本發(fā)明涉及系統(tǒng)調(diào)控，尤其涉及一種基于智能化操控的換熱器除垢防腐系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、實(shí)時(shí)，換熱器是一種用于在兩種或多種流體之間傳遞熱量的裝置，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和家庭多個(gè)領(lǐng)域，其主要目的是將熱量從熱流體傳遞到冷流體，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)；通過高效的熱交換來降低設(shè)備能耗，提高系統(tǒng)效率；換熱器長時(shí)間的使用會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢，而我國每年因換熱器結(jié)垢腐蝕造成的能源損失占國民收入的0.4%以上；

2、傳統(tǒng)的結(jié)垢處理往往難以處理特別堅(jiān)硬或附著力強(qiáng)的異常類型數(shù)據(jù)，利用化學(xué)清洗處理不但損壞設(shè)備，還會(huì)污染環(huán)境，同時(shí)換熱器腐蝕情況造成熱量泄漏爆炸也時(shí)有發(fā)生，給人員生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失，使得換熱器的結(jié)垢部件造成磨損或損傷，影響其壽命；

3、本發(fā)明根據(jù)流體粘度數(shù)據(jù)通過自動(dòng)調(diào)節(jié)功率震蕩波的脈寬和周期，來對換熱器進(jìn)行自動(dòng)除垢防腐處理，同時(shí)預(yù)測換熱器的腐蝕效率及腐蝕時(shí)間，確保能夠及時(shí)對換熱器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，避免影響設(shè)備運(yùn)行。

4、綜上所述，如何根據(jù)流體粘度對換熱器進(jìn)行自動(dòng)防腐去垢并預(yù)測腐蝕效率和時(shí)間，確保設(shè)備正常運(yùn)行是基于智能化操控的換熱器除垢防腐裝置亟待解決優(yōu)化的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于智能化操控的換熱器除垢防腐系統(tǒng)及裝置，解決如何根據(jù)流體粘度對換熱器進(jìn)行自動(dòng)防腐去垢并預(yù)測腐蝕效率和時(shí)間，確保設(shè)備正常運(yùn)行的技術(shù)問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于智能化操控的換熱器除垢防腐系統(tǒng)及裝置，具體技術(shù)方案如下：

3、第一方面，一種基于智能化操控的換熱器除垢防腐系統(tǒng)，包括：

4、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊201：其用于實(shí)時(shí)監(jiān)測換熱器的關(guān)鍵參數(shù)；所述關(guān)鍵參數(shù)包含換熱器的溫度、流量和水質(zhì)成分參數(shù)；

5、異常識(shí)別模塊202：其用于基于所述實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊監(jiān)測到換熱器的關(guān)鍵參數(shù)異常，采集異常圖像數(shù)據(jù)；將換熱器歷史所述異常圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建訓(xùn)練集，以得到異常識(shí)別模型，以輸出異常類型數(shù)據(jù)；將實(shí)時(shí)采集的所述異常圖像數(shù)據(jù)輸入異常識(shí)別模型，以輸出實(shí)時(shí)換熱器異常類型數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果；基于識(shí)別結(jié)果，以判斷結(jié)垢厚度；

6、調(diào)控模塊203：其用于根據(jù)換熱器的實(shí)時(shí)異常類型數(shù)據(jù)識(shí)別結(jié)果得到實(shí)時(shí)結(jié)垢厚度信息數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的流體粘度數(shù)據(jù)，通過自調(diào)節(jié)功率震蕩波的脈寬和周期對換熱器進(jìn)行自動(dòng)除垢防腐處理，以阻止結(jié)垢附著；并且以消除換熱器的應(yīng)力腐蝕；

7、預(yù)測腐蝕模塊204：其用于基于所述調(diào)控模塊調(diào)節(jié)功率震蕩波脈寬和周期結(jié)果，以預(yù)測換熱器腐蝕速率及腐蝕時(shí)間，以避免換熱器受腐蝕影響設(shè)備運(yùn)行。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊，還包括：

9、監(jiān)測單元、采集單元和預(yù)處理單元；

10、所述監(jiān)測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測換熱器的溫度、流量和水質(zhì)成分各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，設(shè)定各個(gè)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)閾值，當(dāng)監(jiān)測的參數(shù)數(shù)據(jù)大于標(biāo)準(zhǔn)閾值，則表示參數(shù)數(shù)據(jù)異常；

11、基于監(jiān)測到參數(shù)異常數(shù)據(jù)，所述采集單元采集所述換熱器的參數(shù)異常圖像數(shù)據(jù)，以獲取異常圖像數(shù)據(jù)；

