本發(fā)明涉及汽水分離器設(shè)備，具體是一種鍋爐內(nèi)部汽水分離器及使用、調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，汽水進(jìn)入管與外部管道的連接可能采用傳統(tǒng)的螺栓緊固或焊接方式，這些方式不僅操作繁瑣，連接速度慢，而且可能存在連接不緊密、易泄漏的問(wèn)題，尤其是在高溫高壓的工作環(huán)境下，泄漏的風(fēng)險(xiǎn)更高，影響了系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時(shí)，在汽水分離過(guò)程中，細(xì)絲網(wǎng)板等部件容易附著雜質(zhì)和污垢，影響汽水分離效果，可能需要人工定期拆卸清洗，操作繁瑣且效率低下，同時(shí)增加了人工成本和維護(hù)難度，為此提供一種鍋爐內(nèi)部汽水分離器及使用方法以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述背景技術(shù)提出的問(wèn)題，提供一種鍋爐內(nèi)部汽水分離器及使用、調(diào)節(jié)方法，具備了可以迅速、方便地實(shí)現(xiàn)汽水進(jìn)入管與外部管道的連接，能夠自動(dòng)清除細(xì)絲網(wǎng)板上可能附著的雜質(zhì)，保持汽水進(jìn)入管的通暢的優(yōu)點(diǎn)，解決了上述背景技術(shù)提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種鍋爐內(nèi)部汽水分離器，包括：主殼體，所述主殼體內(nèi)部開(kāi)設(shè)有主腔體，所述主殼體外側(cè)固定連接有汽水進(jìn)入管，所述主殼體外側(cè)固定連接有出汽管，所述汽水進(jìn)入管和出汽管的外側(cè)固定連接有兩組側(cè)固定塊，所述側(cè)固定塊側(cè)面設(shè)置有快速連接機(jī)構(gòu)，所述汽水進(jìn)入管側(cè)面設(shè)置有外部管道，所述主殼體下方固定連接有出液閥；

3、所述快速連接機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)塊，所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊側(cè)面固定連接有彈簧桿，所述彈簧桿的活動(dòng)端固定連接有上弧形固定板，所述上弧形固定板下方轉(zhuǎn)動(dòng)連接有下弧形固定板，所述下弧形固定板固定連接有固定卡塊，所述上弧形固定板下方開(kāi)設(shè)有彈塊槽，所述彈塊槽側(cè)面開(kāi)設(shè)有貫穿至上弧形固定板側(cè)面的撥片槽，所述彈塊槽內(nèi)部滑動(dòng)連接有固定彈塊，所述固定彈塊側(cè)面固定連接有支撐彈簧，所述固定彈塊側(cè)面固定連接有移動(dòng)撥片，所述固定彈塊側(cè)面固定連接有卡位卡塊。

4、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述汽水進(jìn)入管側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接有扇葉，所述扇葉下方固定連接有第一齒輪，所述汽水進(jìn)入管側(cè)面固定連接有雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)上方的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接有第二齒輪，所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)下方的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接有第三齒輪，所述汽水進(jìn)入管位于第三齒輪下方的側(cè)面固定連接有細(xì)絲網(wǎng)板，所述汽水進(jìn)入管位于細(xì)絲網(wǎng)板上方的側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第四齒輪，所述第四齒輪下方固定連接有轉(zhuǎn)動(dòng)固定塊，所述轉(zhuǎn)動(dòng)固定塊下方固定連接有清潔毛刷，所述汽水進(jìn)入管下方固定連接有屏蔽罩。

5、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述快速連接機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)塊與側(cè)固定塊轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

6、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述移動(dòng)撥片于撥片槽內(nèi)部滑動(dòng)連接，所述支撐彈簧一端與固定彈塊，另一端于彈塊槽內(nèi)部固定連接，所述固定卡塊側(cè)面開(kāi)設(shè)的凹槽與卡位卡塊相適配，所述固定卡塊上方為楔形，方便擠壓所述卡位卡塊進(jìn)入彈塊槽。

7、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述第一齒輪內(nèi)部開(kāi)設(shè)有略大于汽水進(jìn)入管直徑的通孔，所述第四齒輪內(nèi)部開(kāi)設(shè)有略大于汽水進(jìn)入管直徑的通孔。

8、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述轉(zhuǎn)動(dòng)固定塊和清潔毛刷數(shù)量設(shè)置有四組，所述清潔毛刷與細(xì)絲網(wǎng)板相貼合。

9、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述第一齒輪與第二齒輪相嚙合，所述第三齒輪與第四齒輪相嚙合。

