1.一种节能环保的金属模具生产线降温除湿系统,其特征在于:包括吸附式制冷系统、无泵降温除湿净化系统、转轮除湿再生系统和自动补水系统,所述转轮除湿再生系统设置在无泵降温除湿净化系统顶部;
所述吸附式制冷系统包括第一吸附床(1-1)、第二吸附床(1-2)、冷凝器(1-3)、蒸发器(1-4)、第一四通换向阀(1-5)、第二四通换向阀(1-10)、第一真空阀(1-6)、第二真空阀(1-
7)、第三真空阀(1-8)、第四真空阀(1-9)、第一流量调节阀(1-11)和第二流量调节阀(1-
12),所述第一吸附床(1-1)和第二吸附床(1-2)并排设置在中间位置处,所述冷凝器(1-3)设置在第一吸附床(1-1)和第二吸附床(1-2)的上方,所述蒸发器(1-4)设置在第一吸附床(1-1)和第二吸附床(1-2)的下方,所述第一四通换向阀(1-5)设置在冷凝器(1-3)与第一吸附床(1-1)和第二吸附床(1-2)之间,所述第二四通换向阀(1-10)设置在蒸发器(1-4)与第一吸附床(1-1)和第二吸附床(1-2)之间,所述第一真空阀(1-6)设置在第一吸附床(1-1)与蒸发器(1-4)之间,所述第二真空阀(1-7)设置在第二吸附床(1-2)与蒸发器(1-4)之间,所述第三真空阀(1-8)设置在第一吸附床(1-1)与冷凝器(1-3)之间,所述第四真空阀(1-9)设置在第二吸附床(1-2)与冷凝器(1-3)之间;所述第二流量调节阀(1-12)的一端接有用于连接到金属模具生产线产生的废热水源的废热水源接口管(1-13),所述第二流量调节阀(1-
12)的另一端与第一流量调节阀(1-11)的一端连接,且与第二四通换向阀(1-10)的一个入口端连接;所述第一流量调节阀(1-11)的另一端与冷凝器(1-3)的冷却水出口连接,所述第二四通换向阀(1-10)的另一个入口端连接有冷却水输入管(1-14),所述第二四通换向阀(1-10)的两个出口端分别与第一吸附床(1-1)的入口端和第二吸附床(1-2)的入口端连接,所述第一吸附床(1-1)的出口端和第二吸附床(1-2)的出口端分别与第一四通换向阀(1-5)的两个入口端连接,所述第一四通换向阀(1-5)的一个出口端连接冷却后废水输出管(1-
15),所述第一四通换向阀(1-5)的另一个出口端与冷凝器(1-3)的入口端连接;所述第一真空阀(1-6)的两端分别与第一吸附床(1-1)和蒸发器(1-4)连接,所述第二真空阀(1-7)两端分别与第二吸附床(1-2)和蒸发器(1-4)连接,所述第三真空阀(1-8)两端分别与第一吸附床(1-1)和冷凝器(1-3)连接,所述第四真空阀(1-9)两端分别与第二吸附床(1-2)和冷凝器(1-3)连接;
所述无泵降温除湿净化系统包括依次设置的新风引入口(2-1)、空气过滤器(2-2)、文丘里管(2-3)、降温填料(2-5)、转轮除湿机(2-6)、半导体制冷片(2-8)、挡水板(2-9)、送风机(2-10)和出风口(2-11),所述文丘里管(2-3)的喉部设置有喉部吸管(2-4),所述转轮除湿机(2-6)连接有电机(2-7),所述降温填料(2-5)的底部设置有第一接水盘(2-12),所述第一接水盘(2-12)的底部连接有第一回水管(2-14),所述挡水板(2-9)的底部设置有第二接水盘(2-13),所述第二接水盘(2-13)的底部连接有第二回水管(2-15);
所述转轮除湿再生系统包括依次设置的室内回风口(3-1)、回风预热区(3-2)、辅助电加热器(3-3)、分隔板(3-4)、回风机(3-6)和排风口(3-7),所述回风预热区(3-2)设置在半导体制冷片(2-8)的热端上部,所述分隔板(3-4)的底部设置有位于转轮除湿机(2-6)顶部的转轮再生区(3-5);
所述自动补水系统包括储水池(4-1)和设置在储水池(4-1)内的浮球阀补水装置(4-
