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基于物联网的塑料片材挤出机关键技术及产业化
主要技术内容: (1)提出了基于神经网络的多电平 SVPWM 控制技术,研发了基于 FPGA 技术的多电平 SVPWM 控制器,实现了塑料片材挤出装备驱动电源的高效性。采用神经网络技术,实现参考电压矢量所在区域判断及矢量作用时间计算,降低了计算量;将多电平 SVPWM 控制器集成到一片 FPGA 芯片上,为挤出装备用交流电机驱动控制提供高性能的专用 SVPWM 控制器,可以直接与通用变频器对接。 (2)提出了分离型螺杆结合 CRD 分散混合器的高速螺杆技术,提升了挤出效率及效果;研发了塑料片材挤出螺杆高频电磁感应加热装置,有效降低了挤出机运行能耗。将常规三段式螺杆设计成五段式,改变了传统螺杆直径对挤出产量的限制。在螺杆机筒外壁上缠绕电流线圈,线圈外再包覆隔热层,线圈两端连接控制线圈电流的高频电源模块;在常规加热瓦加热的基础上,通过电磁感应原理使螺杆产生热量,使得螺杆及螺杆机筒同时加热,缩短了机筒内聚合物塑化时间、降低了能耗。 (3)提出了面向塑料片材挤出成套装备运行过程的全息生产车间制造物联感知技术,开发了成套装备运行的全息感知系统。构建了 RFID-WSN 数据采集集成网络,提出了 LZM - WKPSO 优化算法,在保证覆盖率的前提下使干扰最小;借鉴昆虫协作机理,提出了基于昆虫协作机理的源节点选择概率算法,最大化降低了网络能量消耗。(4)提出了塑料片材挤出成套装备多目标柔性资源优化调度模型,研发了塑料片材挤出装备精益管控软件平台,实现了成套装备的高效能运行。建立了多目标柔性资源优化调度模型,采用重力粒子群混合优化算法进行求解。按照 SOA 思想,设计了集成平台;开发了塑料挤出成套装备运行功能模块,并与底层全息车间无缝集成,形成塑料挤出成套装备精益管控平台。 行业意义: 本项目针对高效能塑料片材挤出装备的关键技术取得了创新性成果,解决了我国塑料片材挤出装备业目前普遍存在的高能耗、高污染、低附加值、低劳动效率等问题,提升了塑料片材挤出装备的自动化与信息化水平,促进了塑料片材挤出装备的自动化、信息化深度融合;完成了塑料挤出装备产业技术上的跨越式发展,极大地推动了塑料挤出装备产业结构的优化升级,实现了产业结构由高消耗向高效率的转变。 获奖情况:2015 年获中国商联联合会科学技术进步奖特等奖。 成果的技术指标、创新性与先进性: 目前市场上还没有完全一样的同类产品出现,国外主要有德马克、克虏伯、巴顿菲尔,日本的住友重工等公司在致力于开发塑胶挤出装备产品,但是他们开发的还是将单一系统的简单组合,无法从单机与成套装备精益化管控两方面集合提高系统的能效。由于本项目是从单机关键设备能效优化设计和成套装备精益化管控能效优化设计两个方面入手,开发料挤出成套装备,产品具有能耗低、效率高等特点。综上所述,本项目产品目前拥有先入的一定优势,竞争对手在技术方面无法与本项目产品直接竞争。 本项目产品具有如下技术和性能优势: (1)螺杆的速度从同行的 100 转/分钟提高到 200 转/分钟,挤出量从类技术的 200kg/h 提升 400kg/h;挤出效率的提升导致能耗降低 10%左右;同类技术目前直径 105mm 的螺杆需要配置 115KW 左右的电机,而本项目技术只需要配置90KW 左右的电机,降低了能耗。 (2)螺杆高频感应加热装置使得加热系统能耗降低 15%左右; (4)克服了同类技术在高速混合挤出时混合效果差导致温度不均衡、色差大等问题,提高了制品的品质; (5)生产工艺数据自动数采率 95%以上; (6)生产效率提高 30%左右;优等品率提高 20%;产能提高 1.5 倍; (7)填补国内针对塑料挤出装备生产过程的精益化生产软件的空白; (8)本项目实现生产流程的闭环优化,现有的 ERP、MES 系统则为开环控制; (9)本项目的软件平台有效提升了塑料挤出成套装备的附加值。 技术的成熟度: 相关技术已经形成产品,在广东达诚机械有限公司及其下游企业进行了产业化。 项目成果转化造价:130 万元; 投资预算:硬件成本(不包含塑料片材挤出机本体部分)85 万元;软件开发45 万元。 成果应用范围:塑料包装行业、包装机械行业。 