基于层次分析和均匀设计确定板框压滤机压滤参数的方法与流程

本发明涉及板框压滤领域，具体涉及一种基于层次分析和均匀设计确定板框压滤机压滤参数的方法。

背景技术：

1、板框压滤机作为矿业、污泥、食品等行业常用的过滤分离设备，具有结构简单和较高的过滤效率等优势。影响板框压滤机产量的主要因素有泥浆密度、絮体密度、助滤剂投加量、进料时间、压滤时间、进料量、滤液总量和泥饼厚度等。这些因素的控制相对独立，但均对过滤分离效果具有重要影响。然而，随着分离目的和目标的变化，各种因素的参数趋向于动态化。并且各种因素不仅影响程度不同，还具有多因素和多水平的复杂特性，导致其重要参数的确定需要投入较高的时间和实验成本。因此，在节约操作时间的同时保证过滤分离性能，研发一种设计方法来快速精确地确定板框压滤的各种参数是十分有必要的。

2、层次分析法可通过建立层次结构模型和构造判断矩阵算出不同影响因素的优先权重，将一个复杂的多目标问题归结为最低层因素相对于总目标的相对优劣次序的排定，并依据计算阈值可设定优选因素。此外，均匀设计被认为是解决多因素和多水平问题的较好方法。相比于正交设计等其它方法，均匀设计法要求在考察范围内均匀散布实验点，使得试验次数明显减少，相关费用也随之降低。中国发明专利公开号cn 103723967a公开了一处采矿用充填胶凝材料配比决策方法，其利用均匀设计进行了充填胶凝材料配比实验，但其确定最终配比参数仍然采用传统的正交实验，正交实验需要做大量试验，每个试验都要进行不同条件的变化，需要耗费更多的资源和时间。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于层次分析和均匀设计确定板框压滤机的压滤参数的方法，该方法能降低获取板框压滤机压滤参数所需要的时间和实验成本，并间接提高板框压滤的工作效率。

2、为此，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于层次分析和均匀设计确定板框压滤机压滤参数的方法，包括以下步骤：

4、s1，初选n1个影响板框压滤机产量的因素x1、x2、x3...xn1；

5、s2，建立层次结构模型和结构分析体系，计算s1初选的n1个因素的权重值；

6、s3，将s2中n1个因素的权重值从大到小排序，并依次累加不同因素的权重值，累加和f的公式为：

7、

8、根据工程需求设定权重累加和f的阈值f，如果权重累加和f＜f，则继续计算；反之，当f≥f时，停止计算，此时，参与权重累积计算的n2个因素为优选的因素，且n1≥n2≥3；

9、s4，针对s3得到的n2个优选因素，根据板框压滤机的设备性能和絮凝小试试验确定不同因素的水平mk，其中，k≥3；

10、s5，针对步骤s3确定的n2个优选因素和步骤s4确定的水平mk，设计均匀设计表和使用表；

11、s6，根据s5设计的使用表进行板框压滤试验，获得板框压滤机产量的试验结果；

12、s7，基于s6的试验数据，通过多因素回归分析建立影响因素的回归方程，并得出最优压滤参数值。

13、其中，步骤s2包括以下分步骤：

14、s21，建立层次结构模型：

15、将单位时间出泥干重质量y作为目标层，将因素x1、x2、x3...xn1分级分类，其类别y1、y2、y3...yi作为准则层，1≤i≤n1；将所述n1个因素x1、x2、x3...xn1作为措施层；

16、s22，邀请专家组通过1-9比例标度法对目标层和准则层分别进行定量打分，包括：

17、(1)计算准则层对于目标层的相对权重w：

18、准则层y1、y2、y3...yi之间两两比较确定标度，比较结果由1-9比例标度法确定，以p(y1i)表示准则y1相对准则yi的比较结果，p(yi1)表示准则yi相对准则y1的比较结果，其中，p(y1i)*p(yi1)＝1，p(xii)＝1；