8),所述浮球阀补水装置(4-8)上连接有浮球(4-9),所述喉部吸管(2-4)下部伸入储水池(4-1)内,所述储水池(4-1)的一侧上部连接有回水输送管(4-2),所述回水输送管(4-2)与第一回水管(2-14)和第二回水管(2-15)均连接,所述储水池(4-1)的另一侧上部设置有溢水管(4-7),所述储水池(4-1)的底部设置有与浮球阀补水装置(4-8)连接的补水管(4-3),所述补水管(4-3)上设置有补水阀(4-4),所述补水管(4-3)与蒸发器(1-4)的冷冻供水口连接,所述储水池(4-1)的下部设置有冷冻回水管(4-5),所述冷冻回水管(4-5)上设置有回水阀(4-6),所述冷冻回水管(4-5)与蒸发器(1-4)的冷冻回水口连接。
2.按照权利要求1所述的一种节能环保的金属模具生产线降温除湿系统,其特征在于:所述降温填料(2-5)为CELdek填料。
3.按照权利要求1所述的一种节能环保的金属模具生产线降温除湿系统,其特征在于:所述回水输送管(4-2)内设置有回水过滤器(4-10)。
4.按照权利要求1所述的一种节能环保的金属模具生产线降温除湿系统,其特征在于:还包括降温除湿自动控制系统,所述降温除湿自动控制系统包括降温除湿控制器(5-1)以及与降温除湿控制器(5-1)相接的热水源温度控制器(5-2)和计算机(5-3),所述热水源温度控制器(5-2)的输入端接有设置在冷凝器(1-3)冷却水出口处的冷却水温度传感器(5-4)和设置在废热水源接口管(1-13)上的热水源温度传感器(5-5),所述第一流量调节阀(1-
11)和第二流量调节阀(1-12)均与热水源温度控制器(5-2)的输出端连接;所述降温除湿控制器(5-1)的输入端接有设置在第一吸附床(1-1)的出口端的第一气体流量传感器(5-8)和第一水流量传感器(5-9),以及设置在第二吸附床(1-2)的出口端的第二气体流量传感器(5-11)和第二水流量传感器(5-10),所述第一四通换向阀(1-5)、第二四通换向阀(1-10)、第一真空阀(1-6)、第二真空阀(1-7)、第三真空阀(1-8)和第四真空阀(1-9)均与降温除湿控制器(5-1)的输出端连接,所述降温除湿控制器(5-1)的输出端还接有用于驱动电机(2-
7)的电机驱动器(5-6)和用于驱动半导体制冷片(2-8)的半导体制冷片驱动器(5-7),所述电机(2-7)与电机驱动器(5-6)的输出端连接,所述半导体制冷片(2-8)与半导体制冷片驱动器(5-7)的输出端连接。
5.一种利用如权利要求4所述系统进行金属模具生产线降温除湿的方法,其特征在于,该方法的具体过程为:金属模具生产线产生的废热水源与吸附式制冷系统中冷凝器(1-3)的冷却水出口的水进行混合,为吸附式制冷系统提供热源,吸附式制冷系统所产生的冷冻水输出给自动补水系统的储水池(4-1);自动补水系统的储水池(4-1)为无泵降温除湿净化系统提供所需冷冻水,室外新风进入无泵降温除湿净化系统进行降温除湿后,输入到金属模具生产线车间内;金属模具生产线车间内产生的回风进入转轮除湿再生系统的转轮再生区(3-5),为转轮除湿再生系统提供热量进行再生,使无泵降温除湿净化系统的转轮除湿机(2-6)获得持续除湿能力,释放热量后的回风再由转轮除湿再生系统的回风机(3-6)排出室外;
其中,吸附式制冷系统的具体工作过程为:所述热水源温度控制器(5-2)调节第一流量调节阀(1-11)和第二流量调节阀(1-12)的开度,使从冷凝器(1-3)的冷却水出口输出的冷却水与从输入废热水源接口管(1-13)的金属模具生产线产生的废热水源混合后,水温稳定在温度T;进行第一吸附床(1-1)脱附再生、第二吸附床(1-2)吸附制冷的第一循环和第一吸附床(1-1)吸附制冷、第二吸附床(1-2)脱附再生的第二循环的切换循环,向金属模具生产线供应冷却用水,并向储水池(4-1)输出冷冻水,向储水池(4-1)输出的冷冻水通过补水管(4-3)进入储水池(4-1);所述第一吸附床(1-1)脱附再生、第二吸附床(1-2)吸附制冷的第一循环和第一吸附床(1-1)吸附制冷、第二吸附床(1-2)脱附再生的第二循环的切换循环的具体过程为:所述降温除湿控制器(5-1)控制第一四通换向阀(1-5)和第二四通换向阀(1-
