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出版者:中国电力

作者:华东六省一市电机工程电力学会

出品人:

页数:533

译者:

出版时间:2006-11

价格:66.00元

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isbn号码:9787508345598

丛书系列:

图书标签:

• 汽轮机
• 汽轮机设备
• 汽轮机系统
• 电力工程
• 热力工程
• 能源工程
• 机械工程
• 设备工程
• 工业设备
• 发电技术

好的，这是一本名为《智能制造中的数据驱动优化方法》的图书简介： --- 图书名称：智能制造中的数据驱动优化方法 图书简介 在当代工业体系的快速转型浪潮中，智能制造已成为推动全球产业升级的核心引擎。本领域的核心挑战在于如何有效地整合海量的异构生产数据，并将其转化为可操作的决策支持和优化策略。本书《智能制造中的数据驱动优化方法》正是在这一背景下应运而生，它系统性地梳理和深入探讨了如何运用先进的数据科学、统计学以及优化理论，构建面向复杂制造系统的智能决策框架。 本书的定位并非停留在对某一特定设备或系统（如汽轮机）的原理介绍，而是聚焦于支撑整个制造生态系统高效运行的“方法论”与“工具箱”。全书内容紧密围绕“数据采集、建模、分析、优化与控制”这一完整的数据驱动闭环展开，旨在为工程技术人员、数据科学家以及工业管理人员提供一套严谨且实用的理论指导和实践蓝图。 第一部分：智能制造的数据基础与挑战 本部分首先对现代智能制造环境下的数据生态进行了深入剖析。不同于传统制造过程中的离散、孤立数据点，智能制造产生的是高速、高维、多源融合的数据流。我们详细讨论了工业物联网（IIoT）架构下的数据采集标准、边缘计算在数据预处理中的作用，以及如何处理时间序列传感器数据、视觉检测数据和企业资源规划（ERP）数据的异构性与不确定性。 特别关注了“数据质量”在优化决策中的基石地位。书中阐述了噪声去除、缺失值插补的先进统计方法，以及如何构建工业级数据标签体系。这部分内容为后续所有优化工作奠定了坚实的数据基础，强调了在没有高质量、结构化数据支撑的情况下，任何复杂的优化模型都将是空中楼阁。 第二部分：数据驱动的预测性建模技术 优化是基于对未来状态的准确预测。本书的第二部分聚焦于如何利用数据构建高精度的预测模型。我们摒弃了传统的、依赖于精确物理机理建模的繁琐过程，转而采用数据驱动的机器学习方法来揭示隐藏在复杂系统背后的非线性关系。 内容涵盖了监督学习在质量预测中的应用，如使用梯度提升机（GBDT）和深度神经网络（DNN）来预测最终产品性能指标。同时，我们花了大量篇幅介绍无监督学习（如聚类分析）在故障模式识别和工艺漂移检测中的独特优势。 在时间序列预测方面，本书深入讲解了基于循环神经网络（RNN）的变体——长短期记忆网络（LSTM）和门控循环单元（GRU）在预测设备剩余使用寿命（RUL）和实时负荷需求上的应用。关键在于，本书不仅介绍了算法本身，更侧重于工业场景下的特征工程——如何从原始振动信号、温度曲线中提取出对预测任务最有价值的特征集，这是实现高预测准确率的关键环节。 第三部分：面向生产调度的优化理论与算法 数据驱动的最终目标是实现决策的自动化和最优性。第三部分是全书的核心，它将前两部分的预测结果转化为实际的生产指令。 本部分首先回顾了传统的运筹学优化方法（如线性规划、整数规划）在资源分配中的应用，并重点阐述了这些方法在面对高维、非线性和动态变化约束时的局限性。随后，本书引入了更适合智能制造环境的混合优化策略。 我们详细介绍了基于强化学习（RL）的动态调度系统。RL模型通过与虚拟或真实生产环境的交互，学习最优的决策策略，以最小化延误时间、最大化设备利用率。书中提供了多个案例，演示了如何将生产节拍、能源消耗、物料流转等复杂约束融入到RL的奖励函数设计中。 此外，针对设备健康管理（PHM）的优化，我们探讨了基于不确定性量化的优化方法。当预测模型带有误差时，传统的确定性优化可能导致系统脆弱。本书引入了鲁棒优化（Robust Optimization）和随机优化（Stochastic Optimization）的概念，确保优化后的调度方案在面对一定范围内的预测误差时，仍能保持高性能。 第四部分：优化结果的实时验证与闭环控制 一个数据驱动的优化系统必须具备自我校准和实时响应能力。本书的最后一部分关注优化成果如何在实际生产线上落地并形成反馈回路。 内容包括：如何设计高效的数字孪生（Digital Twin）模型，用于离线验证优化策略的有效性；以及在模型预测控制（MPC）框架下，如何将优化输出的控制变量（如进给速度、温度设定点）平滑地集成到现场控制系统（PLC/DCS）中。 我们强调了验证的必要性，包括A/B测试方法在生产环境中的谨慎应用，以及如何利用控制图和统计过程控制（SPC）方法来持续监控优化效果，并在系统性能偏离预设标准时触发模型再训练或策略调整的自动流程。 总结 《智能制造中的数据驱动优化方法》是一本面向实践的、强调方法集成与交叉学科应用的专著。它不涉及任何特定机械部件的结构设计、运行原理或维护规程，而是提供一套通用的、基于数据智能的决策框架，旨在赋能工程师和管理者，使他们能够设计、部署和维护下一代高度自动化、自适应和自优化的智能制造系统。本书为读者构建了一个从原始数据到最优决策的全景视野，是迈向工业4.0和智能工厂的必备参考书。

