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、易泄漏的問題，尤其是在高溫高壓的工作環(huán)境下，泄漏的風(fēng)險更高，影響了系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時，在汽水分離過程中，細絲網(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，同時增加了人工成本和維護難度，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題。

技術(shù)實現(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、方便地實現(xiàn)汽水進入管與外部管道的連接，能夠自動清除細絲網(wǎng)板上可能附著的雜質(zhì)，保持汽水進入管的通暢的優(yōu)點，解決了上述背景技術(shù)提出的問題。

2、為實現(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)部開設(shè)有主腔體，所述主殼體外側(cè)固定連接有汽水進入管，所述主殼體外側(cè)固定連接有出汽管，所述汽水進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)置有快速連接機構(gòu)，所述汽水進入管側(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、所述快速連接機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動塊，所述轉(zhuǎn)動塊側(cè)面固定連接有彈簧桿，所述彈簧桿的活動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設(shè)有彈塊槽，所述彈塊槽側(cè)面開設(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)明再進一步的方案：所述汽水進入管側(cè)面轉(zhuǎn)動連接有扇葉，所述扇葉下方固定連接有第一齒輪，所述汽水進入管側(cè)面固定連接有雙轉(zhuǎn)子電機，所述雙轉(zhuǎn)子電機上方的轉(zhuǎn)動軸固定連接有第二齒輪，所述雙轉(zhuǎn)子電機下方的轉(zhuǎn)動軸固定連接有第三齒輪，所述汽水進入管位于第三齒輪下方的側(cè)面固定連接有細絲網(wǎng)板，所述汽水進入管位于細絲網(wǎng)板上方的側(cè)面轉(zhuǎn)動連接有第四齒輪，所述第四齒輪下方固定連接有轉(zhuǎn)動固定塊，所述轉(zhuǎn)動固定塊下方固定連接有清潔毛刷，所述汽水進入管下方固定連接有屏蔽罩。

5、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述快速連接機構(gòu)通過轉(zhuǎn)動塊與側(cè)固定塊轉(zhuǎn)動連接。

6、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述移動撥片于撥片槽內(nèi)部滑動連接，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入彈塊槽。

7、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述第一齒輪內(nèi)部開設(shè)有略大于汽水進入管直徑的通孔，所述第四齒輪內(nèi)部開設(shè)有略大于汽水進入管直徑的通孔。

8、作為本發(fā)明再進一步的方案：所述轉(zhuǎn)動固定塊和清潔毛刷數(shù)量設(shè)置有四組，所述清潔毛刷與細絲網(wǎng)板相貼合。

9、作為本發(fā)明再進一步的方案：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。

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

12、步驟一：在開始汽水分離過程之前，首先使用快速連接機構(gòu)將汽水進入管和外部管道進行連接，通過轉(zhuǎn)動上弧形固定板使其與外部管道的卡環(huán)貼合，然后轉(zhuǎn)動下弧形固定板使其與外部管道的卡環(huán)也貼合。在此過程中，固定卡塊會擠壓卡位卡塊進入彈塊槽內(nèi)部，卡位卡塊卡住固定卡塊側(cè)面的凹槽，實現(xiàn)汽水進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：汽水混合物通過汽水進入管被引入主腔體中，在主腔體內(nèi)部，汽水混合物開始初步的汽水分離過程，汽水進入管側(cè)面安裝的扇葉在雙轉(zhuǎn)子電機的驅(qū)動下開始旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生風(fēng)場，這個風(fēng)場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，汽水進入管下方的屏蔽罩阻止液滴被扇葉產(chǎn)生的風(fēng)場吸引飄起，從而進一步保證了汽水分離的效果，從而初步實現(xiàn)汽水分離，汽水進入管內(nèi)還設(shè)有一個細絲網(wǎng)板，其由絲狀材料組成的網(wǎng)格式材料構(gòu)成，當液滴直徑大于絲網(wǎng)之間的間隙時，它們便不能通過絲網(wǎng)而被攔截，對于小直徑的液滴，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)過絲網(wǎng)組成的間隙時會因為本身的張力而發(fā)生“橋接”的現(xiàn)象，從而被攔截，進一步提高了汽水分離的效率；

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

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

16、進一步，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，通過智能傳感器和算法自動進行快速連接機構(gòu)的操作。利用圖像識別技術(shù)來檢測汽水進入管(3)與外部管道(7)的對接情況，并通過機器學(xué)習(xí)算法自動調(diào)整上弧形固定板(63)和下弧形固定板(64)的位置，以實現(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)級攝像頭，具有很高的幀率，確?？梢圆蹲礁咚賱幼鞯倪B續(xù)圖像。

