一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统及方法，控制器对固液分离单元进行有效的控制监测，图像采集模块分别获取旋流器和离心分离机的物料图像，并通过旋流器和离心分离机的物料基本信息在数据处理模块中通过动态PCA模型可分析时间序列上物料的基本信息和图像信息的变化，使所述输出结果贴合实际情况，使得监测控制更加准确、更具适应性，并可将不合格的物料重返蒸发结晶工艺设备，避免含固量偏低物料进入干燥设备并结块，保证蒸发结晶工艺连续、稳定运行的作用，提高了蒸发结晶工艺运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统及方法
本专利技术涉及蒸发结晶工艺中固液分离领域，具体为一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统及方法。
技术介绍
矿井水和煤化工废水“零排放”和资源化工程中一个关键点就是蒸发结晶后的结晶盐饱和溶液的固液分离过程。该过程是否通畅，直接影响到整个工程的稳定运行，以及前端回用水量和处理水量。现阶段，矿井水和工业废水“零排放”和资源化工程蒸发结晶工艺经常出现由于进入离心分离机的物料固含量过稀，导致了离心分离机不能将固液两相分离，后续的干燥设备结块，迫使整个结晶工艺停车，清理干燥设备。严重影响了整个“零排放”及资源化工程连续、稳定的运行，加大了工作量。有部分矿井水和工业废水“零排放”工程将进入离心分离机前旋流器的规模放大，保证进入离心分离机的含固量，从而保证了离心分离机长周期稳定运行。但是，该技术路线会导致旋流器到离心分离机之间管道堵塞，需要频繁的清洗管道，同样也不利于整个“零排放”及资源化系统的稳定运行，没有从根本上解决蒸发结晶工艺固液分离的问题。此外，传统的PCA模型没有考虑变量在时间序列上的变化，从而导致部分信息缺失。
技术实现思路
针对现有矿井水和工业废水“零排放”及资源化技术中蒸发结晶工艺无法有效的分离固液两项，以及常规的PCA模型没有考虑变量在时间序列上的变化，从而导致部分信息缺失的问题，本专利技术提供一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统及方法，该结构简单，操作方便，采用云计算技术，提高了数据获取的可靠性和兼容性，同时也降低了计算成本，监测控制更加准确、更具适应性，提高了蒸发结晶工艺运行稳定性。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，包括控制器和固液分离单元；固液分离单元包括自上而下设置的蒸发结晶工艺设备、旋流器、离心分离机和干燥设备；其中，旋流器的输入端上还连接设置有待分离物料装置；旋流器和离心分离机的输出端分别还连接在蒸发结晶工艺设备的输入端上；控制器的输入端分别连接图像采集模块和信号输入模块，控制器的输出端分别连接图像预处理模块和数据处理模块；图像采集模块的输入端分别连接第一高清摄像头和第二高清摄像头；信号输入模块的输入端分别连接第一流量仪表、第一TDS分析仪表、第一温度仪表、第一压力仪表以及第二流量仪表、第二TDS分析仪表、第二温度仪表和第二压力仪表；第一高清摄像头装配在旋流器上，第二高清摄像头装配在离心分离机的物料出口，所述第一流量仪表、第一TDS分析仪表、第一温度仪表、第一压力仪表设置在待分离物料装置的出口端，所述第二流量仪表、第二TDS分析仪表、第二温度仪表和第二压力仪表设置在离心分离机的进口端。优选的，控制器上设置人机交互模块，人机交互模块输入端连接控制器的输出端，用于显示第一高清摄像头和第二高清摄像头中所获取的图像，以及显示第一流量仪表、第一TDS分析仪表、第一温度仪表、第一压力仪表以及第二流量仪表、第二TDS分析仪表、第二温度仪表和第二压力仪表、图像预处理模块和数据处理模块的信号信息。优选的，控制器的输出端经监测模块连接监测器，所述监测器分别装配在旋流器和离心分离机的物料出口输出端上。优选的，旋流器的输出端设有旋流器出口不合格物料自动阀门和旋流器出口合格物料自动阀门；所述旋流器出口不合格物料自动阀门连接蒸发结晶工艺设备；所述旋流器出口合格物料自动阀门连接离心分离机的输入端。优选的，离心分离机的输出端设有离心分离机出口合格物料自动阀门和离心分离机出口不合格物料自动阀门；离心分离机出口不合格物料自动阀门连接蒸发结晶工艺设备；离心分离机出口合格物料自动阀门连接干燥设备。一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离方法，基于上述所述的基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，包括如下步骤，步骤1，获取待分离物料装置中的物料基本信息以及旋流器内的物料图像信息；步骤2，将获取到的物料图像信息通过图像预处理技术进行降噪预处理；步骤3，将待分离物料装置中的物料基本信息和旋流器内去噪后的图像信息进行构建动态信息处理，获得动态信息；步骤4，将待分离物料装置的物料基本信息、预处理后的旋流器内的物料图像信息和动态信息通过数据处理对旋流器内的物料进行筛分，正常固液可分离的物料进入离心分离机执行步骤4，固液不可分离的物料返回蒸发结晶工艺设备蒸发浓缩后重新执行步骤；步骤5，获取离心分离机进口物料基本信息和离心分离机出口的物料图像信息，并对获取的物料图像信息通过图像预处理技术进行降噪处理；步骤6，将离心分离机进口的物料基本信息和离心分离机出口去噪后的图像信息进行构建动态信息处理，获得动态信息；步骤7，将离心分离机进口的物料基本信息、降噪处理后的离心分离机出口物料图像信息和动态信息通过数据处理对离心分离机出口的物料进行筛分，正常固液可分离的物料进入干燥设备，分离工作结束；固液不可分离的物料返回蒸发结晶工艺设备蒸发浓缩后重新执行步骤；动态信息是通过将物料的基本信息和图像信息进行熵运算获取。