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这本书以一种令人惊叹的清晰度和深度，揭示了汽轮机系统运行背后错综复杂的工程原理。从汽轮机的启动、运行到停机，每一个环节都得到了细致入微的剖析。作者特别强调了汽轮机系统中的控制策略，包括调速系统、安全保护系统以及润滑系统等，并对这些系统的设计理念、工作流程和故障诊断方法进行了深入的阐述。对于调速系统，书中详细介绍了其各个组成部分，如汽阀、调速器、速度传感器等，以及它们之间是如何协同工作的，以确保汽轮机在各种工况下都能保持稳定的转速。安全保护系统方面，作者列举了多种可能发生的危险情况，如超速、过载、润滑油压力不足等，并详细解释了相应的保护装置是如何动作以防止设备损坏和保障人员安全的。润滑系统部分，更是对润滑油的品质要求、润滑方式、油路设计以及油系统的监测和维护都进行了详尽的介绍，充分体现了作者在设备可靠性方面的考量。此外，书中还包含了不少关于汽轮机辅助设备，如凝汽器、给水泵、润滑油泵等的设计和运行特点的介绍，这些内容共同构成了一个完整而立体的汽轮机运行图景，极大地拓展了读者的视野。

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这部作品在材料科学与工程应用相结合方面，为读者打开了一个新的视野。作者对汽轮机工作环境中涉及的各种材料，如高温合金、不锈钢、铜合金等，进行了详尽的介绍，包括它们的化学成分、物理性能、力学性能以及在高温高压下的长期稳定性。书中详细阐述了不同材料在汽轮机各个部件上的应用原理，以及材料选择对汽轮机性能和寿命的影响。例如，在叶片材料方面，作者不仅介绍了镍基高温合金在高温强度、抗氧化性和抗热腐蚀性方面的优势，还探讨了如何通过表面涂层技术来进一步提高其高温性能。对于汽缸和转子等大部件，书中则介绍了各种铸造和锻造工艺如何影响材料的组织结构和性能，以及如何通过热处理来优化材料的机械性能。这种对材料科学的深入理解，是汽轮机设计和制造的关键所在，本书在这方面提供了极为宝贵的知识。