19、通过计算每一项的加权平均值得出y1、y2、y3...yi对于y的相对权重wy(y1)、wy(y2)...wy(yi)；

20、(2)计算措施层对于准则层的相对权重w：

21、措施层x1、x2、x3...xn1之间两两比较确定标度，比较结果由1-9比例标度法确定；以p(x1n1)表示措施x1相对措施xn1的比较结果，p(xn1x1)表示措施xn1相对措施x1的比较结果，其中，p(x1n1)*p(xn1x1)＝1，p(xn1n1)＝1；

22、通过计算每个元素的加权平均值得出x1、x2、x3...xn1对于yi的相对权重wyi(x1)、wyi(x2)...wyi(xn1)；

23、s23，计算因素xn1相对于目标y的相对权重，有：

24、wy(xn1)＝wy(yi)*wyi(xn1)。

25、步骤s4中烧杯絮凝实验的步骤为：

26、(1)配置不同梯度浓度的泥浆；

27、(2)配置不同种类和不同浓度的调理剂；

28、(3)将每种泥浆和每种调理剂充分混合，观察絮凝效果，并记录；

29、(4)通过实验现象估算出相关因素水平mk。

30、步骤s7包括以下分步骤：

31、s71，将所述单位时间出泥干重质量y作为因变量，将所述n2个优选因素x1、x2、x3...xn2作为自变量；

32、s72，根据s6中的试验结果建立回归方程：

33、y＝f(x1、x2、x3...xn2)；

34、s73，检验回归方程的显著性f是否≤0.01，若否，则调高水平k的个数，执行s4；若是，则方程成立，执行步骤s74；

35、s74，回归方程y＝f(x1、x2、x3...xn2)优化求解，得出最优压滤参数值。

36、在本发明的一个实施例中，s1中所述的因素包括：物料浓度、物料ph值、进料压力、进料时间、压滤压力、压滤时间、调理剂种类、调理剂用量和压滤温度。

37、在本发明的另一实施例中，s1中所述的因素包括：物料浓度、进料压力、进料时间、压滤压力、压滤时间、调理剂种类、调理剂用量和压滤温度。

38、优选的是，步骤s2所述的阈值f为0.6～0.8。

39、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

40、1.本发明通过层次分析法筛选出与产量相关性较高的相关因素，显著降低了在板框压滤重要参数确定过程中的工作量。

41、2.本发明采用均匀设计法，与采用正交设计相比，能节省四至十几倍的实验次数，不仅提高了实验效率，还显著降低了相关费用；

42、3.本发明通过较少的系统状态数据即可获得可靠性指标，有效减少了板框压滤影响因素的参数计算量；

43、4.本发明能够快速确定板框压滤的各种重要参数，能够指导类似工程的设计，间接提高了板框压滤的工作效率。

技术特征：

1.一种基于层次分析和均匀设计确定板框压滤机压滤参数的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2包括以下分步骤：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4中烧杯絮凝实验的步骤为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s7包括以下分步骤：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中所述的因素包括：物料浓度、物料ph值、进料压力、进料时间、压滤压力、压滤时间、调理剂种类、调理剂用量和压滤温度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中所述的因素包括：物料浓度、进料压力、进料时间、压滤压力、压滤时间、调理剂种类、调理剂用量和压滤温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2所述的阈值f为0.6～0.8。

技术总结
本发明提供了一种基于层次分析和均匀设计确定板框压滤机压滤参数的方法，包括：S1，初选N<subgt;1</subgt;个影响板框压滤机产量的因素；S2，建立层次结构模型和结构分析体系，计算S1初选的N<subgt;1</subgt;个因素的权重值；S3，将S2中N<subgt;1</subgt;个因素的权重值从大到小排序，依次累加不同因素的权重值；S4，针对S3得到的N<subgt;2</subgt;个优选因素，根据板框压滤机的设备性能和絮凝小试试验确定不同因素的水平M<subgt;k</subgt;；S5，针对步骤S3确定的N<subgt;2</subgt;个优选因素和步骤S4确定的水平M<subgt;k</subgt;，设计均匀设计表和使用表；S6，根据所述使用表进行板框压滤试验，获得板框压滤机产量的试验结果；S7，基于S6的试验数据，经多因素回归分析建立影响因素的回归方程，得出最优压滤参数值。

技术研发人员：黄佳音,胡保安,赵杰俊,于通
受保护的技术使用者：中交（天津）生态环保设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16