10、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述屏蔽罩底部的直徑略小于主腔體的直徑以允許液體通過(guò)。

11、本發(fā)明還公開(kāi)了一種鍋爐內(nèi)部汽水分離器的使用方法，包括以下幾個(gè)步驟：

12、步驟一：在開(kāi)始汽水分離過(guò)程之前，首先使用快速連接機(jī)構(gòu)將汽水進(jìn)入管和外部管道進(jìn)行連接，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)上弧形固定板使其與外部管道的卡環(huán)貼合，然后轉(zhuǎn)動(dòng)下弧形固定板使其與外部管道的卡環(huán)也貼合。在此過(guò)程中，固定卡塊會(huì)擠壓卡位卡塊進(jìn)入彈塊槽內(nèi)部，卡位卡塊卡住固定卡塊側(cè)面的凹槽，實(shí)現(xiàn)汽水進(jìn)入管與外部管道的快速連接，兩組彈簧桿的牽引力保證了汽水進(jìn)入管與外部管道的緊密貼合，防止了漏液漏汽的現(xiàn)象；

13、步驟二：汽水混合物通過(guò)汽水進(jìn)入管被引入主腔體中，在主腔體內(nèi)部，汽水混合物開(kāi)始初步的汽水分離過(guò)程，汽水進(jìn)入管側(cè)面安裝的扇葉在雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生風(fēng)場(chǎng)，這個(gè)風(fēng)場(chǎng)有助于汽水混合物中的蒸汽上升，而液體部分則因重力作用下沉，同時(shí)，汽水進(jìn)入管下方的屏蔽罩阻止液滴被扇葉產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)吸引飄起，從而進(jìn)一步保證了汽水分離的效果，從而初步實(shí)現(xiàn)汽水分離，汽水進(jìn)入管內(nèi)還設(shè)有一個(gè)細(xì)絲網(wǎng)板，其由絲狀材料組成的網(wǎng)格式材料構(gòu)成，當(dāng)液滴直徑大于絲網(wǎng)之間的間隙時(shí)，它們便不能通過(guò)絲網(wǎng)而被攔截，對(duì)于小直徑的液滴，由于水具有一定的粘度和液滴在高速下的不規(guī)則形狀，其在經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)組成的間隙時(shí)會(huì)因?yàn)楸旧淼膹埩Χl(fā)生“橋接”的現(xiàn)象，從而被攔截，進(jìn)一步提高了汽水分離的效率；

14、步驟三：雙轉(zhuǎn)子電機(jī)下方的轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)第三齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與第三齒輪嚙合的第四齒輪也開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。第四齒輪下方的轉(zhuǎn)動(dòng)固定塊隨之旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)清潔毛刷在細(xì)絲網(wǎng)板上旋轉(zhuǎn)，這一結(jié)構(gòu)有助于清除細(xì)絲網(wǎng)板上可能附著的雜質(zhì)，保證汽水進(jìn)入管的通暢；

15、步驟四：經(jīng)過(guò)汽水分離后，蒸汽通過(guò)出汽管排出，而液體部分則留在主腔體內(nèi)，當(dāng)主腔體內(nèi)的液體積累到一定程度時(shí)，可以通過(guò)控制出液閥來(lái)排出分離出的水分。

16、進(jìn)一步，增加一種鍋爐內(nèi)部汽水分離器的調(diào)節(jié)方法，在步驟一中，通過(guò)智能傳感器和算法自動(dòng)進(jìn)行快速連接機(jī)構(gòu)的操作。利用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)檢測(cè)汽水進(jìn)入管(3)與外部管道(7)的對(duì)接情況，并通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)調(diào)整上弧形固定板(63)和下弧形固定板(64)的位置，以實(shí)現(xiàn)最佳的密封和連接效果。這可以減少操作的復(fù)雜性和手動(dòng)調(diào)整的需求。具體步驟如下：

17、步驟一：系統(tǒng)組件與硬件配置

18、智能傳感器與攝像頭：選擇分辨率為較高的工業(yè)級(jí)攝像頭，具有很高的幀率，確?？梢圆蹲礁咚賱?dòng)作的連續(xù)圖像。

19、距離傳感器：激光測(cè)距傳感器，測(cè)量精度要求高，用于精確控制和檢測(cè)汽水進(jìn)入管與外部管道之間的距離。

20、壓力傳感器：使用精度為±0.01bar的壓力傳感器，監(jiān)控和記錄連接過(guò)程中的壓力變化，以評(píng)估密封性能。

21、硬件接口：使用具有高速處理能力的工業(yè)計(jì)算機(jī)，配備性能良好的gpu，以支持復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。

