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专利号: 2021108625684
申请人: 大连工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变压器测温装置全生命周期多目标综合评价方法,其特征在于,所述的变压器测温装置全生命周期多目标综合评价方法包括以下步骤:步骤一、依据待评价的变压器测温装置特点,建立待评价的变压器测温装置全生命周期多目标综合评价层次结构模型;

其中,变压器测温装置全生命周期多目标综合评价层次结构模型包括二层结构,第一层结构包括三个一级指标:生命周期环境指标、经济指标和性能指标;第二层结构中包括二级指标,其依据一级指标设立,其中,环境指标下设的二级指标包括:初等能源消耗、全球变暖、酸化、富营养化、臭氧层消耗、光化学烟雾;成本指标下设的二级指标为:材料成本、能源成本、人工成本、运输成本、设备折旧;性能指标下设的二级指标为测温精度、测温范围、安装尺寸、能耗、故障率、服役寿命和可维修性;

步骤二、获取待评价的变压器测温装置,确定其生命周期评价的目标范围,建立生命周期系统边界;

其中,生命周期系统边界包括原材料生产、产品制造、产品运输、产品使用和最终处理五个阶段;

步骤三、根据步骤二中确定的待评价的变压器测温装置生命周期评价的目标范围和系统边界,收集待评价的变压器测温装置全生命周期的清单数据,包括生命周期资源消耗和环境排放,生命周期成本费用、以及生命周期性能参数数据集;

(1)对待评价的变压器测温装置生命周期各阶段资源消耗和环境排放数据清单进行收集、整理、统计,其中,资源消耗包括原材料消耗和能源消耗;

原材料消耗通过以下方法计算:

设原材料有h种类别,重量分别为M1,M2…,Mh,五个阶段的原材料消耗计算如下:其中,z为生命周期第z阶段,m1z,m2z,…,mhz是第1到第h类物质第z阶段的重量;

能源消耗通过以下方法计算:

在原材料生产、产品制造、产品使用和最终处理四个阶段主要消耗的能源是电能,四个阶段的电能消耗W1,W2,W4,W5计算如下:其中,q是阶段1中原材料的种类数,j是第j类原材料,woj是第j种原材料加工所消耗的能源量;o是阶段2的总工艺过程数,k是阶段2中第k工艺过程,wmk是第k工艺过程所消耗的能源量;n是阶段4中待评价的变压器测温装置使用年限,Pu是每小时电能使用功率;p是阶段5的废物种类数,g是阶段5的第g类处理的废物,wdg是第g类废物处理所需能源数;

在产品运输阶段,能源消耗与运输车辆的燃料和运输距离有关,能源消耗W3计算:其中, 是待评价的变压器测温装置平均运输距离,wt是运输车辆每吨*千米的能耗,Qt是待评价的变压器测温装置的重量,ton是运输车辆的吨位;

环境排放通过以下方法计算:

待评价的变压器测温装置生命周期环境排放主要考虑五个阶段的污染物的排放,结合CLCD数据库,得到环境排放的量为:其中,z为生命周期第z阶段,S1,S2,…,Sv是第1,第2,…,第v种环境排放的总量,s1z,s2z,svz是第z阶段第1,第2,…,第v种环境排放的量;

(2)待评价的变压器测温装置生命周期各阶段成本费用采用生命周期成本方法,分别收集待评价的变压器测温装置生命周期五个阶段中人工、能源、材料、设备折旧和运输成本,即生命周期成本二级指标数值;

(3)生命周期性能参数的收集为搜集和统计待评价的变压器测温装置生命周期测温精度、测温范围、安装尺寸、能耗、故障率、服役寿命和可维修性参数,即生命周期性能二级指标数值;

步骤四、计算待评价的变压器测温装置生命周期环境指标、成本指标和性能指标的结果值;包括:(1)根据步骤三获得的全生命周期的清单数据,利用产品生命周期评价方法对待评价的变压器测温装置生命周期环境影响进行分类,包括6个二级指标:全球变暖、酸化、富营养化、臭氧层消耗、光化学烟雾和初等能源需求;计算各类别环境影响的特征化、标准化结果,得到环境指标的评价结果;