19、距離傳感器：激光測距傳感器，測量精度要求高，用于精確控制和檢測汽水進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)控和記錄連接過程中的壓力變化，以評估密封性能。

21、硬件接口：使用具有高速處理能力的工業(yè)計算機，配備性能良好的gpu，以支持復(fù)雜的機器學(xué)習(xí)計算和實時數(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、并對每次操作的視頻進行標注，包括標記連接成功或失敗的時間點和相關(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)雜性來捕捉復(fù)雜的圖像特征。

29、輸出層：根據(jù)需要進行分類或回歸，最后一層選擇softmax函數(shù)，以適應(yīng)識別任務(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、初始化鯨魚種群：

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

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

38、適應(yīng)度評估：

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

40、每只鯨魚的位置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)練和評估：使用標注好的數(shù)據(jù)集對每個模型進行訓(xùn)練，并在驗證集上評估其性能，選用均方誤差，作為適應(yīng)度評價。

45、更新鯨魚位置：

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)下面的公式計算的：

51、a＝2a·r-a

52、c＝2q

53、xi,new是鯨魚更新后的新位置；

54、xi是第i只鯨魚的位置，代表cnn的一個超參數(shù)集合；

55、x*是當前找到的最優(yōu)超參數(shù)集合；

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

57、c是另一個系數(shù)矩陣，用于計算目標鯨魚與當前鯨魚位置之間的距離；

58、l是[-1,1]區(qū)間內(nèi)的隨機數(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是一個系數(shù)，隨迭代過程線性遞減，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)的隨機數(shù)，用于動態(tài)調(diào)整a和c的值，增加搜索過程的隨機性和多樣性；

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

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

63、步驟四：實施與自動調(diào)整

64、控制算法的設(shè)計：

65、首先是目標：使用步進電機精確控制弧形固定板的位置，以實現(xiàn)與外部管道的快速且精確對接。

66、實現(xiàn)方式：

67、設(shè)計一個閉環(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)測數(shù)據(jù)來動態(tài)調(diào)整步進電機的步數(shù)和方向。

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

69、

70、其中：

71、u(t)是在時間t的控制輸入(步進電機的驅(qū)動信號)；

72、e(t)是在時間t的偏差，即預(yù)測位置與當前位置的差值；

73、e(τ)表示在過去的時間段τ(從0到當前時間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、實時反饋控制：

76、實時數(shù)據(jù)處理，機器學(xué)習(xí)模型實時預(yù)測弧形固定板應(yīng)處的位置，并將位置差(偏差)發(fā)送至控制系統(tǒng)。

77、步進電機調(diào)整：

78、根據(jù)pid算法計算得到的驅(qū)動信號u(t)，步進電機調(diào)整其步數(shù)和方向，以最小化位置偏差。

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

80、步驟五：監(jiān)控與維護

81、用戶界面：開發(fā)一個圖形用戶界面(gui)，界面顯示實時數(shù)據(jù)、操作狀態(tài)、歷史趨勢圖以及提出的警告或調(diào)整建議。

82、維護界面：提供系統(tǒng)性能日志、錯誤報告和維護提醒功能。

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)明中通過快速連接機構(gòu)，可以迅速、方便地實現(xiàn)汽水進入管與外部管道的連接，同時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)明中通過雙轉(zhuǎn)子電機驅(qū)動清潔毛刷在細絲網(wǎng)板上旋轉(zhuǎn)，能夠自動清除細絲網(wǎng)板上可能附著的雜質(zhì)，保持汽水進入管的通暢，減少了人工清潔的麻煩，提高了設(shè)備的運行效率。

86、3.本發(fā)明中通過汽水進入管內(nèi)設(shè)置的扇葉和雙轉(zhuǎn)子電機構(gòu)成的風(fēng)場系統(tǒng)，以及汽水進入管下方的屏蔽罩，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.通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，本專利有效提升了汽水進入管與外部管道對接操作的自動化程度和精確性，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誤。此外，系統(tǒng)的整體可靠性得到提升，技術(shù)水平和市場競爭力也相應(yīng)增強。這些實施細節(jié)不僅優(yōu)化了產(chǎn)品性能，還有助于在專利申請中突出其創(chuàng)新性和技術(shù)先進性，為用戶和行業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟和技術(shù)效益。