。对于换热器含不同介质的设备，冷热侧均为相同介质时相同程度ηm值为1，有一侧相同时相同程度ηm值为0.5，均不相同时相同程度ηm值为0。
[0070]
第二方面，根据本发明优选实施方式的一种热力系统的重构系统，基于功能与结构映射融合性准则。热力系统的重构系统包括：预处理模块、筛选模块、融合重构设计模块以及评估模块。预处理模块用以对热力系统的设计方案进行描述，且预处理模块包括子系统、设备和接口要素信息。筛选模块用以对潜在的子系统和设备融合重构设计对象进行筛选，从而得到备选的子系统。融合重构设计模块，用以描述备选的子系统可行融合重构设计方案。以及评估模块用以对比评估不同设计方案的优缺点，提出较优的融合重构设计方案。
[0071]
在本发明的一实施方式中，预处理模块还包括创建系统设计数据库，且系统设计数据库中存储有子系统设计方案、设备设计方案和工作介质信息。
[0072]
在本发明的一实施方式中，系统设计数据库包括：子系统设计数据库、设备设计数据库和介质数据库。子系统设计数据库存储子系统的设备组成、介质、压力、温度和材料等信息。设备设计数据库存储设备的结构形式、介质、压力、温度和材料等信息。介质数据库存
储热力系统相关介质的名称、主要性质和相匹配的材料。
[0073]
在本发明的一实施方式中，筛选模块包括介质一致性计算单元、介质温度和压力区间接近程度计算单元、结构相似性计算单元、排序单元和判断单元。所述介质一致性计算单元用于对两个子系统或者两个设备的介质相同程度进行计算。所述介质温度和压力区间接近程度计算单元用于对两个子系统或者设备的介质的温度区间和压力区间的接近程度进行计算。所述结果相似性计算单元用于对两个子系统或者设备的结构相似程度进行计算。所述排序单元按照总的融合重构指数对备选的子系统两两组合进行排序，以进一步进行融合重构方案设计。所述判断单元用于判断当前设计方案是否满足融合重构设计的终止条件，当所有子系统两两组合的融合重构指数均小于设定阈值时，当前设计方案为最终方案；否则，开始下一轮的融合重构设计。
[0074]
在本发明的一实施方式中，热力系统的重构系统还包括设计方案管理模块，所述设计方案管理模块用于存储从初始方案逐步进行融合重构设计的不同迭代方案，以清晰展现热力系统方案设计迭代过程。
[0075]
在实际应用中，本发明的热力系统的重构方法及系统要解决的技术问题是克服当前依赖设计人员经验的热力系统简化设计存在设计反复多、设计周期长、设计人员工作量大等缺陷。具体来说，提供了一种热力系统的重构方法，包括：
[0076]
步骤s1，通过功能结构映射方法，获得满足用户功能需求的热力系统方案，该方案包括子系统和设备组成、环境接口要素等；
[0077]
步骤s2，根据所述热力系统方案，将子系统根据设备组成、介质、压力、温度和材料等进行描述，将设备根据结构形式、介质、压力、温度和材料等进行描述；
[0078]
步骤s3，根据介质一致性和结构相似性等融合性准则筛选可融合重构的子系统组合；
[0079]
步骤s4，对上述备选子系统组合评估融合重构设计的可行性，提出融合重构设计方案。
[0080]
其中，步骤s1的子系统按照可实现完整独立功能进行划分。
[0081]
其中，步骤s2还包括创建系统设计数据库，系统设计数据库包括子系统设计数据库、设备设计数据库和介质数据库，子系统设计数据库存储子系统的设备组成、介质、压力、温度和材料等信息，设备设计数据库存储设备的结构形式、介质、压力、温度和材料等信息，介质数据库存储热力系统相关介质的名称、主要性质和相匹配的材料。
[0082]
在蒸汽热力系统中，介质种类主要有蒸汽(新蒸汽和乏汽)、疏水、淡水、含气淡水、含盐淡水、含其它杂质淡水、蒸汽空气混合物、空气、海水(或河水)、滑油、含气滑油、含其它杂质滑油等。
[0083]
参见图2所示，步骤s3中筛选潜在可融合重构子系统组合的具体步骤包括：
[0084]
步骤s301，判断两个子系统的介质是否相同。
[0085]
步骤s302，计算两个子系统介质的温度区间和压力区间的接近程度。
[0086]
步骤s303，计算两个子系统组成结构上的相似程度。
[0087]
步骤s304，计算两个子系统的融合重构指数，大于设定阈值时为备选子系统组合。
[0088]
对于步骤s3中备选子系统组合的对应设备进行融合重构设计，步骤s4具体包括
[0089]
步骤s401，计算两个设备的介质的相同程度。
[0090]
步骤s402，计算两个设备中介质的温度区间和压力区间的接近程度。
[0091]
步骤s403，计算两个设备在结构上的相似程度。
[0092]
步骤s404，计算两个设备的融合重构指数，大于设定阈值时具备融合重构可能性，给出融合重构方案。
[0093]
