本技术涉及闪蒸器闪蒸模型，尤其涉及一种基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建方法及相关设备。

  1、闪蒸是一种通过节流阀的减压作用，使过热液体部分汽化而实现溶液浓缩的一种单元操作，该操作大范围的应用于有色冶金、化工、能源利用、食品等领域。

  2、闪蒸模型能够准确反应闪蒸器内料液的动态特性，为闪蒸过程的优化控制奠定基础。

  3、但是在一些工厂中，为了节约生产所带来的成本、提高能源利用率、保证产品质量，工业现场多采用由多个闪蒸器串联构成的多级闪蒸过程(参考图2)。每级闪蒸器都通过节流阀对料液实施降压操作，使其沸点降低，那么料液温度就高于降压后的料液沸点，从而变成了过热液体，然后在分离室中迅速汽化，并进行气液分离，实现对料液的浓缩。分离出的水蒸气可为其他工序供热以进行能源再利用，分离出的料液排至下级闪蒸器继续浓缩。

  4、但是，有关技术中都是建立单个闪蒸器的一致性模型，经过串联获得多级闪蒸过程的一致性级联模型，因此，也就是没有能够准确反映多级闪蒸器中各闪蒸器内料液自蒸发特性的闪蒸模型。

  5、因为在多级闪蒸器中，闪蒸原液从1级闪蒸器进入，依次经过2级闪蒸器、3级闪蒸器、4级闪蒸器，在5级闪蒸器出料。沿着料液流动方向料液的密度逐级升高、料液的温度逐级降低、各级闪蒸器的压力也逐级降低。因此，多级闪蒸过程中各级闪蒸内料液的密度、蒸水量、饱和温度、汽室压力等与闪蒸自蒸发紧密关联的状态各不相同，这就会导致各级闪蒸器的自蒸发状态呈现出个性化差异，然而，有关技术中的一致性闪蒸级联模型无法准确反映各级闪蒸器内的自蒸发现象，也就无法准确描述闪蒸过程的输入输出关系。这可能会引起模型预测结果与真实的情况存在比较大偏差，进而影响基于该一致性模型所做决策的可靠性，甚至导致资源浪费、生产的全部过程不稳定，以及系统故障等问题。

  1、本技术提供了一种基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建方法及相关设备，用于准确地描述各级闪蒸器内料液的自蒸发行为，精准地反映多级闪蒸过程的动态特性，提高多级闪蒸模型的精度，为工业现场的优化控制提供较为可靠的决策依据。

  2、第一方面，本技术提供了一种基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建方法，包括：

  3、基于物料平衡原理建立闪蒸器的一致性闪蒸模型，并基于预设闪蒸层级数级联一致性闪蒸模型得到多级一致性闪蒸模型；

  8、在上述实施例中，通过构建关系函数，明确了蒸水量与压降正相关、与料液密度负相关的定量关系。这一关系函数最大限度地考虑了多级闪蒸过程中各级闪蒸器的自蒸发状态差异，能够准确地描述各级闪蒸器内料液的自蒸发行为，精准地反映多级闪蒸过程的动态特性。基于该关系函数，能轻松实现对多级闪蒸过程的精细化描述和预测，为工业现场的优化控制提供较为可靠的决定依据，同时，还构建了忽略不同密度溶液混合而造成的体积变化的简化函数，可以在保证模型精度的同时，减小计算复杂度，提高模型的实用性。

  9、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，构建关系函数，关系函数中蒸水量与压降正相关、与料液的密度负相关的步骤，具体包括：

  10、构建关系函数，关系函数中蒸水量为压降与压降因子的乘积与料液的密度与料液密度因子的乘积的比值。

  11、在上述实施例中，将蒸水量表示为压降与压降因子的乘积与料液密度与料液密度因子的乘积的比值，定量描述了压降和料液密度对蒸水量的影响程度，体现了它们之间的相关性。这种表示方式能更准确地反映多级闪蒸过程中各个影响因素之间的内在联系，通过合理设置压降因子和料液密度因子的数值，可以灵活调节压降和料液密度在关系函数中的权重，使得模型能更准确地反映实际的多级闪蒸过程。

