本發(fā)明涉及煤泥水沉降，尤其涉及一種用于煤泥水沉降的上料方法。

背景技術(shù)：

1、煤泥水沉降是指在煤礦采煤過程中，廢水中所含有的煤塵和礦渣等固體顆粒經(jīng)過一定時(shí)間的沉淀，使固體顆粒沉積到底部，從而將水與沉積物分離的過程。在煤泥水沉降過程中，通常將產(chǎn)生的煤泥水排入至沉降池內(nèi)對煤泥水進(jìn)行沉降，將煤泥水排入至沉降池的過程稱之為上料，上料對沉降效果起著至關(guān)重要的作用，上料的流速過大，容易對已經(jīng)產(chǎn)生沉降的沉積物產(chǎn)生沖擊，影響沉降效果，上料的流速過小，延長了廢水的排放的時(shí)間，降低了沉降效率，通過精確控制上料的流速，可以在保證沉降效果的前提下，提高沉降效率，有效分離固體顆粒和水，從而實(shí)現(xiàn)有效的廢水處理和資源回收。

2、公開號(hào)為cn115852345a的中國專利申請文件公開了一種基于積分分離pid算法的ald設(shè)備溫度控制方法。包括步驟s1、根據(jù)ald設(shè)備溫升曲線，獲得系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)；s2、以matlab中的simlink模塊為工具，分析目標(biāo)函數(shù)的控制算法及積分分離pid算法的積分項(xiàng)開關(guān)系數(shù)，調(diào)節(jié)pid算法的各參數(shù)；s3、運(yùn)用所述一種基于積分分離pid算法的ald設(shè)備溫度控制方法對溫度進(jìn)行控制。

3、pid算法是結(jié)合比例、積分和微分三種環(huán)節(jié)于一體的控制算法，上述方案中對積分項(xiàng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是在利用pid算法對上料流速進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，

4、比例系數(shù)過小，上料流速控制作用弱的情況，過渡到最優(yōu)流速的過程較慢；而比例系數(shù)過大，產(chǎn)生振蕩的可能程度高，系統(tǒng)穩(wěn)定差，都會(huì)導(dǎo)致上料流速不佳使得煤泥水沉降效率降低。

5、如何選擇最佳的比例系數(shù)控制煤泥水上料流速使泥水的沉降效果達(dá)到最優(yōu)是當(dāng)下需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決如何選擇最佳的比例系數(shù)控制煤泥水上料流速的問題，本發(fā)明提供一種用于煤泥水沉降的上料方法。

2、一種用于煤泥水沉降的上料方法，包括步驟：

3、計(jì)算pid算法中的最佳比例系數(shù)，利用pid算法調(diào)節(jié)未來時(shí)刻的上料流速使其達(dá)到最佳上料流速；

4、其中，最佳比例系數(shù)的計(jì)算方法為：

5、設(shè)置初始比例系數(shù)，獲得初始比例系數(shù)對應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)段以及調(diào)節(jié)時(shí)段中各個(gè)時(shí)刻的上料流速；

6、根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的上料流速利用預(yù)設(shè)的預(yù)測模型得到未來時(shí)刻的沉降質(zhì)量，將相鄰兩個(gè)時(shí)刻的沉降質(zhì)量的差值作為收斂效率；

7、計(jì)算比例系數(shù)的優(yōu)選度，優(yōu)選度與收斂效率的絕對值、調(diào)節(jié)時(shí)間兩者之和負(fù)相關(guān)；

8、迭代更新初始比例系數(shù)獲得多個(gè)比例系數(shù)，并分別計(jì)算每個(gè)比例系數(shù)的優(yōu)選度，將優(yōu)選度最大的比例系數(shù)作為未來時(shí)刻pid算法的最佳比例系數(shù)。

9、計(jì)算出不同比例系數(shù)的優(yōu)選度，根據(jù)優(yōu)先度獲得最佳的比例系數(shù)，根據(jù)最佳的比例系數(shù)對下一時(shí)刻的上料流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠在最短時(shí)間內(nèi)將上料流速調(diào)節(jié)至最佳上料流速，且調(diào)節(jié)過程中震蕩的間隔較短，調(diào)節(jié)震蕩較快，改善了煤泥水的沉降效果。

10、優(yōu)選的，沉降質(zhì)量的表達(dá)式為：

11、

12、式中，為第個(gè)時(shí)刻煤泥水的沉降質(zhì)量；為第個(gè)時(shí)刻上清液的分離效率；為第個(gè)時(shí)刻沉積物沉淀效率；（）為線性歸一化函數(shù)。

13、通過公式能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出煤泥水的沉降質(zhì)量，便于對預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練。

14、優(yōu)選的，比例系數(shù)的優(yōu)選度的表達(dá)方式為：

15、

16、式中，表示第個(gè)比例系數(shù)的優(yōu)選度；表示第個(gè)比例系數(shù)對應(yīng)的pid算法使上料流速收斂的調(diào)節(jié)時(shí)間；表示時(shí)刻沉降質(zhì)量收斂效率；表示以第個(gè)比例系數(shù)對應(yīng)的pid算法使上料流速收斂時(shí)第一次出現(xiàn)收斂效率小于0時(shí)的時(shí)刻；為線性歸一化函數(shù)。

17、優(yōu)選的，比例系數(shù)的優(yōu)選度的表達(dá)方式為：

18、

19、式中，表示第個(gè)比例系數(shù)的優(yōu)選度；表示第個(gè)比例系數(shù)對應(yīng)的pid算法使上料流速收斂的調(diào)節(jié)時(shí)間；表示時(shí)刻沉降質(zhì)量收斂效率；表示以第個(gè)比例系數(shù)對應(yīng)的pid算法使上料流速收斂時(shí)第一次出現(xiàn)收斂效率小于0時(shí)的時(shí)刻；為線性歸一化函數(shù)。