22、步驟二：數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理

23、在每次連接操作中記錄如下參數(shù)：視頻圖像序列、每個(gè)階段的距離傳感器讀數(shù)、壓力傳感器的讀數(shù)，在初期收集至少1000次連接操作的數(shù)據(jù)，包括成功和失敗的案例。

24、并對(duì)每次操作的視頻進(jìn)行標(biāo)注，包括標(biāo)記連接成功或失敗的時(shí)間點(diǎn)和相關(guān)的傳感器讀數(shù)，以及固定板的正確位置。

25、步驟三：搭建與訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型

26、定義cnn架構(gòu)和參數(shù)范圍：

27、cnn架構(gòu)選擇：

28、基礎(chǔ)架構(gòu)：選擇具有序列的多層卷積層、批歸一化層、relu激活層、最大池化層和兩個(gè)全連接層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)可確保足夠的模型復(fù)雜性來(lái)捕捉復(fù)雜的圖像特征。

29、輸出層：根據(jù)需要進(jìn)行分類(lèi)或回歸，最后一層選擇softmax函數(shù)，以適應(yīng)識(shí)別任務(wù)的需求。

30、參數(shù)包括：

31、學(xué)習(xí)率：影響模型權(quán)重更新的速度。

32、批量大?。狠^小的批量可以提供更頻繁的更新，而較大的批量可以提高內(nèi)存利用率和計(jì)算效率。

33、濾波器數(shù)量：影響模型的特征提取能力。

34、濾波器大小：決定了特征提取的局部視野大小。

35、初始化鯨魚(yú)種群：

36、種群大?。涸O(shè)定若干鯨魚(yú)數(shù)量，每只鯨魚(yú)的“位置”是一個(gè)超參數(shù)配置。

37、隨機(jī)初始化：每個(gè)超參數(shù)隨機(jī)初始化在其指定的范圍內(nèi)，確保種群的多樣性。

38、適應(yīng)度評(píng)估：

39、構(gòu)建模型：根據(jù)每只鯨魚(yú)的位置(超參數(shù)集)構(gòu)建一個(gè)cnn模型。具體的構(gòu)建步驟如下：

40、每只鯨魚(yú)的位置xi,表示一組特定的cnn超參數(shù)。這些超參數(shù)包括:

41、學(xué)習(xí)率(η)、批量大小(b)、濾波器數(shù)量(fn)、濾波器大小(fs)

42、接著根據(jù)超參數(shù)集構(gòu)建cnn模型，使用所選的學(xué)習(xí)率η和adam優(yōu)化，編譯優(yōu)化器以準(zhǔn)備訓(xùn)練，optimizer為優(yōu)化器公式：

43、optimizer＝adam(η)

44、最后是訓(xùn)練和評(píng)估：使用標(biāo)注好的數(shù)據(jù)集對(duì)每個(gè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，并在驗(yàn)證集上評(píng)估其性能，選用均方誤差，作為適應(yīng)度評(píng)價(jià)。

45、更新鯨魚(yú)位置：

46、包圍獵物策略(縮小搜索范圍)：

47、xi,new＝x*-a·|c·x*-xi|

48、螺旋更新策略(模擬鯨魚(yú)的螺旋捕食行為)：

49、xi,new＝|x*-xi|·eb·l·cos(2πl(wèi))+x*

50、其中b＝1是螺旋常數(shù)，用于控制螺旋行為的緊密度，a，c是根據(jù)下面的公式計(jì)算的：

51、a＝2a·r-a

52、c＝2q

53、xi,new是鯨魚(yú)更新后的新位置；

54、xi是第i只鯨魚(yú)的位置，代表cnn的一個(gè)超參數(shù)集合；

55、x*是當(dāng)前找到的最優(yōu)超參數(shù)集合；

56、a是一個(gè)系數(shù)矩陣，用于控制搜索步驟的幅度，影響鯨魚(yú)向最優(yōu)解或隨機(jī)方向的接近程度；

57、c是另一個(gè)系數(shù)矩陣，用于計(jì)算目標(biāo)鯨魚(yú)與當(dāng)前鯨魚(yú)位置之間的距離；

58、l是[-1,1]區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，用于螺旋更新策略中，決定螺旋上升或下降的方向和幅度；