优选的，图像预处理技术包括高斯滤波、均值滤波、中值滤波、最小均方差滤波、Gabor滤波。优选的，旋流器内和离心分离机出口的物料均采用动态PCA模型进行筛分，具体方法如下：建立第一PCA模型和第二PCA模型将所述待分离物料装置的物料基本信息、降噪处理后的旋流器内物料图像信息和动态信息输入至第一PCA模型，第一PCA模型输出监测值T12，其中监测值T12对应控制限值T1L2；当监测值T12小于控制限值T1L2时，物料进入离心分离机；当监测值T12大于控制限值T1L2时，物料返回蒸发结晶工艺设备；将所述离心分离机进口物料的基本信息、降噪处理后的离心分离机出口物料图像信息和动态信息输入至第二PCA模型，第二PCA模型输出监测值T22，其中监测值T22对应控制限值T2L2；当监测值T22值小于控制限值T2L2时，物料进入干燥设备；当监测值T22值大于控制限值T2L2时，物料返回蒸发结晶工艺设备。进一步的，第一PCA模型和第二PCA模型均选取主元贡献率大于85％的主元进行建模。进一步的，控制限值T1L2是利用同一蒸发结晶工艺可分离物料的基本信息、旋流器内的物料图像信息和动态信息训练第一PCA模型得到的；控制限值T2L2是利用同一蒸发结晶工艺可分离的离心分离机进口物料基本信息、离心分离机出口物料图像信息和动态信息训练第二PCA模型得到的。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供了一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，控制器对固液分离单元进行有效的控制监测，图像采集模块分别获取旋流器和离心分离机的物料图像，并通过旋流器和离心分离机的物料基本信息在数据处理模块中通过动态PCA模型可分析时间序列上物料的基本信息和图像信息的变化，使所述输出结果贴合实际情况，使得监测控制更加准确、更具适应性，并可将不合格的物料重返蒸发结晶工艺设备，避免含固量偏低物料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，其特征在于，包括控制器(20)和固液分离单元；/n所述固液分离单元包括自上而下设置的蒸发结晶工艺设备(17)、旋流器(1)、离心分离机(5)和干燥设备(18)；其中，旋流器(1)的输入端上还连接设置有待分离物料装置(19)；旋流器(1)和离心分离机(5)的输出端分别还连接在蒸发结晶工艺设备(17)的输入端上；/n所述控制器(20)的输入端分别连接图像采集模块和信号输入模块，控制器(20)的输出端分别连接图像预处理模块和数据处理模块；所述图像采集模块的输入端分别连接第一高清摄像头(2)和第二高清摄像头(6)；信号输入模块的输入端分别连接第一流量仪表(9)、第一TDS分析仪表(10)、第一温度仪表(11)、第一压力仪表(12)以及第二流量仪表(13)、第二TDS分析仪表(14)、第二温度仪表(15)和第二压力仪表(16)；/n所述第一高清摄像头(2)装配在旋流器(1)上，第二高清摄像头(6)装配在离心分离机(5)的物料出口，所述第一流量仪表(9)、第一TDS分析仪表(10)、第一温度仪表(11)、第一压力仪表(12)设置在待分离物料装置(19)的出口端，所述第二流量仪表(13)、第二TDS分析仪表(14)、第二温度仪表(15)和第二压力仪表(16)设置在离心分离机(5)的进口端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，其特征在于，包括控制器(20)和固液分离单元；
所述固液分离单元包括自上而下设置的蒸发结晶工艺设备(17)、旋流器(1)、离心分离机(5)和干燥设备(18)；其中，旋流器(1)的输入端上还连接设置有待分离物料装置(19)；旋流器(1)和离心分离机(5)的输出端分别还连接在蒸发结晶工艺设备(17)的输入端上；
所述控制器(20)的输入端分别连接图像采集模块和信号输入模块，控制器(20)的输出端分别连接图像预处理模块和数据处理模块；所述图像采集模块的输入端分别连接第一高清摄像头(2)和第二高清摄像头(6)；信号输入模块的输入端分别连接第一流量仪表(9)、第一TDS分析仪表(10)、第一温度仪表(11)、第一压力仪表(12)以及第二流量仪表(13)、第二TDS分析仪表(14)、第二温度仪表(15)和第二压力仪表(16)；
所述第一高清摄像头(2)装配在旋流器(1)上，第二高清摄像头(6)装配在离心分离机(5)的物料出口，所述第一流量仪表(9)、第一TDS分析仪表(10)、第一温度仪表(11)、第一压力仪表(12)设置在待分离物料装置(19)的出口端，所述第二流量仪表(13)、第二TDS分析仪表(14)、第二温度仪表(15)和第二压力仪表(16)设置在离心分离机(5)的进口端。