20、通過公式能夠準(zhǔn)確計(jì)算出比例系數(shù)的優(yōu)選度，便于選取最佳的比例系數(shù)。

21、優(yōu)選的，預(yù)測模型的獲得方法為：

22、構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲取訓(xùn)練集，所述訓(xùn)練集包括多組參數(shù)序列，每組參數(shù)序列均設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)簽，標(biāo)簽為沉降質(zhì)量；

23、將訓(xùn)練集輸入至預(yù)先構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，計(jì)算輸出的沉降質(zhì)量與標(biāo)簽之間的均方誤差損失函數(shù)；

24、用梯度下降法調(diào)整預(yù)測模型參數(shù)最小化輸出值與標(biāo)簽之間的誤差，迭代調(diào)整預(yù)測模型的參數(shù)，直至均方誤差損失函數(shù)小于設(shè)定值或達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)，得到訓(xùn)練好的預(yù)測模型。

25、通過預(yù)測模型能夠預(yù)測下一時(shí)刻各參數(shù)序列對應(yīng)的沉降質(zhì)量，從而便于選出下一時(shí)刻最優(yōu)的上料流速，使得煤泥水的沉降效果達(dá)到最優(yōu)。

26、優(yōu)選的，參數(shù)序列包括煤泥水的上清液清晰度、沉積物高度、值、溫度、濃度和上料流速。

27、煤泥水的上清液清晰度、沉積物高度、值、溫度、濃度對煤泥水的沉降具有較大的影響，通過選取煤泥水的相關(guān)參數(shù)，便于后續(xù)準(zhǔn)確預(yù)測沉降質(zhì)量。

28、優(yōu)選的，根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的上料流速利用預(yù)測模型預(yù)測沉降質(zhì)量的方法為：

29、獲取當(dāng)前時(shí)刻煤泥水的上清液清晰度、沉積物高度、值、溫度、濃度；獲取調(diào)節(jié)過程中每個(gè)時(shí)刻的上料流速，然后構(gòu)建參數(shù)序列，每個(gè)時(shí)刻對應(yīng)一個(gè)參數(shù)序列；

30、將每個(gè)時(shí)刻的參數(shù)序列輸入至預(yù)測模型獲得每個(gè)時(shí)刻的沉降質(zhì)量。

31、優(yōu)選的，最佳上料流速的獲得方法為：

32、獲取當(dāng)前時(shí)刻煤泥水的上清液清晰度、沉積物高度、值、溫度、濃度，設(shè)置初始上料流速構(gòu)建參數(shù)序列；

33、迭代更新參數(shù)序列中的上料流速，獲得多個(gè)參數(shù)序列；

34、將多個(gè)參數(shù)序列依次輸入至預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型獲得多個(gè)沉降質(zhì)量；

35、將最大數(shù)值的沉降質(zhì)量對應(yīng)的參數(shù)序列中的上料流速作為未來時(shí)刻的最佳上料流速。

36、本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

37、根據(jù)預(yù)測模型選取出最佳的上料流速，利用pid算法以最佳上料流速為控制目標(biāo)，迭代選出不同的比例系數(shù)，然后計(jì)算出不同比例系數(shù)的優(yōu)選度，根據(jù)優(yōu)先度獲得最佳的比例系數(shù)，利用最佳的比例系數(shù)對應(yīng)的pid算法對下一時(shí)刻的上料流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠在最短時(shí)間內(nèi)將上料流速調(diào)節(jié)至最佳上料流速，且調(diào)節(jié)過程中產(chǎn)生震蕩的時(shí)間較多，改善了煤泥水的沉降效果。

技術(shù)特征：

1.一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，沉降質(zhì)量的表達(dá)式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，比例系數(shù)的優(yōu)選度的表達(dá)方式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，比例系數(shù)的優(yōu)選度的表達(dá)方式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，預(yù)測模型的獲得方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，參數(shù)序列包括煤泥水的上清液清晰度、沉積物高度、值、溫度、濃度和上料流速。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的上料流速利用預(yù)測模型預(yù)測沉降質(zhì)量的方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于煤泥水沉降的上料方法，其特征在于，最佳上料流速的獲得方法為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及煤泥水沉降技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于煤泥水沉降的上料方法，方法包括：設(shè)置初始比例系數(shù)，獲得初始比例系數(shù)對應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)段以及調(diào)節(jié)時(shí)段中各個(gè)時(shí)刻的上料流速；根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的上料流速利用預(yù)設(shè)的預(yù)測模型預(yù)測未來時(shí)刻的沉降質(zhì)量，將相鄰兩個(gè)時(shí)刻的沉降質(zhì)量的差值作為收斂效率；計(jì)算比例系數(shù)的優(yōu)選度；迭代更新初始比例系數(shù)獲得多個(gè)比例系數(shù)，將優(yōu)選度最大的比例系數(shù)作為未來時(shí)刻PID算法的最佳比例系數(shù)。本發(fā)明能夠在最短時(shí)間內(nèi)將上料流速調(diào)節(jié)至最佳上料流速，且調(diào)節(jié)過程中震蕩的間隔較短，調(diào)節(jié)震蕩較快，改善了煤泥水的沉降效果。

技術(shù)研發(fā)人員：徐國強(qiáng),白來平,袁帥,陳文茂,賈飛,陳新波,朱建飛,張博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西新能選煤技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21