10),使混合后温度为T的废热水源从第二四通换向阀(1-10)与第二流量调节阀(1-12)连接的入口端进入第二四通换向阀(1-10),再从第二四通换向阀(1-10)与第一吸附床(1-1)的入口端连接的出口端接入第一吸附床(1-1)进行脱附再生,第一吸附床(1-1)脱附再生产生的废水从第一四通换向阀(1-5)与第一吸附床(1-1)连接的入口端进入第一四通换向阀(1-
5),再从第一四通换向阀(1-5)与冷却后废水输出管(1-15)连接的出口端进入冷却后废水输出管(1-15)并排出,同时,所述降温除湿控制器(5-1)控制第二真空阀(1-7)和第三真空阀(1-8)打开,使从冷却水输入管(1-14)输入的冷却水从第二四通换向阀(1-10)与冷却水输入管(1-14)连接的入口端进入第二四通换向阀(1-10),再从第二四通换向阀(1-10)与第二吸附床(1-2)的入口端连接的出口端进入第二吸附床(1-2)中,带走第二吸附床(1-2)进行吸附制冷后所放出的热量,并从第一四通换向阀(1-5)与第二吸附床(1-2)连接的入口端进入第一四通换向阀(1-5),再从第一四通换向阀(1-5)与冷凝器(1-3)的入口端连接的出口端进入冷凝器(1-3)带走冷凝热;当第一气体流量传感器(5-8)检测到第一吸附床脱附产生的制冷剂蒸气量为零时,第一吸附床(1-1)的脱附再生过程完成,所述降温除湿控制器(5-1)控制第二真空阀(1-7)和第三真空阀(1-8)关闭,并控制第二四通换向阀(1-10)进行切换,第一真空阀(1-6)、第二真空阀(1-7)、第三真空阀(1-8)和第四真空阀(1-9)均处于关闭状态,从冷却水输入管(1-14)输入的冷却水从第二四通换向阀(1-10)与冷却水输入管(1-14)连接的入口端进入第二四通换向阀(1-10),再从第二四通换向阀(1-10)与第一吸附床(1-1)的入口端连接的出口端进入第一吸附床(1-1)中,同时,温度为T的废热水源从第二四通换向阀(1-10)与第二流量调节阀(1-12)连接的入口端进入第二四通换向阀(1-10),再从第二四通换向阀(1-10)与第二吸附床(1-2)的入口端连接的出口端接入第二吸附床(1-
2),当第一水流量传感器(5-9)检测到第一吸附床(1-1)的出口端水流量为零,且第二水流量传感器(5-10)检测到第二吸附床(1-2)的出口端水流量为零时,所述降温除湿控制器(5-
1)控制第一四通换向阀(1-5)进行切换,并控制第一真空阀(1-6)和第四真空阀(1-9)打开,第一吸附床(1-1)与蒸发器(1-4)相连,进行吸附制冷,吸附制冷后产生的热量被冷却水吸收并从第一四通换向阀(1-5)与第一吸附床(1-1)连接的入口端进入第一四通换向阀(1-
5),再从第一四通换向阀(1-5)与冷凝器(1-3)的入口端连接的出口端进入冷凝器(1-3)带走冷凝热,第二吸附床(1-2)与冷凝器(1-3)相连,进行脱附再生,脱附再生后产生的冷却废水从第一四通换向阀(1-5)与第二吸附床(1-2)连接的入口端进入第一四通换向阀(1-5),再从第一四通换向阀(1-5)与冷却后废水输出管(1-15)连接的出口端进入冷却后废水输出管(1-15)并排出,当第二气体流量传感器(5-11)检测到第二吸附床(1-2)脱附产生的制冷剂蒸气量为零时,脱附再生完成,第二吸附床(1-2)的脱附再生过程完成,返回第一吸附床(1-1)脱附再生、第二吸附床(1-2)吸附制冷的第一循环;