59、a是一個(gè)系數(shù)，隨迭代過(guò)程線性遞減，用于控制a的值，影響搜索的全局性和局部性；

60、r和q是[0,1]區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，用于動(dòng)態(tài)調(diào)整a和c的值，增加搜索過(guò)程的隨機(jī)性和多樣性；

61、隨機(jī)或探索更新：該算法決定探索新區(qū)域，鯨魚(yú)將隨機(jī)向或遠(yuǎn)離最佳解移動(dòng)，這有助于跳出局部最優(yōu)。

62、終止條件：重復(fù)步驟3和4，直到達(dá)到最大迭代次數(shù)和適應(yīng)度，并在連續(xù)幾代中沒(méi)有顯著改善。

63、步驟四：實(shí)施與自動(dòng)調(diào)整

64、控制算法的設(shè)計(jì)：

65、首先是目標(biāo)：使用步進(jìn)電機(jī)精確控制弧形固定板的位置，以實(shí)現(xiàn)與外部管道的快速且精確對(duì)接。

66、實(shí)現(xiàn)方式：

67、設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于從步驟三中的模型獲得的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)和方向。

68、使用pid(比例-積分-微分)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。p?id控制器根據(jù)偏差(即預(yù)期位置與實(shí)際位置之間的差值)調(diào)整控制輸出。

69、

70、其中：

71、u(t)是在時(shí)間t的控制輸入(步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào))；

72、e(t)是在時(shí)間t的偏差，即預(yù)測(cè)位置與當(dāng)前位置的差值；

73、e(τ)表示在過(guò)去的時(shí)間段τ(從0到當(dāng)前時(shí)間t)中的誤差或偏差；

74、kp、ki、kd分別是pid控制器的比例、積分、微分增益；

75、實(shí)時(shí)反饋控制：

76、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，機(jī)器學(xué)習(xí)模型實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)弧形固定板應(yīng)處的位置，并將位置差(偏差)發(fā)送至控制系統(tǒng)。

77、步進(jìn)電機(jī)調(diào)整：

78、根據(jù)pid算法計(jì)算得到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)u(t)，步進(jìn)電機(jī)調(diào)整其步數(shù)和方向，以最小化位置偏差。

79、步進(jìn)電機(jī)的控制分辨率決定了調(diào)整的精度，步進(jìn)電機(jī)的每步對(duì)應(yīng)固定板位置的微小調(diào)整。

80、步驟五：監(jiān)控與維護(hù)

81、用戶(hù)界面：開(kāi)發(fā)一個(gè)圖形用戶(hù)界面(gui)，界面顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、操作狀態(tài)、歷史趨勢(shì)圖以及提出的警告或調(diào)整建議。

82、維護(hù)界面：提供系統(tǒng)性能日志、錯(cuò)誤報(bào)告和維護(hù)提醒功能。

83、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

84、1.本發(fā)明中通過(guò)快速連接機(jī)構(gòu)，可以迅速、方便地實(shí)現(xiàn)汽水進(jìn)入管與外部管道的連接，同時(shí)兩組彈簧桿的牽引力保證了連接的緊密性，有效防止了漏液漏汽的現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

85、2.本發(fā)明中通過(guò)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)清潔毛刷在細(xì)絲網(wǎng)板上旋轉(zhuǎn)，能夠自動(dòng)清除細(xì)絲網(wǎng)板上可能附著的雜質(zhì)，保持汽水進(jìn)入管的通暢，減少了人工清潔的麻煩，提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。

86、3.本發(fā)明中通過(guò)汽水進(jìn)入管內(nèi)設(shè)置的扇葉和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)構(gòu)成的風(fēng)場(chǎng)系統(tǒng)，以及汽水進(jìn)入管下方的屏蔽罩，共同作用下顯著提高了汽水分離的效率。扇葉產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)有助于蒸汽上升和液體下沉，而屏蔽罩則阻止了液滴的飄起，保證了汽水分離的效果。

87、4.通過(guò)智能控制技術(shù)的應(yīng)用，本專(zhuān)利有效提升了汽水進(jìn)入管與外部管道對(duì)接操作的自動(dòng)化程度和精確性，顯著提高了操作的精度和效率，減少了人為操作的需求和可能的錯(cuò)誤。此外，系統(tǒng)的整體可靠性得到提升，技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也相應(yīng)增強(qiáng)。這些實(shí)施細(xì)節(jié)不僅優(yōu)化了產(chǎn)品性能，還有助于在專(zhuān)利申請(qǐng)中突出其創(chuàng)新性和技術(shù)先進(jìn)性，為用戶(hù)和行業(yè)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。