  12、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，联立多级一致性闪蒸模型、简化函数、关系函数得到多级闪蒸模型的步骤之后，方法还包括：

  13、在预设迭代次数内调整所有压降因子和料液密度因子的数值，并获取多级闪蒸模型计算得到的模拟数据与实际数据之间的差异；

  15、在上述实施例中，通过在预设迭代次数内调整压降因子和料液密度因子的数值，并比较模型计算结果与实际数据之间的差异，实现了对多级闪蒸模型参数的动态优化。这种迭代优化方法能够自适应地搜索最优的模型参数组合，使得模型的模拟结果最大限度地接近真实的情况，达到全局最优解，这一迭代优化过程，能大大的提升多级闪蒸模型的精度，使其能够更准确地反映/描述闪蒸过程中料液行为。

  16、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，构建关系函数，关系函数中蒸水量与压降正相关、与料液的密度负相关的步骤，具体包括：

  17、构建关系函数，关系函数中蒸水量为压降函数与料液的密度函数的比值，压降函数由压降与压降系数的乘积，并对乘积增加一个压降常数确定，料液的密度函数由料液的密度与料液密度系数的乘积，并对乘积增加一个料液密度常数确定。

  18、在上述实施例中，在原有的压降系数和料液密度系数的基础上，增加常数项可以在不改变函数整体形式的前提下，对压降函数和料液密度函数的输出结果进行微调。这种微调能够补偿由于模型简化和参数估计带来的误差，使得关系函数能更准确地描述多级闪蒸过程中蒸水量与压降和料液密度之间的关系。

  19、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，联立多级一致性闪蒸模型、简化函数、关系函数得到多级闪蒸模型的步骤之后，方法还包括：

  20、在预设迭代次数内调整所有压降系数、压降常数、料液密度系数和料液密度常数的数值，并获取多级闪蒸模型计算得到的模拟数据与实际数据之间的差异；

  21、在差异最小时，确定所有压降系数、压降常数、料液密度系数和料液密度常数的数值。

  22、在上述实施例中，通过在预设迭代次数内调整压降系数、压降常数、料液密度系数和料液密度常数的数值，并比较模型计算结果与实际数据之间的差异，实现了对关系函数中各项参数的优化。与单独优化某一类参数相比，这种综合优化方法能够在更大的参数空间内搜索最佳参数组合，最大限度地考虑了各参数之间的相互影响和约束关系，使得模型的模拟结果与实际数据之间的差异最小化，达到整体最优，能够提升多级闪蒸模型的精度。

  23、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，基于物料平衡原理建立闪蒸器的一致性闪蒸模型的步骤，具体包括：

  24、根据料液量、入口料液质量流量、出口料液质量流量、蒸水量构建平衡方程，平衡方程为：

  26、公式中，mis为第i级闪蒸器内的料液量，为第i级闪蒸器的入口料液质量流量，为第i级闪蒸器的出口料液质量流量，为第i级闪蒸器的蒸水量；

  27、构建料液量、入口料液质量流量、出口料液质量流量的解析方程，解析方程为：

  29、公式中，为第i级闪蒸器内的料液量，为第i级闪蒸器的料液密度，为第i级闪蒸器的有效横截面积，为第i级闪蒸器的液位，为第i级闪蒸器的入口料液质量流量，为第i级闪蒸器的入口料液密度，为第i级闪蒸器的入口料液体积流量，为第i级闪蒸器的出口料液质量流量，为第i级闪蒸器的出口料液体积流量；

  32、公式中，公式中，为第i级闪蒸器的料液密度，t为时间，为第i级闪蒸器的液位，为第i级闪蒸器的有效横截面积，为第i级闪蒸器的入口料液密度，为第i级闪蒸器的入口料液体积流量，为第i级闪蒸器的出口料液体积流量，vis为第i级闪蒸器的蒸水量。