图4显示了采用本发明提供的基于融合性准则的热力系统融合重构设计方法进行设计的案例示意。根据图1中步骤s1的功能结构映射方法，真空泵冷却子系统用于对真空泵进行冷却以保证真空泵正常运行，变频器冷却子系统用于对变频泵的变频器进行冷却以保证变频器正常运行。真空泵冷却子系统包括河水取水口、第一水泵1、真空泵2和河水排水口，变频器冷却子系统包括河水取水口、第二水泵3、变频器4和河水排水口。
[0094]
按照图1中步骤s2，真空泵冷却子系统的设备组成序列为[河水,水泵,真空泵,河水]，介质为河水，温度区间[10℃,18℃]，压力区间[0.2mpa,0.25mpa]，管道材料为304不锈钢；变频器冷却子系统的设备组成序列为[河水,水泵,变频器,河水]，介质为河水，温度区间[10℃,20℃]，压力区间[0.2mpa,0.28mpa]，管道材料为304不锈钢。
[0095]
根据图2中步骤s301，真空泵冷却子系统和变频器冷却子系统的介质均为河水，转入步骤s302。
[0096]
根据图2中步骤s302，真空泵冷却子系统和变频器冷却子系统的温度区间接近程度为0.8，压力区间接近程度为0.625。
[0097]
根据图2中步骤s303，真空泵冷却子系统和变频器冷却子系统组成序列的编辑距离为1，即将“真空泵”替换为“变频器”，两个子系统的结构相似度为1
–
1/4＝0.75。
[0098]
根据图2中步骤s304，两个子系统的融合重构指数为0.53。设融合重构指数阈值为0.2，则真空泵冷却子系统和变频器冷却子系统是备选子系统组合。
[0099]
为了将两个子系统进行融合重构，按照步骤s401-步骤s404继续考虑设备层级的融合重构设计。河水取水口和出水口可直接合并。第一水泵1和第二水泵3的介质、温度和结构均相同，仅出口压力上有差异，可计算出融合重构指数为0.81，进一步融合重构为第三水泵5。真空泵2和变频器4的结构相似度为0，从而不具备融合重构可能性。
[0100]
通过以上操作步骤，就可将真空泵冷却子系统和变频器冷却子系统设计为一个融合重构冷却子系统，该子系统以总管连接作为热井的河流，通过第三水泵5抽取河水为冷却水，然后经支路分别冷却真空泵和变频器，吸收热量后的河水先汇合，再经总管排入河流中。通过本发明提供的融合重构设计方法，减少了热力系统子系统和设备数量，实现了系统设计简化。
[0101]
总之，本发明的热力系统的重构方法及系统，其通过提出的融合性准则和程式化设计过程进行热力系统的集成简化设计，不仅大幅减轻了对设计人员经验的依赖，而且具备更好的操作性，能够大幅缩短设计周期。
[0102]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0103]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0104]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0105]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0106]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种热力系统的重构方法，基于功能与结构映射融合性准则，其特征在于，所述热力系统的重构方法包括：步骤s1，通过功能结构映射方法，获得满足用户功能需求的热力系统方案，且所述热力系统方案包括子系统、设备和环境接口要素；步骤s2，根据所述热力系统方案，将子系统根据设备组成、介质、压力、温度和材料进行描述，将设备根据结构形式、介质、压力、温度和材料进行描述；步骤s3，根据介质一致性和结构相似性融合性准则筛选能够融合重构的备选的子系统组合；步骤s4，对备选的所述子系统组合评估融合重构设计的可行性，提出融合重构设计方案；其中，所述步骤s1的子系统按照能够实现完整独立功能进行划分。2.如权利要求1所述的热力系统的重构方法，其特征在于，所述步骤s2还包括创建系统设计数据库，且所述系统设计数据库包括：子系统设计数据库，用以存储子系统的设备组成、介质、压力、温度和材料信息；设备设计数据库，用以存储设备的结构形式、介质、压力、温度和材料信息；以及介质数据库，用以存储热力系统相关介质的名称、主要性质和相匹配的材料。3.如权利要求1所述的热力系统的重构方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：步骤s301，判断两个子系统的介质是否相同；步骤s302，计算两个子系统介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度；步骤s303，计算两个子系统组成结构上的相似程度η
s
；以及步骤s304，计算两个子系统的融合重构指数η；其中，若两个子系统的介质不相同，则无法融合重构；其中，若两个子系统的介质相同则进入步骤s302；其中，介质相同程度用η
