分离器的控制方法及装置与流程

本发明涉及分离设备领域，具体而言，涉及一种分离器的控制方法及装置。

背景技术：

固固分离设备为倒锥状透明容器。在上部进料口连续地加入由包含有两种固体颗粒的悬浮液料浆。底部从进水口按一定速度连续注入清水，由于两种固体颗粒沉降速度不同，在一定的上升水速条件下，沉降速度较快的大颗粒物料向下移动，经过底阀从底部排料流出，沉降速度较小的颗粒向上移动，最终从溢流口流出，从而实现固固分离。

大颗粒物料一般为晶体，小颗粒物料为氢氧化物。沉降速度的大小取决于颗粒的大小、形状和密度，在这里粒度是影响沉降速度的主要因素。

当底阀全开时，晶体沉降较快，并容易从底部排出。晶体的沉降属于干扰沉降，极易形成流股并出现较大的返混。柱内的晶体和氢氧化物的浓度梯度均较小，底部排出的晶体带有较多的氢氧化物，分离效率极低。

当底阀开度逐渐减小时，晶体颗粒的排出受阻，会聚集在柱体的下部并形成一个浓相区域，进一步形成一个流态化沸腾床。沸腾床上部为稀相区，该区域所含物料主要是氢氧化物，以及较为快速下降的晶体。浓相和稀相的交界处即为界面。

当阀门开度为一合适值时，界面的高度是稳定的。加大阀门开度，浓相区晶体密度减小，界面下降，被晶体带走的氢氧化物增加；减小阀门开度，浓相区晶体密度增加，界面上升，被氢氧化物带走的晶体增加。阀门开度过大或过小，都会使分离效率下降。

进入分离区的矿浆流量、晶体的浓度、晶体的大小、下部给水量的变化均会改变沸腾床及界面的稳定。为了维持沸腾床的稳定和界面高度不变，现有技术中由人工不断调节底阀的开度，从而保证沸腾床及界面的稳定，然而人工调节不仅精确性不高且极大地增大了人工成本。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种分离器的控制方法及装置，以至少解决现有技术中的分离器采用人工调节底阀开度保持沸腾床及界面的稳定的精确性不高的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种分离器的控制方法，包括：采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；控制底阀移动，以使底阀的开度值在目标开度值范围之内。

进一步地，根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围包括：根据图像信息确定悬浮液的分离界面的位置，其中，分离界面为悬浮液中的浓相和稀相的交界面；确定分离界面的位置相对于预设目标位置之间的方向和距离；在预设关系列表中查找与方向和距离对应的目标开度值范围。

进一步地，根据图像信息确定悬浮液的分离界面的位置包括：提取图像信息中的视频图像特征；对视频图像特征进行灰度处理，得到处理后的视频图像特征；根据所述处理后的视频图像特征确定分离界面的位置。

进一步地，根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围包括：根据预设公式计算运行参数，得到底阀的目标开度值，其中，预设公式为K＝4Lsin(α/2)·[(Lsinα)/2+D]/D²，K为目标开度值，L为底阀的移动距离，α为底阀的锥角的角度值，以及D为与底阀匹配的阀座的底部直径。

进一步地，控制底阀移动，以使底阀的开度值在目标开度值范围之内包括：获取目标开度值范围之内的目标开度值；将目标开度值转换为电机的转动参数；通过转动参数驱动电机控制底阀移动。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种分离器的控制装置，包括：采集单元，用于采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；获取单元，用于根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；控制单元，用于控制底阀移动，以使底阀的开度值在目标开度值范围之内。

进一步地，获取单元包括：第一确定子单元，用于根据图像信息确定悬浮液的分离界面的位置，其中，分离界面为悬浮液中的浓相和稀相的交界面；第二确定子单元，用于确定分离界面的位置相对于预设目标位置之间的方向和距离；查找子单元，用于在预设关系列表中查找与方向和距离对应的目标开度值范围。

进一步地，第一确定子单元包括：提取模块，用于提取图像信息中的视频图像特征；处理模块，用于对视频图像特征进行灰度处理，得到处理后的视频图像特征；确定模块，用于根据所述处理后的视频图像特征确定所述分离界面的位置。