  33、在上述实施例中，平衡方程基于质量守恒定律，准确描述了多级闪蒸器内物料的动态平衡关系。通过引入料液量，可以反映闪蒸器内物料的实时存量变化；入口和出口料液质量流量则体现了物料的输入和输出过程；蒸水量的引入，考虑了闪蒸过程对物料平衡的影响。解析方程引入了料液密度、闪蒸器有效横截面积、液位、料液体积流量等关键参数，描述了多级闪蒸过程的物料特性。其中，料液密度和液位的引入，反映了料液物性和闪蒸器几何结构对物料存量的影响；入口料液密度和体积流量则决定了物料的输入速率；出口料液体积流量则体现了物料的输出过程。

  36、公式中，为第i级闪蒸器的液位，t为时间，为第i级闪蒸器的有效横截面积，为第i级闪蒸器的入口料液体积流量，为第i级闪蒸器的出口料液体积流量，vis为第i级闪蒸器的蒸水量，ρw为水的密度；

  39、公式中，为第i级闪蒸器的料液密度，t为时间，为第i级闪蒸器的有效横截面积，为第i级闪蒸器的液位，为第i级闪蒸器的入口料液体积流量，为第i级闪蒸器的入口料液密度，为第i级闪蒸器的出口料液密度，为为第i级闪蒸器的压降，为第i级闪蒸器的压降系数，为第i级闪蒸器的压降常数，为第i级闪蒸器的料液密度系数，第i级闪蒸器的料液密度常数，ρw为水的密度。

  40、在上述实施例中，在一致性闪蒸模型的基础上，进一步引入了料液密度差异忽略的简化处理。考虑到不同级闪蒸器之间的料液密度有几率存在差异，直接使用这些料液体积流量进行物料平衡计算，可能会引入误差。为了简化模型复杂度，提高计算效率，在建模过程中对这种密度差异导致的体积变化进行了适当的忽略。这种简化处理虽然牺牲了一定的精度，但却突出了模型的主要研究问题，使得物料平衡关系更加清晰和易于求解。通过合理的简化假设，可以在保证模型实用性的同时，大幅度的降低了计算量和时间成本。

  41、第二方面，本技术实施例提供了一种基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建系统，该系统包括：一个或多个处理器和存储器；

  42、该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得该基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

  43、第三方面，本技术实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当上述计算机程序产品在服务器上运行时，使得上述服务器执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

  44、第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建系统上运行时，使得上述基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

  45、能够理解地，上述第二方面提供的基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建系统、第三方面提供的计算机程序产品和第四方面提供的计算机存储介质均用于执行本技术实施例所提供的基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建方法。因此，其所能达到的有益效果可参考对应方法中的有益效果，此处不再赘述。

  46、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

  47、1、本技术提供的基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建方法，将蒸水量表示为压降与压降因子的乘积与料液密度与料液密度因子的乘积的比值，定量描述了压降和料液密度对蒸水量的影响程度，体现了它们之间的相关性。这种表示方式能更准确地反映多级闪蒸过程中各个影响因素之间的内在联系，通过合理设置压降因子和料液密度因子的数值，可以灵活调节压降和料液密度在关系函数中的权重，使得模型能更准确地反映实际的多级闪蒸过程。

  48、2、本技术提供的基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建方法，通过在预设迭代次数内调整压降因子和料液密度因子的数值，并比较模型计算结果与实际数据之间的差异，实现了对多级闪蒸模型参数的动态优化。这种迭代优化方法能够自适应地搜索最优的模型参数组合，使得模型的模拟结果最大限度地接近真实的情况，达到全局最优解，这一迭代优化过程，能大大的提升多级闪蒸模型的精度，使其能够更准确地反映/描述闪蒸过程中料液行为。

  49、3、本技术提供的基于自蒸发特性的多级闪蒸模型构建方法，通过在预设迭代次数内调整压降系数、压降常数、料液密度系数和料液密度常数的数值，并比较模型计算结果与实际数据之间的差异，实现了对关系函数中各项参数的优化。与单独优化某一类参数相比，这种综合优化方法能够在更大的参数空间内搜索最佳参数组合，最大限度地考虑了各参数之间的相互影响和约束关系，使得模型的模拟结果与实际数据之间的差异最小化，达到整体最优，能够提升多级闪蒸模型的精度。