m
进行标记，且介质相同时η
m
＝1，介质不相同时η
m
＝0。4.如权利要求3所述的热力系统的重构方法，其特征在于，计算所述两个子系统介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度的方法为：第一子系统的温度区间η
t
和压力区间η
p
分别为[t
11
,t
12
]和[p
11
,p
12
]，第二子系统2的温度区间η
t
和压力区间η
p
分别为[t
21
,t
22
]和[p
21
,p
22
]，则温度区间η
t
的接近程度为：其中，η
t
≤0时，温度区间完全不接近，则两个子系统的融合重构可能性低；其中，η
t
＝1时，温度区间完全接近，两个子系统的融合重构可能性高；其中，0<η
t
<1时，两个子系统有一定的融合重构可能性。压力区间的接近程度为：其中，η
p
≤0时，温度区间完全不接近，两个子系统的融合重构可能性低；其中，η
p
＝1时，温度区间完全接近，两个子系统的融合重构可能性高；
其中，0<η
p
<1时，两个子系统有一定的融合重构可能性。5.如权利要求4所述的热力系统的重构方法，其特征在于，所述两个子系统分别由汽机、泵、阀、换热器和管路组成，根据连接顺序以序列描述子系统结构，并通过编辑距离方法计算两个子系统组成结构上的相似程度η
s
，具体计算方法为：其中，s1为第一子系统的序列，s2第二子系统的序列，l1和l2分别为序列长度，d(s1,s2)为序列s1和s2的编辑距离，即最少通过d次的插入、删除和替换操作可将序列s1变为序列s2。6.如权利要求5所述的热力系统的重构方法，其特征在于，计算所述两个子系统的融合重构指数η的方法为：其中，根据该指数对介质相同的两个子系统的可集成设计程度进行排序，并可设置阈值η0，当η≥η0时这两个子系统成为备选采用融合重构设计的子系统，转入步骤s4。7.如权利要求6所述的热力系统的重构方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：步骤s401，计算两个设备的介质的相同程度η
m
；步骤s402，计算两个设备中介质的温度区间η
t
和压力区间η
p
的接近程度；步骤s403，计算两个设备在结构上的相似程度η
s
；步骤s404，计算两个设备的融合重构指数η；其中，所述步骤s402的计算方法与所述步骤s302相同；其中，所述步骤s403的计算方法与所述步骤s303相同；其中，所述步骤s404的计算方法与所述步骤s304相同，且设置阈值η0，当η≥η0时，两个设备具备融合重构可能性，给出融合重构方案，否则两个设备不能融合重构；其中，继续执行步骤s401至步骤s404，完成所有设备组合的融合重构方案，从而完成子系统的融合重构方案。8.如权利要求7所述的热力系统的重构方法，其特征在于，所述步骤s401的计算方法为：对于单介质设备，介质相同时相同程度η
m
值为1，不相同时相同程度η
m
值为0；对于换热器含不同介质的设备，冷热侧均为相同介质时相同程度η
m
值为1，有一侧相同时相同程度η
m
值为0.5，均不相同时相同程度η
m
值为0。9.一种热力系统的重构系统，基于功能与结构映射融合性准则，其特征在于，所述热力系统的重构系统包括：预处理模块，用以对热力系统的设计方案进行描述，且所述预处理模块包括子系统、设备和接口要素信息；筛选模块，用以对潜在的子系统和设备融合重构设计对象进行筛选，从而得到备选的子系统；融合重构设计模块，用以描述备选的子系统可行融合重构设计方案；以及评估模块，用以对比评估不同设计方案的优缺点，提出较优的融合重构设计方案。
10.如权利要求9所述的热力系统的重构方法，其特征在于，所述预处理模块还包括创建系统设计数据库，且所述系统设计数据库中存储有子系统设计方案、设备设计方案和工作介质信息。

技术总结
本发明公开了一种热力系统的重构方法及系统，基于功能与结构映射融合性准则。热力系统的重构方法包括：步骤S1，通过功能结构映射方法，获得满足用户功能需求的热力系统方案，且热力系统方案包括子系统、设备和环境接口要素。步骤S2，根据热力系统方案，将子系统根据设备组成、介质、压力、温度和材料进行描述，将设备根据结构形式、介质、压力、温度和材料进行描述。步骤S3，根据介质一致性和结构相似性融合性准则筛选能够融合重构的备选的子系统组合。步骤S4，对备选的子系统组合评估融合重构设计的可行性，提出融合重构设计方案。本发明的热力系统的重构方法，大幅减轻了对设计人员经验的依赖，且具备更好的操作性，能够大幅缩短设计周期。计周期。计周期。


技术研发人员：赵振兴 刘新凯 李韧 庞杰 林原胜
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一九研究所
技术研发日：2022.02.16
技术公布日：2022/5/25