12、基于所述異常圖像數(shù)據(jù)，所述預(yù)處理單元對所述異常圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以獲取清晰異常圖像數(shù)據(jù)。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述異常識(shí)別模塊，還包括：

14、分析單元、識(shí)別單元以及判斷單元；

15、所述分析單元將獲取的所述清晰異常圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，以獲取特征圖像數(shù)據(jù)；

16、將換熱器歷史所述特征圖像數(shù)據(jù)輸入到所述識(shí)別單元，以訓(xùn)練構(gòu)建所述異常識(shí)別模型；所述異常識(shí)別模型輸出換熱器所述異常類型數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果；

17、基于所述異常類型數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果，所述判斷單元通過結(jié)垢類型特征數(shù)據(jù)，以判斷結(jié)垢厚度信息數(shù)據(jù)。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，基于所述異常類型數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果，所述判斷單元獲取結(jié)垢類型特征數(shù)據(jù)，以判斷結(jié)垢厚度信息數(shù)據(jù)，包括：

19、根據(jù)識(shí)別結(jié)果，所述判斷單元獲取結(jié)垢區(qū)域特征數(shù)據(jù)，所述特征數(shù)據(jù)包含結(jié)垢的形狀、顏色和分布面積數(shù)據(jù)；

20、基于所述判斷單元獲取結(jié)垢區(qū)域特征數(shù)據(jù)，通過提取結(jié)垢區(qū)域的rgb色彩模式數(shù)據(jù)，并分析結(jié)垢區(qū)域的顏色色度c、亮度l和色調(diào)θ參數(shù)，結(jié)合結(jié)垢密集度信息數(shù)據(jù)d，以獲取結(jié)垢厚度信息數(shù)據(jù)；式中，f為轉(zhuǎn)換系數(shù)。

21、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述調(diào)控模塊，還包括：

22、基于實(shí)時(shí)所述結(jié)垢厚度信息數(shù)據(jù)，獲取換熱器的換熱效率數(shù)據(jù)；

23、基于所述結(jié)垢厚度信息數(shù)據(jù)和換熱器的換熱效率數(shù)據(jù)，以對實(shí)時(shí)流體粘度數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差分析，以獲取流體粘度與換熱器換熱需求偏差影響度數(shù)據(jù)；式中，μ表示實(shí)時(shí)流體粘度；sr（t）是粘度傳感器在第t時(shí)刻的時(shí)間粘度讀數(shù)；

24、基于影響度數(shù)據(jù)，設(shè)定預(yù)設(shè)閾值，將所述影響度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較；基于比較結(jié)果，所述調(diào)控模塊自調(diào)節(jié)功率震蕩波的脈寬和周期，以獲取換熱器自動(dòng)除垢防腐策略。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，基于影響度數(shù)據(jù)，所述調(diào)控模塊自調(diào)節(jié)功率震蕩波的脈寬和周期，以獲取換熱器自動(dòng)除垢防腐策略，還包括：

26、根據(jù)影響度數(shù)據(jù)比較結(jié)果，當(dāng)影響度數(shù)據(jù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值，則實(shí)時(shí)流體粘度數(shù)據(jù)μ偏高，通過將功率震蕩波強(qiáng)度提高30%以上，以增大波長沖擊結(jié)垢層黏附較緊密的結(jié)垢；

27、基于提高功率震蕩波強(qiáng)度，通過：；將脈寬加大至300μs，以使功率震蕩波進(jìn)一步?jīng)_擊結(jié)垢直至脫落；并自動(dòng)調(diào)高所述功率震蕩波的擾動(dòng)效應(yīng)，以減少流體腐蝕介質(zhì)與金屬表面接觸時(shí)間；

28、式中，w表示實(shí)時(shí)震蕩波脈寬；w0表示初始設(shè)定的脈寬；kw為脈寬調(diào)節(jié)系數(shù)，表示脈寬對粘度變化的敏感度；μopt表示最佳或目標(biāo)粘度；

29、當(dāng)影響度數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)閾值，則實(shí)時(shí)流體粘度數(shù)據(jù)μ偏低，通過：；將功率震蕩波頻率增加20-40hz；并縮小脈寬100μs，以使流體進(jìn)一步快速流通減少腐蝕介質(zhì)滯留；

30、式中，g表示實(shí)時(shí)震蕩波頻率；g0表示初始設(shè)定的震蕩波頻率；kg表示頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，表示頻率對粘度變化的敏感度；μopt表示最佳或目標(biāo)粘度；

31、根據(jù)粘度變化通過：；以調(diào)整功率震蕩波的控制參數(shù)，使所述防腐去垢模塊趨于穩(wěn)定狀態(tài)；

32、式中，u（t）在第t時(shí)刻的控制信號(hào)，表示調(diào)整震蕩波頻率或脈寬的控制信號(hào)；kp表示比例增益；ki表示差分增益；kd表示交互增益；表示累積偏差；表示偏差的變化率。

