热能动力工程

作者：韦威浩,庄伟亮,宋涵,刘娇

单位：武汉理工大学 机电工程学院,,航空工业沈阳飞机设计研究所,,武汉理工大学 机电工程学院,,航空工业沈阳飞机设计研究所,

关键词：时序预测;换热器出口温度;Informer;U-Net;特征提取;不同工况

基金：中核武汉核电有限公司技术开发研究项目(B210507)

在工业生产、能源行业以及航天等领域中，换热器的出口温度对于机电系统的性能和安全性具有重要影响，然而机电部件在不同工况下运行时产生的热量差异使得预测换热器出口温度变得复杂。为解决这一问题，设计了一种基于Informer和U-Net的换热器出口温度预测模型InfUNet。模型中的概率稀疏自注意力模块通过稀疏化选择重要的注意力，有效捕捉关键特征并忽略次要信息，同时具有全局感受野和局部感受野。受U-Net架构的启发，提出了一种新型的时间序列特征提取模块，进一步提取局部特征并增强特征表达能力。设计并搭建了换热器系统实验平台，为了探究模型的泛化能力，在两次不同参数条件下收集传感器数据作为模型训练集和测试集。将InfUNet模型与Informer、LSTM、RNN和MLP四种预测模型进行了比较。实验结果表明，与基准模型Informer相比，InfUNet的RMSE降低了69.97%，MAE减少了71.06%，MAPE减少了70.00%，误差在-0.37℃到0.34℃之间，显示出明显的预测精度优势，并在突发工况和工况变化微小情况下对出口温度表现出更准确和更稳定的预测能力。

来源：2025年第7期

《热能动力工程》期刊编辑部

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