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本书在对汽轮机系统进行分类和介绍时，展现出了极高的系统性和条理性。作者对不同类型的汽轮机，如抽汽式汽轮机、背压式汽轮机、高中压联合汽轮机等，进行了详尽的介绍，并分析了它们各自的特点、适用范围和技术难点。对于抽汽式汽轮机，书中详细介绍了其抽汽量的调节方式、对负荷变化的影响以及如何优化抽汽参数来满足工艺需求。背压式汽轮机方面，作者重点分析了其在热电联产中的应用，以及如何通过合理匹配发电和供热负荷来提高整体能源利用效率。高中压联合汽轮机则展示了如何将高中压汽轮机串联使用，以充分利用蒸汽的能量，进一步提高发电效率。此外，书中还对电站汽轮机、工业汽轮机以及舰船用汽轮机等不同应用场景下的汽轮机设计和运行特点进行了区分介绍，为读者提供了不同领域汽轮机技术的概览。

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这本书对汽轮机系统的热力学效率分析达到了前所未有的细致程度。作者深入剖析了影响汽轮机效率的各个环节，并对能量损失进行了分类和量化。书中详细介绍了如何通过改进汽轮机内部的流动通道设计，减少摩擦和绕流损失；如何优化密封设计，降低漏汽损失；如何提高汽轮机的背压，减少排汽损失；以及如何通过合理布置汽轮机级组，减少级间损失。对于每一个影响效率的因素，作者都提供了相应的数学模型和计算方法，并辅以大量的图表和数据，使得读者能够直观地理解各项改进措施的潜在效益。此外，书中还对汽轮机在不同工况下的效率变化进行了深入的分析，并提出了相应的运行优化策略，这对于提高电厂的经济效益具有重要的指导意义。

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这是一本真正能够引导读者进入汽轮机世界深度探索的著作。作者在行文中，巧妙地将理论推导与实际应用相结合，使得复杂的数学公式和物理原理变得易于理解。例如，在讲解汽轮机叶片气动载荷的计算时，作者首先从基本的流体动力学方程出发，推导出计算公式，然后通过对一个具体的叶片截面进行数值计算，展示了如何得到各部分的压力分布和合力，从而指导叶片的设计。对于汽轮机运行过程中可能出现的喘振现象，书中不仅从理论上解释了其发生机理，还提供了多种监测手段和防止措施。这种严谨的学术态度和清晰的教学方法，使得本书成为了一本极具价值的教材和参考书，能够帮助读者建立起扎实的理论基础，并具备解决实际工程问题的能力。

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这是一本对于想要深入了解汽轮机设备及其相关系统原理的读者来说，绝对不容错过的一部杰作。作者以其深厚的理论功底和丰富的实践经验，将复杂精密的汽轮机技术娓娓道来。书中对汽轮机本体结构，从汽缸、汽轮机转子、汽封，到喷嘴、叶片等关键部件的材质选择、加工工艺、受力分析和热力学性能都有着极其详尽的阐述。尤其是在叶片设计方面，作者不仅仅介绍了传统的流体动力学计算方法，还融入了大量的现代计算流体力学（CFD）模拟结果，使得读者能够直观地理解不同叶型设计如何影响汽轮机的效率和稳定性。此外，对于影响汽轮机性能的关键参数，如进汽温度、压力、排汽压力等，书中都进行了严谨的数学建模和分析，并通过大量的实例数据来验证理论的正确性，让读者在理解抽象概念的同时，也能感受到技术应用的实际力量。对于书中涉及的材料科学部分，作者也进行了深入的探讨，解释了不同高温合金在汽轮机工作环境下的性能表现，以及如何通过热处理和表面改性技术来提高其耐久性和可靠性，这对于从事设备选型和维护的工程师来说，具有极高的参考价值。