第l生命周期环境影响类别,即二级指标的特征化、标准化结果计算函数:其中,E(l)是第l环境影响类别的特征化、标准化结果,ER(l)是第l环境影响类别的标准化因子,EF(l)b是第b种排放或资源消耗在第l环境影响类别的特征化因子,Qb是第b种环境排放或资源消耗的量;

最后,得到待评价的变压器测温装置生命周期环境指标E,即生命周期环境一级指标:其中,E是待评价的变压器测温装置生命周期环境指标,E(l)是第l环境影响类别的特征化、标准化结果;

(2)利用生命周期成本方法和资金时间价值理论,计算待评价的变压器测温装置的生命周期成本指标结果;

计算函数:

C3=c3(F/P,i,n)(1+nf),

C4=c4×24×365×P4×(F/A,i,n)(1+nf),其中,C1是阶段1成本终值,C2是阶段2成本终值,C3是阶段3成本终值,C4是阶段4成本终值,C5是阶段5成本终值;f是年资金通胀系数,P为现值,F为终值,n为生命周期年限,i为资金基准收益率;(F/P,i,n)表示为资金基准收益率为i,寿命期为n年的一次支付终值系数;

(F/A,i,n)表示为资金基准收益率为i,寿命期为n年的等额支付终值系数;c1a,c2a,c5a分别是阶段1、阶段2、阶段5中第a种成本,a表示为材料成本、能源成本、人工成本、运输成本和设备折旧5种成本,c3是运输阶段每件待评价的变压器测温装置运输成本;c4是使用阶段每度电能成本,P4是待评价的变压器测温装置功率;

因此,得到待评价的变压器测温装置生命周期成本指标C,即生命周期成本一级指标:其中,C是待评价的变压器测温装置生命周期成本指标值,Cz是第z阶段成本终值;

(3)采用强制确定法对待评价的变压器测温装置生命周期性能进行功能系数的赋值和计算,得到性能指标的评价结果;

采用强制确定法对待评价的变压器测温装置生命周期测温精度、测温范围、安装尺寸、能耗、故障率、服役寿命、可维修性进行功能系数的赋值计算,并由层次分析法分配权重,得到待评价的变压器测温装置生命周期性能指标R,即生命周期性能一级指标:其中,R是待评价的变压器测温装置生命周期性能指标,x是第x类性能种,rx是第x类性能的功能系数,αx是第x类性能的权重;

步骤五、利用基于三角模糊数的层次分析法对步骤四中获得的待评价的变压器测温装置的生命周期环境、成本和性能指标进行权重的赋值计算;

采用强制确定法对待评价的变压器测温装置生命周期测温精度、测温范围、安装尺寸、能耗、故障率、服役寿命、可维修性进行功能系数的赋值计算,并由层次分析法分配权重,得到待评价的变压器测温装置生命周期性能指标R,即生命周期性能一级指标:其中,R是待评价的变压器测温装置生命周期性能指标,x是第x类性能种,rx是第x类性能的功能系数,αx是第x类性能的权重;

三角模糊数的语言含义及从属模糊数如表1所示:

(2)根据三角模糊数的成对比较矩阵,权重计算如下:

其中, 是第i个指标的几何平均模糊数, 是第i个指标的权重;

假定l是模糊数中最小值,m是模糊数的中间值,u是模糊数中最大值,运算规则如下:(3)计算指标权重的清晰数ωi',计算方法入下式:

其中,ωi'是指标权重的清晰数,M和N由l、m和u的离散程度决定,M表示m是u的M倍,N表示m是l的N倍;

(4)对权重的清晰数进行标准化处理,获得指标的标准化权重值ωi:步骤六、利用功效系数法对待评价的变压器测温装置生命周期环境、成本和性能多指标结果进行标准化处理,再根据第五步的权重值,计算得到测温装置综合评价结果;

(1)计算各指标的功效系数,对生命周期环境、成本和性能指标结果进行标准化处理,假定第i指标的理想值是 允许的最不理想值是 对于正向指标,数值越大越好,功效系数表示为:其中,

对于负向指标,数值越小越好,设 功效系数表示为:

(2)根据步骤五中,基于TFN的AHP方法得到的权重,计算生命周期环境指标E、成本指标C、性能指标R的综合评价结果值Ui:步骤七、对评价结果进行分析。