2.根据权利要求1所述的一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，其特征在于，所述控制器(20)上设置人机交互模块，人机交互模块输入端连接控制器的输出端，用于显示第一高清摄像头(2)和第二高清摄像头(6)中所获取的图像，以及显示第一流量仪表(9)、第一TDS分析仪表(10)、第一温度仪表(11)、第一压力仪表(12)以及第二流量仪表(13)、第二TDS分析仪表(14)、第二温度仪表(15)和第二压力仪表(16)、图像预处理模块和数据处理模块的信号信息。


3.根据权利要求1所述的一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，其特征在于，所述控制器(20)的输出端经监测模块连接监测器，所述监测器分别装配在旋流器(1)和离心分离机(5)的物料出口输出端上。


4.根据权利要求1所述的一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，其特征在于，所述旋流器(1)的输出端设有旋流器出口不合格物料自动阀门(3)和旋流器出口合格物料自动阀门(4)；所述旋流器出口不合格物料自动阀门(3)连接蒸发结晶工艺设备(17)；所述旋流器出口合格物料自动阀门(4)连接离心分离机(5)的输入端。


5.根据权利要求1所述的一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，其特征在于，所述离心分离机的输出端设有离心分离机出口合格物料自动阀门(7)和离心分离机出口不合格物料自动阀门(8)；所述离心分离机出口不合格物料自动阀门(8)连接蒸发结晶工艺设备(17)；所述离心分离机出口合格物料自动阀门(7)连接干燥设备(18)。


6.一种基于动态PCA蒸发结晶固液分离方法，其特征在于，基于权利要求1-5任意一项所述的基于动态PCA蒸发结晶固液分离系统，包括如下步骤，
步骤1，获取待分离物料装置(19)中的物料基本信息以及旋流器(1)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵泽盟，刘清宝，史元腾，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61