进一步地，获取单元包括：计算子单元，用于根据预设公式计算运行参数，得到底阀的目标开度值，其中，预设公式为K＝4Lsin(α/2)·[(Lsinα)/2+D]/D²，K为目标开度值，L为底阀的移动距离，α为底阀的锥角的角度值，以及D为与底阀匹配的阀座的底部直径。

进一步地，控制单元包括：获取子单元，用于获取目标开度值范围之内的目标开度值；转换子单元，用于将目标开度值转换为电机的转动参数；控制子单元，用于通过转动参数驱动电机控制底阀移动。

在本发明实施例中，通过采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；达到了控制底阀移动以使底阀的开度值在目标开度值范围之内的目的。解决了现有技术中的分离器采用人工调节底阀开度保持沸腾床及界面的稳定的精确性不高的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选的分离器的控制方法的流程框图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的分离器的控制方法所应用的分离器的控制结构示意图；

图3是根据本发明实施例的另一种可选的分离器的控制方法的流程框图；

图4是根据本发明实施例的第三种可选的分离器的控制方法的流程框图；

图5是根据本发明实施例的一种可选的分离器的控制方法所应用的分离器的底阀及阀座的运行结构示意图；

图6是根据本发明实施例的第四种可选的分离器的控制方法的流程框图；

图7是根据本发明实施例的一种可选的分离器的控制装置的结构框图；

图8是根据本发明实施例的一种可选的分离器的控制装置的获取单元的结构框图；

图9是根据本发明实施例的一种可选的分离器的控制装置的获取单元的第一确定子单元的结构框图；

图10是根据本发明实施例的另一种可选的分离器的控制装置的获取单元的结构框图；以及

图11是根据本发明实施例的一种可选的分离器的控制装置的控制单元的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例中提及的部分术语解释如下：

悬浮液(suspension)：固体颗粒分散于液体中，因布朗运动而不能很快下沉，此时固体分散相与液体的混合物称悬浮液。悬浮液中的固体颗粒的粒径为10³-10⁶nm，大于胶体。

粒度：颗粒的大小。通常球体颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的矿物颗粒，可将与矿物颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。有时候，在描述粉尘颗粒大小的时候也会用到。

沸腾床：又称流化床。状如沸腾液体的流态化固体颗粒层(见固体流态化)。一般，具有液体的一些特性，如对器壁有流体压力的作用、能溢流和具有粘度等。由于工作的固体物的颗粒比较小，且在流体作用下处于剧烈运动的状态，对于许多化学反应(如焙烧、催化、催化裂化等)和许多化工过程(如干燥、吸附等)的进行有利。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种分离器的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的分离器的控制方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；

步骤S104，根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；

步骤S106，控制底阀移动，以使底阀的开度值在目标开度值范围之内。

在本发明实施例中，通过采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；达到了控制底阀移动以使底阀的开度值在目标开度值范围之内的目的。解决了现有技术中的分离器采用人工调节底阀开度保持沸腾床及界面的稳定的精确性不高的技术问题。

如图2所示，本系统中的图像采集模块2负责采集固固分离器柱面的图像信息，并将图像信息传递给智能处理模块3。在界面处的柱体内放置水密封可调LED条状光源，电压可调范围为9V-15V。根据实际情况选择实际工作电压，一般在9.5V-11V之间。摄像头对准控制目标。智能处理模块3负责把图像采集模块2中传递的图像数据进行处理提取特征信息并且进行分离界面的高度识别,并进行智能判断输出步进电机控制信号。

图像采集模块2中的摄像头按一定距离对准分离器的柱面采集图像信息，采集到的图像经过智能处理模块3中提取可用于识别的图像特征，并由智能处理模块3中的位置识别模块进行位置识别，同时根据固固分离器阀门1开闭程度、进水、进料等相关参数计算出电机6需调整的数据。电机控制模块4根据电机调整数据控制电机6转动从而调整分离器的阀门1，进一步使得分离界面5的位置得到调整到规定范围内。