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这本书的论述风格严谨而又不失生动，将枯燥的技术数据和复杂的工程概念巧妙地融合在一起。作者在讲解过程中，大量引用了实际工程案例，通过对这些案例的深入剖析，让读者能够更深刻地理解理论知识的实际应用。例如，在讨论汽轮机振动问题时，书中不仅详细讲解了振动的来源、传递机制和诊断方法，还通过分析某大型发电厂汽轮机振动故障案例，展示了如何通过精确的动平衡、轴承优化和结构减振措施来解决实际工程中的难题。对于汽轮机效率的提升，书中也提供了多种途径的分析，包括优化叶型设计、降低汽耗、减少漏损、提高背压等，并用具体的数值计算来量化这些改进措施带来的效益。这种理论与实践相结合的叙述方式，使得读者在学习过程中，既能掌握扎实的理论基础，又能培养解决实际工程问题的能力，对于工程师的职业发展具有重要的指导意义。

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对于那些在能源工程领域寻求突破性见解的读者而言，这本书提供了一个无与伦比的视角。作者并没有仅仅停留在对现有技术的描述，而是大胆地展望了汽轮机技术未来的发展趋势，以及其在新能源、清洁能源领域的应用前景。书中对联合循环发电技术、燃气轮机与蒸汽轮机协同工作时如何优化效率进行了深入的分析，这对于理解现代高效发电厂的设计至关重要。此外，作者还探讨了蒸汽轮机在核电、地热发电以及生物质发电等领域的特殊设计要求和技术挑战，为读者提供了不同能源场景下汽轮机的应用指南。特别值得一提的是，书中对新材料、新工艺在提升汽轮机性能方面的应用进行了前瞻性的预测，例如对先进陶瓷材料在高温部件上的应用潜力，以及对增材制造（3D打印）技术在汽轮机叶片制造中的可行性进行了细致的讨论。这些内容不仅展现了作者对技术前沿的敏锐洞察力，也为行业内的创新提供了宝贵的启示。

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这部作品在技术细节的呈现上达到了令人赞叹的深度。作者对汽轮机工作过程中产生的各种物理现象，如热应力、离心力、气动载荷等，都进行了详尽的力学分析和数值模拟。书中详细介绍了如何通过有限元分析（FEA）来预测汽轮机部件在高温高压下的变形和应力分布，以及如何利用这些分析结果来优化部件设计，避免疲劳失效和断裂。在热力学方面，作者对朗肯循环、布雷顿循环等基本热力学循环进行了深入的讲解，并在此基础上，详细分析了汽轮机在实际运行中由于各种损失（如摩擦损失、漏汽损失、喷嘴损失等）导致效率下降的原因，并提出了相应的改进措施。例如，书中对汽轮机内部密封设计的要求以及不同密封形式（如迷宫密封、唇形密封等）的工作原理进行了详细的介绍，并分析了它们对降低漏损和提高效率的作用。这种对细节的极致追求，使得本书成为了解汽轮机工程的权威参考。

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读完这本书，我仿佛经历了一次完整的汽轮机生命周期之旅。作者对汽轮机的整个生命周期管理，包括设备选型、安装调试、运行维护、检修计划以及报废更新等各个阶段都有着深刻的洞察。书中对设备选型的原则进行了详细的阐述，强调了在满足性能要求的同时，还要考虑经济性、可靠性和环境友好性等因素。安装调试部分，作者强调了精度控制和操作规范的重要性，并提供了详细的调试流程和注意事项。在运行维护方面，书中详细介绍了汽轮机的日常巡检、定期检查、润滑管理、状态监测等关键环节，以及如何通过预测性维护来延长设备寿命、降低故障率。检修计划的制定和执行是保障汽轮机安全稳定运行的重要环节，书中提供了多种检修策略的分析，并强调了现场经验和技术知识相结合的重要性。这种全面的视角，使得本书不仅适合技术人员，也对管理层具有极高的参考价值。

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