其中,无泵降温除湿净化系统的具体工作过程为:室外新风经空气过滤器(2-2)初步净化后通过文丘里管(2-3)提高风速,在文丘里管(2-3)的喉部通过喉部吸管(2-4)引射储水池(4-1)中的水,使水进入文丘里管(2-3)中与新风实现气水混合和热湿交换,并在填料(2-
5)处进一步实现降温与净化,处理后的空气通过转轮除湿机(2-6)进行升温除湿,再进入半导体制冷片(2-8)冷端空间进行等湿降温,后经挡水板(2-9)分离出空气中携带的水滴,最后低温干燥的新风经送风机(2-10)通过出风口(2-11)进入风管,再进入金属模具生产线车间中;填料(2-5)处产生的水进入第一接水盘(2-12)内,并通过第一回水管(2-14)和回水输送管(4-2)进入储水池(4-1);挡水板(2-9)处产生的水进入第二接水盘(2-13)内,并通过第二回水管(2-15)和回水输送管(4-2)进入储水池(4-1);
其中,转轮除湿再生系统的具体工作过程为:室内回风从室内回风口(3-1)进入回风预热区(3-2),经半导体制冷片(2-8)的热端对回风进行加热,再经过辅助电加热器(3-3)进行辅助加热,在分隔板(3-4)的作用下使回风进入转轮再生区(3-5),使转轮除湿机(2-6)获得持续除湿能力,释放热量后的回风再在回风机(3-6)的作用下经排风口(3-7)排出室外;
其中,自动补水系统的具体工作过程为:当浮球阀补水装置(4-8)检测到储水池(4-1)内的水位低于预设水位值时,蒸发器(1-4)的冷冻供水通过补水管(4-3)进入储水池(4-1),并通过喉部吸管(2-4)供给无泵降温除湿净化系统,无泵降温除湿净化系统的填料(2-5)处产生的水进入第一接水盘(2-12)内,并通过第一回水管(2-14)进入回水输送管(4-2),再进入储水池(4-1);无泵降温除湿净化系统的挡水板(2-9)处产生的水进入第二接水盘(2-13)内,并通过第二回水管(2-15)进入回水输送管(4-2),再进入储水池(4-1);同时,储水池(4-
1)内的水还通过冷冻回水管(4-5)进入蒸发器(1-4),使蒸发器(1-4)持续不断产生冷冻水;
当储水池(4-1)内的水位高于预设水位值时,通过溢水管(4-7)溢出。
6.按照权利要求5所述的方法,其特征在于:所述温度T的取值为65℃;所述吸附式制冷系统的具体工作过程中,所述热水源温度控制器(5-2)调节第一流量调节阀(1-11)和第二流量调节阀(1-12)的开度,使从冷凝器(1-3)的冷却水出口输出的冷却水与从输入的废热水源接口管(1-13)金属模具生产线产生的废热水源混合后,水温稳定在65℃,采用BP神经网络控制的方法,具体过程为:
步骤一、数据采集及传输:冷却水温度传感器(5-4)对冷凝器(1-3)的冷却水出口输出的冷却水温度进行实时检测并将检测到的冷却水温度信号输出给热水源温度控制器(5-
2),热水源温度传感器(5-5)对金属模具生产线产生的废热水源温度进行实时检测并将检测到的热水源温度信号输出给热水源温度控制器(5-2);
步骤二、数据处理:热水源温度控制器(5-2)将冷却水温度信号和热水源温度信号输入预先构建的三层BP神经网络中,输出对第一流量调节阀(1-11)的开度的控制信号和对第二流量调节阀(1-12)的开度的控制信号,调节第一流量调节阀(1-11)和第二流量调节阀(1-
12)的开度,使从冷凝器(1-3)的冷却水出口输出的冷却水与从输入的废热水源接口管(1-
13)金属模具生产线产生的废热水源混合后,水温稳定在65℃。
7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于:步骤二中所述预先构建三层BP神经网络的具体过程为:
步骤A、保持输入废热水源接口管(1-13)内的废热水源温度为80℃不变,并保持第二流量调节阀(1-12)的开度不变,通过冷却水温度传感器(5-4)检测冷凝器(1-3)冷却水出口处的冷却水温度,当冷却水温度为37℃时调节第一流量调节阀(1-11)的开度,使混合后的水温为65℃,并将此时的废热水源温度、第一流量调节阀(1-11)的开度、冷却水温度和第二流量调节阀(1-12)的开度这一组数据记录到数据库中;然后,冷却水温度每增加或减少Δt℃,就再调节第一流量调节阀(1-11)的开度,使混合后的热水温度为65℃,并将每个冷却水温度下的废热水源温度、第一流量调节阀(1-11)的开度、冷却水温度和第二流量调节阀(1-
12)的开度这一组数据记录到数据库中,直至冷却水温度根据步长Δt℃逐步增加到50℃且逐步减少到23℃;
步骤B、根据步骤A记录到数据库中的数据,使冷凝器(1-3)冷却水出口处的冷却水温度取遍步骤A的数据库中记录的所有温度,且每取一个温度,就保持冷却水温度不变,并保持对应的第一流量调节阀(1-11)的开度不变,通过热水源温度传感器(5-5)检测废热水源接口管(1-13)内的废热水源温度,当废热水源温度为80℃时调节第二流量调节阀(1-12)的开度,使混合后的水温为65℃,并将此时的废热水源温度、第一流量调节阀(1-11)的开度、冷却水温度和第二流量调节阀(1-12)的开度这一组数据记录到数据库中;然后,废热水源温度每增加或减少Δt℃,就再调节第二流量调节阀(1-12)的开度,使混合后的水温为65℃,并将每个冷却水温度下的废热水源温度、第一流量调节阀(1-11)的开度、冷却水温度和第二流量调节阀(1-12)的开度这一组数据记录到数据库中,直至冷却水温度根据步长Δt℃逐步增加到90℃且逐步减少到70℃;
步骤C、将步骤A数据库中记录的数据与步骤B数据库中记录的数据进行综合,得到一组数据,该组数据中包括废热水源温度、第一流量调节阀(1-11)的开度、冷却水温度和第二流量调节阀(1-12)的开度的对应数据;
步骤D、建立隐含层神经元数目可变的三层BP神经网络:热水源温度控制器(5-2)以废热源水温度和冷却水温度作为BP神经网络的输入,输入层节点数n1为2个,以第一流量调节阀(1-11)的开度和第二流量调节阀(1-12)的开度作为BP神经网络的输出,输出层节点数n3为2个,根据公式 确定所述三层BP网络的隐含层节点数n2,建立三层BP神经网络;其中,取a为1~10的自然数;
步骤E、训练各个不同隐含层节点数的三层BP神经网络,具体过程为:步骤E1、热水源温度控制器(5-2)将步骤C中得到的热源水温度和冷却水温度数据作为三层BP神经网络的输入,并以热源水温度和冷却水温度对应的第一流量调节阀(1-11)的开度和第二流量调节阀(1-12)的开度作为BP神经网络的输出,构建训练样本;
步骤E2、计算机对取a为1~10的自然数时所对应的不同隐含层节点数的三层BP神经网络进行训练,且在进行训练的过程中调用改进的细菌觅食优化算法对三层BP神经网络的权值W和阈值B进行优化,得到各个不同隐含层节点数时权值W和阈值B最优的训练好的三层BP神经网络;
步骤F、确定出基于改进的细菌觅食优化算法优化的三层BP神经网络模型,具体过程为:
步骤F1、计算机调用网络误差计算模块计算步骤E2中各个不同隐含层节点数时权值W和阈值B最优的训练好的三层BP神经网络对应的网络误差;
步骤F2、选择出网络误差最小的隐含层节点数的权值W和阈值B最优的三层BP神经网络,确定为训练好的三层BP神经网络,并将其定义为基于改进的细菌觅食优化算法优化的BP神经网络模型。
8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤A和步骤B中所述Δt的取值为0.02,步骤D中所述n2的取值为10。