进一步地，如图3所示，根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围包括：

步骤S11，根据图像信息确定悬浮液的分离界面的位置，其中，分离界面为悬浮液中的浓相和稀相的交界面；

步骤S12，确定分离界面的位置相对于预设目标位置之间的方向和距离；

步骤S13，在预设关系列表中查找与方向和距离对应的目标开度值范围。

进一步地，如图4所示，根据图像信息确定悬浮液的分离界面的位置包括：

步骤S111，提取图像信息中的视频图像特征；

步骤S112，对视频图像特征进行灰度处理，得到处理后的视频图像特征；

步骤S113，根据处理后的视频图像特征确定分离界面的位置。

具体地，摄像头传出的视频图像通过灰度值转换，通过一定的算法计算确定界面位置。由于一次位置的计算过程必须在两帧间隔时间内完成，因此视频帧率要设置适当，一般设置为12-18帧/秒。

设图像由上向下对应的灰度值由左向右排列，对于不同的物料，灰度值从左到右有可能有两种情况。情况1：从小变大再变小，情况2：从大变小再变大再变小的情况。通过实际观察物料情况确定情况1或情况2。

对于情况1，设置灰度值最大值向右A处为界面；对于情况2，设置灰度值最大值向左A处为界面。

A值确定：根据误差程度及抗干扰要求适当确定，一般取值为：95-99％最大灰度值。

进一步地，根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围包括：

步骤S202，根据预设公式计算运行参数，得到底阀的目标开度值，其中，预设公式为K＝4Lsin(α/2)·[(Lsinα)/2+D]/D²，K为目标开度值，L为底阀的移动距离，α为底阀的锥角的角度值，以及D为与底阀匹配的阀座的底部直径。

具体地，以K代表底阀开度值。底阀一般呈圆台形，锥角为α；阀座上部为圆筒，直径为D(cm)，下部为圆台形，圆台锥角与底阀锥角相同。底阀及阀座运行结构如图5所示。

A为底阀关闭状态，B为底阀移动L(cm)距离后所处的位置。在B位置时，d＝Lsin(α/2)，底阀与阀座形成空隙，其面积为S(cm2)＝πLsin(α/2)((Lsinα)/2+D)；

则K＝S/(π(D/2)2)＝4Lsin(α/2)((Lsinα)/2+D)/D2。

举例：

设α＝20°，D＝32mm，则K＝0.01L2+0.22L；

则L＝3.87cm时，K＝1，即当阀芯与阀座间隙的环形面积等于排料管面积时，阀门的开度为100％。

当L＝0.5cm时，K＝11％；

当L＝0.6cm时，K＝13.2％；

当L＝0.7cm时，K＝15.4％；

当L＝0.8cm时，K＝17.6％；

当L＝1.3cm时，K＝28.6％；

当L＝1.8cm时，K＝39.6％；

当L＝2.3cm时，K＝50.6％；

当L＝2.5cm时，K＝55％。

智能判断：令C(mm)＝(界面实际位置—界面控制目标)，令底阀开度为K(％)。

一般判断逻辑为：

当C<-35mm时，K＝10-12％；

当C<-10mm且C>＝-35时，K＝12-14％；

当C<-5mm且C>＝-10时，K＝14-16％；

当C<0mm且C>＝-5时，K＝16-18％；

当C<5mm且C>＝0时，K＝26-30％；

当C<10mm且C>＝5时，K＝37-40％；

当C<15mm且C>＝10时，K＝48-52％；

当C>＝15时，K>＝55％。

进一步地，如图6所示，控制底阀移动，以使底阀的开度值在目标开度值范围之内包括：

步骤S302，获取目标开度值范围之内的目标开度值；

步骤S304，将目标开度值转换为电机的转动参数；

步骤S304，通过转动参数驱动电机控制底阀移动。

智能处理模块3根据步进电机参数将K值转换为电机6的转动数据，并将该数据传送至电机控制模块4控制电机6运转以调节阀门1的开度。

在本发明实施例中，通过采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；达到了控制底阀移动以使底阀的开度值在目标开度值范围之内的目的。解决了现有技术中的分离器采用人工调节底阀开度保持沸腾床及界面的稳定的精确性不高的技术问题。

实施例2

根据本发明实施例的另一个实施例，还提供了一种分离器的控制装置，如图7所示，包括：采集单元10、获取单元20和控制单元30，采集单元10用于采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；获取单元20用于根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；控制单元30用于控制底阀移动，以使底阀的开度值在目标开度值范围之内。