33、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述預(yù)測腐蝕模塊，還包括：

34、獲取歷史粘度數(shù)據(jù)并進(jìn)行訓(xùn)練構(gòu)建趨勢預(yù)測模型；通過采集流體的實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)；將所述實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)輸入趨勢預(yù)測模型中，以輸出粘度數(shù)據(jù)對換熱器的腐蝕程度識(shí)別結(jié)果；基于識(shí)別結(jié)果，以預(yù)測換熱器的腐蝕趨勢；

35、基于所述預(yù)測粘度的變化趨勢，以量化流體粘度對換熱器的腐蝕效率及腐蝕時(shí)間節(jié)點(diǎn)；根據(jù)所述腐蝕時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以提前對換熱器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

36、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，獲取歷史粘度數(shù)據(jù)并進(jìn)行訓(xùn)練構(gòu)建趨勢預(yù)測模型；通過采集流體的實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)；將所述實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)輸入趨勢預(yù)測模型中，以輸出粘度數(shù)據(jù)對換熱器的腐蝕程度識(shí)別結(jié)果；基于識(shí)別結(jié)果，以預(yù)測換熱器的腐蝕趨勢，包括：

37、將所述歷史粘度數(shù)據(jù)編碼為序列數(shù)據(jù)，將序列數(shù)據(jù)輸入所述趨勢預(yù)測模型中；趨勢預(yù)測模型包括輸入層、第一隱藏層、第二隱藏層、第三隱藏層和輸出層，將隱藏層的中間表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵鰧樱敵鰧虞敵霰硎菊扯葦?shù)據(jù)腐蝕程度識(shí)別結(jié)果，具體如下：其中，wu、wr、wc表示權(quán)重參數(shù)，bu、br、bc表示偏置參數(shù)，表示點(diǎn)積，u（t）、r（t）和c（t）分別表示第一、二、三隱藏層的中間狀態(tài)，x（t）表示粘度數(shù)據(jù)的第t個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)項(xiàng)，h（t）和h（t-1）分別表示第t個(gè)和第t-1個(gè)時(shí)刻的粘度數(shù)據(jù)的中間表示數(shù)據(jù)，n≥t≥1，n表示輸入的粘度數(shù)據(jù)的訓(xùn)練總數(shù)，t=1時(shí)h（t-1）=x（t），tanh是雙曲正切函數(shù)，σ表示sigmoid函數(shù)；

38、基于構(gòu)建的所述趨勢預(yù)測模型，將獲取的所述實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)輸入所述趨勢預(yù)測模型中，以輸出所述實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)腐蝕程度識(shí)別結(jié)果；

39、將實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)腐蝕程度識(shí)別結(jié)果與歷史粘度數(shù)據(jù)腐蝕程度識(shí)別結(jié)果進(jìn)行對比，以判斷粘度變化對換熱器腐蝕程度的發(fā)展趨勢。

40、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，基于所述預(yù)測粘度的變化趨勢，以量化流體粘度對換熱器的腐蝕效率及腐蝕時(shí)間節(jié)點(diǎn)；根據(jù)所述腐蝕時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以提前對換熱器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，包括：

41、基于發(fā)展趨勢，根據(jù)實(shí)時(shí)流體粘度、流體成分、流體流速、脈寬以及功率震動(dòng)波數(shù)據(jù)，通過：；以得到腐蝕速率；r表示腐蝕速率；k表示腐蝕速率常數(shù)；eq表示流體流速；r表示理想流體成分類別參數(shù)集；t表示溫度；

42、當(dāng)換熱器允許腐蝕深度為d，根據(jù)所述腐蝕速率預(yù)計(jì)腐蝕時(shí)間節(jié)點(diǎn)，通過：；以獲取腐蝕時(shí)間節(jié)點(diǎn)t；

43、當(dāng)預(yù)計(jì)腐蝕時(shí)間節(jié)點(diǎn)t低于預(yù)設(shè)安全時(shí)間，所述趨勢預(yù)測模塊發(fā)出警報(bào)提醒。

44、第二方面，一種基于智能化操控的換熱器除垢防腐裝置，該裝置產(chǎn)生的高強(qiáng)度功率波可消除換熱器內(nèi)的層流層，讓導(dǎo)熱變成對流換熱，能將換熱效率提高10%以上；該裝置被用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)基于智能化操控的換熱器除垢防腐系統(tǒng)，該裝置具體包括：