9.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤E2在进行训练的过程中调用改进的细菌觅食优化算法对三层BP神经网络的权值W和阈值B进行优化的具体过程为:步骤E201、初始化细菌觅食优化算法参数:所述细菌觅食优化算法参数包括细菌菌群中与三层BP神经网络的权值W和阈值B相对应的细菌总数S、三层BP神经网络的权值W和阈值B的搜索工作维度p、三层BP神经网络的权值W和阈值B的趋化次数Nc、趋化过程中三层BP神经网络的权值W和阈值B单向运动的最大步数NS、三层BP神经网络的权值W和阈值B的复制次数Nre,、三层BP神经网络的权值W和阈值B的学习次数Ned、三层BP神经网络的权值W和阈值B的最大趋化步长Cmax和三层BP神经网络的权值W和阈值B的最小趋化步长Cmin;
步骤E202、初始化菌群位置:采用随机初始化的方法并按照公式X=Xmin+rand×(Xmax-Xmin)在p维空间初始化S个点作为细菌的初始化位置;其中,Xmin为优化区间的最小值,Xmax为优化区间的最大值,X为细菌的初始化位置,rand为均匀分布在[0,1]区间的随机数;
步骤E203、适应度值更新:按照公式
计算各个细菌的适
应度值;其中,dattract为细菌与细菌之间引力的深度,wattract为细菌与细菌之间引力的宽度,hrepellent细菌与细菌之间斥力的高度,wrepellent为细菌与细菌之间斥力的宽度,P(i,j,k,l)为细菌i在第j次趋向性操作、第k次复制操作和第l次迁徙操作后的位置,P(1:S,j,k,l)为当前个体P(i,j,k,l)的邻域内的一个随机位置,JCC(i,j,k,l)为细菌i在第j次趋向性操作、第k次复制操作和第l次迁徙操作后的适应度值;
步骤E204、设置循环变量的参数:其中趋化循环次数j为1~Nc,复制循环次数k为1~Nre,迁徙循环次数l为1~Ned;
步骤E205、进入趋化循环,进行趋化操作,具体方法为:步骤E20501、将细菌i重新赋值为i+1,判断细菌i的规模是否小于细菌规模S,当小于时执行步骤E20502,当不小于时跳转执行步骤E20512;
步骤E20502、计算细菌i的适应度值;
步骤E20503、细菌i在随机产生的方向上翻转一个单位步长;
步骤E20504、令j初始化为1;
步骤E20505、计算新位置上细菌i的适应度值;
步骤E20506、判断j是否小于最大步数Nc,当小于时执行步骤E20507,当不小于时跳转执行步骤E20501;
步骤E20507、将j的重新赋值为j+1;
步骤E20508、判断新位置上细菌i的适应度值是否改变,当改变时执行步骤E20509,当没有改变时令j=NS,并跳转执行步骤E20506;
步骤E20509、更新细菌i的适应度值;
步骤E20510、细菌种群在翻转的方向上继续游动;
步骤E20511、跳转执行步骤E20505,继续循环,直至步骤E20501中i的取值等于S为止;
步骤E20512、趋化操作结束;
步骤E206、进入复制循环,进行复制操作,具体方法为:步骤E20601、将细菌i重新赋值为i+1,判断细菌i的规模是否小于细菌规模S,当小于时执行步骤E20602,当不小于时跳转执行步骤E20606;
步骤E20602、计算细菌在上次复制操作循环中经过的所有位置的适应度之和,并定义为健康度值;
步骤E20603、按照健康度值的优劣将细菌进行排序;
步骤E20604、跳转执行步骤E20601;
步骤E20605、淘汰健康度差的 个细菌,剩余的 个细菌各自分裂出一个与自己完全相同的新个体;
步骤E20606、复制操作结束;
步骤E207、进入迁徙循环,进行迁徙操作,具体方法为:对菌群中的每个细菌生成一个随机概率,并将它与固定迁徙概率Ped进行比较,当小于Ped时就进行细菌迁徙,在解空间内按照公式X=Xmin+rand×(Xmax-Xmin)初始化;
步骤E208、判断趋化循环、复制循环和迁徙循环的循环次数是否已达到设置值,当达到时,循环结束,通过适应度值比较菌群中发现的最优细菌,选择出最优的作为全局最优解,并将结果输出,否则,继续循环执行步骤E205~步骤E208,直到趋化循环、复制循环和迁徙循环的循环次数已达到设置值。