【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核工业，具体地说，是涉及一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法。
技术介绍
1、振动脱水筛作为我国核工业中、高放液体贮罐泥浆回取工作中固、液分离的重要设备，其作用是筛分放射性泥浆中的固体和液体。振动脱水筛主要由筛板、筛框、弹簧以及振动电机四大部件构成。
2、在放射性泥浆在脱水处理过程中，振动脱水筛利用振动力将放射性泥浆在筛面上进行筛分。由于振动力的影响，固液混合物在筛面上形成薄层，固体颗粒逐渐向筛网上移动，而液体则通过筛孔排出。该设备具有结构简单、操作便捷、脱水效果好，耗能少的特点。
3、根据筛网网孔的尺寸大小可以将放射性泥浆中固体颗粒归为三类，分别为易透筛颗粒、难透筛颗粒与不透筛颗粒。易透筛颗粒和难透筛颗粒的直径通常较小，因此想要有效过滤此类颗粒就需要比目前筛网孔径更小的筛网。
4、选取较小筛网孔径的方法虽有效，但过小的筛孔尺寸又会导致筛网堵塞，进而降低脱水效率。现有使用振动脱水筛处理放射性泥浆的方案中只考虑选取较小的筛网孔径来获得更好的脱水效率，而并未考虑到通过改变振幅、振频和振动方向角三个参数来实现提高振动脱水筛筛分效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，通过寻找最优振幅、振频和振动方向角三个参数来实现提高振动脱水筛筛分效率。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，包括以下步骤：>
4、s1，建立振动脱水筛的三维模型；
5、s2，基于所述三维模型对振动脱水筛的筛分过程进行数值模拟；
6、s3，使用正交试验法设计多组振动脱水筛对放射性泥浆进行筛分试验，分析振动筛的振幅、振动频率和振动方向角三个运动学参数对筛分效率的影响；
7、s4，对正交试验结果进行多元非线性拟合；
8、s5，确定设计变量，约束条件和目标函数，建立实时筛分效率优化设计的数学模型；
9、s6，在拟合函数的基础上使用遗传退火算法寻找最佳筛分效率对应的振动参数值。
10、进一步地，在所述步骤s2中，采用离散元分析软件edem对振动脱水筛的筛分过程进行数值模拟；包括以下步骤：
11、s21，设置振动脱水筛筛面在x、y两个轴上的的运动参数βx、βy以达到不同振型、通过改变δ调节振动方向角大小、通过改变k调节椭圆度大小；
12、s22，将振动脱水筛筛面的运动分解到x轴、y轴上，得到的运动方程为：
13、sx＝λxsin(ω×t+βx)
14、sy＝λysin(ω×t+βy)
15、
16、
17、βx＝arctan(-ktanδ)
18、βy＝arctan(ktanδ)
19、
20、式中：a、b为常数；k为振动强度；λx、λy为x、y轴方向振幅；δ为椭圆长轴的振动方向角，βx、βy为相位角；a为振幅；f为振动频率；g为重力加速度；
21、s23，建立离散元模型并分析颗粒与筛面以及颗粒与颗粒之间的碰撞模型：
22、根据牛顿第二定律建立相邻颗粒间的运动方程，在任意时刻各个离散单元的线性运动和转动分别满足运动学方程：
23、
24、
25、
26、式中：m为质量；c为阻尼系数；k为刚度系数；u为位移；t为时间；f为单元所受载荷；mi为单元i的质量；vi为单元i的运动速度矢量，m/s；fji为单元i与单元j之间的接触力，方向由j指向i；ni为单元i接触的其他单元数；fi为单元i所受外力；f′i为单元i所受重力；ii为单元i的转动惯量；wi为单元i的角速度；rij为单元i的形心指向单元j的接触向量；mi为单元i所受外力矩。
27、进一步地，在所述步骤s3中，所述放射性泥浆中的固体颗粒根据筛网网孔的尺寸大小分为易透筛颗粒、难透筛颗粒与不透筛颗粒；其中，颗粒分布采用正态分布形式，即n(0,1)正态分布。
28、进一步地，在所述步骤s3的正交实验中，其中振幅、振频、方向角三个因素均设计七个不同水平的试验值，并使用edem仿真，得到各因素水平对应的筛分效率。
29、进一步地，所述步骤s4中对正交试验结果进行多元非线性拟合的拟合方程如下：
30、
31、式中：y为筛分效率；x1、x2、x3为振频、振幅、方向角；a为拟合系数。
32、进一步地，在所述步骤s5中，以振频、振幅、方向角为设计变量，以振频、振幅、方向角各自的取值范围为约束条件，以筛分效率为目标函数，建立实时筛分效率优化设计的数学模型的实现方法如下：
33、通过选取不同的x1、x2、x3值，y都有与之一一对应的值；对于求解y的最优化问题，就是求解一组最优的x1、x2、x3，使得约束条件下的优化目标取得最大值，即设计变量l为：
34、l＝{x1,x2,x3}
35、优化x1、x2、x3的值来提升筛分效率，即目标函数筛分效率为：
36、ymax＝max{l(x1,x2,x3)}。
37、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
38、本专利技术的放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法在不改变振动脱水筛已有结构参数的前提下，通过改变振动脱水筛的振频、振幅、方向角三个参数来提升振动脱水筛对于放射性泥浆的筛分效率，该方法可以进一步缩短放射性泥浆的后处理时间，节约后处理成本。
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1.一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用离散元分析软件EDEM对振动脱水筛的筛分过程进行数值模拟；包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述放射性泥浆中的固体颗粒根据筛网网孔的尺寸大小分为易透筛颗粒、难透筛颗粒与不透筛颗粒；其中，颗粒分布采用正态分布形式，即N(0,1)正态分布。
4.根据权利要求3所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，在所述步骤S3的正交实验中，其中振幅、振频、方向角三个因素均设计七个不同水平的试验值，并使用EDEM仿真，得到各因素水平对应的筛分效率。
5.根据权利要求4所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，所述步骤S4中对正交试验结果进行多元非线性拟合的拟合方程如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，在所述步骤s2中，采用离散元分析软件edem对振动脱水筛的筛分过程进行数值模拟；包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法，其特征在于，在所述步骤s3中，所述放射性泥浆中的固体颗粒根据筛网网孔的尺寸大小分为易透筛颗粒、难透筛颗粒与不透筛颗粒；其中，颗粒分布采用正态分布形式，即n(0,1)正态分布。
4.根据权利要求3所述的一种基于放射性泥浆的振动脱水...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩宾，齐行，张毅，李厚霖，王见强，邓波，安田鑫，马其钊，李陈，周亚，张阳，申庆达，
申请(专利权)人：中核四川环保工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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