在本实施例中，采集单元10即为本系统中的图像采集模块2，获取单元20即为本系统中的智能处理模块3，控制单元30即为本系统中的电机控制模块4。

图像采集模块2负责采集固固分离器柱面的图像信息，并将图像信息传递给智能处理模块3。在界面处的柱体内放置水密封可调LED条状光源，电压可调范围为9V-15V。根据实际情况选择实际工作电压，一般在9.5V-11V之间。摄像头对准控制目标。智能处理模块3负责把图像采集模块2中传递的图像数据进行处理提取特征信息并且进行分离界面的高度识别,并进行智能判断输出步进电机控制信号。

图像采集模块2中的摄像头按一定距离对准分离器的柱面采集图像信息，采集到的图像经过智能处理模块3中提取可用于识别的图像特征，并由智能处理模块3中的位置识别模块进行位置识别，同时根据固固分离器阀门1开闭程度、进水、进料等相关参数计算出电机6需调整的数据。电机控制模块4根据电机调整数据控制电机6转动从而调整分离器的阀门1，进一步使得分离界面5的位置得到调整到规定范围内。

进一步地，如图8所示，获取单元20包括：第一确定子单元21、第二确定子单元22和查找子单元23，第一确定子单元21用于根据图像信息确定悬浮液的分离界面的位置，其中，分离界面为悬浮液中的浓相和稀相的交界面；第二确定子单元22用于确定分离界面的位置相对于预设目标位置之间的方向和距离；查找子单元23用于在预设关系列表中查找与方向和距离对应的目标开度值范围。

进一步地，如图9所示，第一确定子单元21包括：提取模块211、处理模块212和确定模块213，提取模块211用于提取图像信息中的视频图像特征；处理模块212用于对视频图像特征进行灰度处理，得到处理后的视频图像特征；确定模块213，用于根据所述处理后的视频图像特征确定所述分离界面的位置。

具体地，摄像头传出的视频图像通过灰度值转换，通过一定的算法计算确定界面位置。由于一次位置的计算过程必须在两帧间隔时间内完成，因此视频帧率要设置适当，一般设置为12-18帧/秒。

设图像由上向下对应的灰度值由左向右排列，对于不同的物料，灰度值从左到右有可能有两种情况。情况1：从小变大再变小，情况2：从大变小再变大再变小的情况。通过实际观察物料情况确定情况1或情况2。

对于情况1，设置灰度值最大值向右A处为界面；对于情况2，设置灰度值最大值向左A处为界面。

进一步地，如图10所示，获取单元20还包括：计算子单元24，计算子单元24用于根据预设公式计算运行参数，得到底阀的目标开度值，其中，预设公式为K＝4Lsin(α/2)·[(Lsinα)/2+D]/D²，K为目标开度值，L为底阀的移动距离，α为底阀的锥角的角度值，以及D为与底阀匹配的阀座的底部直径。

具体地，具体地，以K代表底阀开度值。底阀一般呈圆台形，锥角为α；阀座上部为圆筒，直径为D(cm)，下部为圆台形，圆台锥角与底阀锥角相同。底阀及阀座运行结构如图5所示。

A为底阀关闭状态，B为底阀移动L(cm)距离后所处的位置。在B位置时，d＝Lsin(α/2)，底阀与阀座形成空隙，其面积为S(cm2)＝πLsin(α/2)((Lsinα)/2+D)；

则K＝S/(π(D/2)2)＝4Lsin(α/2)((Lsinα)/2+D)/D2。

进一步地，如图11所示，控制单元30包括：获取子单元31、转换子单元32和控制子单元33，获取子单元31用于获取目标开度值范围之内的目标开度值；转换子单元32用于将目标开度值转换为电机的转动参数；控制子单元33用于通过转动参数驱动电机控制底阀移动。

智能处理模块3根据步进电机参数将K值转换为电机6的转动数据，并将该数据传送至电机控制模块4控制电机6运转以调节阀门1的开度。

在本发明实施例中，通过采集分离器中的悬浮液的图像信息和分离器的运行参数；根据图像信息或运行参数得到分离器的底阀的目标开度值范围；达到了控制底阀移动以使底阀的开度值在目标开度值范围之内的目的。解决了现有技术中的分离器采用人工调节底阀开度保持沸腾床及界面的稳定的精确性不高的技术问题。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。