45、智能數(shù)字化電控柜、能量轉(zhuǎn)換探頭、換熱器、鏈接導(dǎo)線、數(shù)字化儀器導(dǎo)線及數(shù)字智能顯示屏；

46、所述鏈接導(dǎo)線一端與所述智能數(shù)字化電控柜連接，另一端與所述能量轉(zhuǎn)換探頭連接；所述智能數(shù)字化電控柜發(fā)出電訊信號(hào)經(jīng)過所述鏈接導(dǎo)線傳給所述能量轉(zhuǎn)換探頭，以使電訊信號(hào)轉(zhuǎn)換成功率震蕩波；所述功率震蕩波對換熱器進(jìn)行自動(dòng)除垢防腐；

47、所述能量轉(zhuǎn)換探頭設(shè)置于換熱器上，并與所述換熱器緊密連接；所述換熱器內(nèi)設(shè)置有多塊板子和多根管子，所述管子貫穿板子設(shè)置，所述能量轉(zhuǎn)換探頭將所述功率震蕩波傳遞到每張板子及每根管子上，所述功率震蕩波在板子和管子內(nèi)高速運(yùn)行，以使板子內(nèi)的粒子發(fā)生相互碰撞，以消除應(yīng)力腐蝕；并在板子和管子的內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生微沖力，以阻止結(jié)垢靠近與附著換熱器；

48、所述智能數(shù)字化電控柜內(nèi)設(shè)置有粘度測定儀，所述粘度測定儀通過數(shù)字化儀器導(dǎo)線與所述換熱器連接，以檢測換熱器內(nèi)的流體粘度；所述數(shù)字智能顯示屏設(shè)置于所述智能數(shù)字化電控柜上，以顯示流體粘度數(shù)據(jù)；

49、所述流體粘度數(shù)據(jù)通過芯片傳遞到遠(yuǎn)程手機(jī)控制端，所述遠(yuǎn)程手機(jī)控制端遠(yuǎn)程調(diào)控所述功率震蕩波利用流體粘度對應(yīng)的多個(gè)擋位的脈寬和周期，以使除垢防腐效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

50、本發(fā)明至少存在以下有益效果：本發(fā)明通過實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測換熱器的關(guān)鍵參數(shù)；所述關(guān)鍵參數(shù)包含換熱器的溫度、流量和水質(zhì)成分參數(shù)；從而有效預(yù)防故障或性能下降。實(shí)時(shí)監(jiān)控不僅提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度，還能提供更精確的工況數(shù)據(jù)支持后續(xù)的判斷和處理。

51、異常識(shí)別模塊基于所述實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊監(jiān)測到換熱器的關(guān)鍵參數(shù)異常，采集異常圖像數(shù)據(jù)；將換熱器歷史所述異常圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建訓(xùn)練集，以得到異常識(shí)別模型，以輸出異常類型數(shù)據(jù)；將實(shí)時(shí)采集的所述異常圖像數(shù)據(jù)輸入異常識(shí)別模型，以輸出實(shí)時(shí)換熱器異常類型數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果；基于識(shí)別結(jié)果，以判斷結(jié)垢厚度；從而迅速判斷故障性質(zhì)，尤其是能夠識(shí)別和量化結(jié)垢厚度。這樣一來，系統(tǒng)可以在檢測到結(jié)垢等問題時(shí)立即反應(yīng)，避免了人為檢查的不便和延遲。

52、調(diào)控模塊根據(jù)換熱器的實(shí)時(shí)異常類型數(shù)據(jù)識(shí)別結(jié)果得到實(shí)時(shí)結(jié)垢厚度信息數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的流體粘度數(shù)據(jù)，通過自調(diào)節(jié)功率震蕩波的脈寬和周期對換熱器進(jìn)行自動(dòng)除垢防腐處理，以阻止結(jié)垢附著；并且以消除換熱器的應(yīng)力腐蝕；此模塊有助于防止結(jié)垢再次附著，并有效地消除應(yīng)力腐蝕對設(shè)備的影響，延長了換熱器的使用壽命。調(diào)控模塊在運(yùn)行過程中保持動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)流體粘度，可以確保清理和防腐效果的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

53、預(yù)測腐蝕模塊基于所述調(diào)控模塊調(diào)節(jié)功率震蕩波脈寬和周期結(jié)果，以預(yù)測換熱器腐蝕速率及腐蝕時(shí)間，以避免換熱器受腐蝕影響設(shè)備運(yùn)行；提前為維護(hù)提供參考，減少腐蝕對設(shè)備正常運(yùn)行的干擾。這種預(yù)測功能可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的前瞻性，從而優(yōu)化維護(hù)頻率和計(jì)劃，降低維修成本，提高設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性和安全性。