应用案例及单位:成果在广东达诚机械有限公司等行业龙头企业进行了产业化,并在广东、江浙等地区的 10 多家塑料企业进行了推广应用。 经济和社会效益:项目成果能够有效降低能耗 25%,提高生产效率 30%左右,使得企业投资效益大幅度提升。近 3 年来,据不完全统计,累计新增产值约 67206 万元,新增利润 5040 万元,新增税收 2872 万元。项目成果解决了我国塑料片材挤出装备业目前普遍存在的高能耗、高污染、低附加值、低劳动效率等问题,提升了塑料片材挤出装备的自动化与信息化水平,促进了塑料片材挤出装备的自动化、信息化深度融合;完成了塑料挤出装备产业技术上的跨越式发展,极大地推动了塑料挤出装备产业结构的优化升级,实现了产业结构由高消耗向高效率的转变。 
江南大学 2021-04-13
基于硅基悬臂梁T型结直接加热式毫米波信号检测仪器
本发明的基于硅基悬臂梁耦合T型结直接加热式毫米波信号检测仪器是由传感器、模数转换和液晶显示三大模块组成,传感器模块是由悬臂梁耦合结构、T型结直接加热式微波功率传感器和开关构成,衬底材料为高阻Si,功率通过输入端口对应的CPW信号线终端的直接加热式微波功率传感器进行检测;频率检测通过利用直接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号的合成功率实现;相位检测通过将两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号,分别同两路等分后的参考信号合成,同样利用直接加热式微波功率传感器检测合成功率,
东南大学 2021-04-14
硅基未知频率缝隙耦合式T型结直接式毫米波相位检测器
本发明的硅基未知频率缝隙耦合式T型结直接式毫米波相位检测器是由共面波导传输线、缝隙耦合结构、移相器、单刀双掷开关、T型结功分器、T型结功合器以及直接式热电式功率传感器所构成,整个结构基于高阻Si衬底制作,一共有四个缝隙耦合结构,上方的两个缝隙耦合结构实现信号的频率测量,下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量,在前后缝隙之间有一个移相器;T型结功分器和T型结功合器是由共面波导传输线、扇形缺陷结构和空气桥组成;直接式热电式功率传感器由共面波导传输线、两个热电偶和隔直电容所构成,热电偶是由金属臂和半导体
东南大学 2021-04-14
硅基悬臂梁耦合T型结间接加热式毫米波信号检测仪器
本发明的硅基悬臂梁耦合T型结间接加热式毫米波信号检测仪器是由传感器、模数转换和液晶显示三大模块组成,传感器模块是由悬臂梁耦合结构、T型结间接加热式微波功率传感器和开关构成,衬底材料为高阻Si,功率通过输入端口对应的CPW信号线终端的间接加热式微波功率传感器进行检测;频率检测通过利用间接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号的合成功率实现;相位检测通过将两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号,分别同两路等分后的参考信号合成,同样利用间接加热式微波功率传感器检测合成功率,从而
东南大学 2021-04-14
基于硅基悬臂梁T型结间接加热式毫米波信号检测器
本发明的基于硅基悬臂梁T型结间接加热式毫米波信号检测器,主要实现结构包括由悬臂梁耦合结构、T型结、间接加热式微波功率传感器和开关。悬臂梁耦合结构包括两组悬臂梁,每组悬臂梁由两个对称的悬臂梁构成,两个悬臂梁之间CPW传输线的电长度在所测信号频率范围内的中心频率35GHz处为λ/4。功率通过第一间接加热式微波功率传感器进行检测;频率检测通过利用间接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号的合成功率实现;相位检测通过将两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号,分别同两路等分后的参考
东南大学 2021-04-14
硅基已知频率缝隙耦合式T型结直接式毫米波相位检测器
本发明的硅基已知频率缝隙耦合式T型结直接式毫米波相位检测器是由共面波导传输线、缝隙耦合结构、移相器、T型结功分器、T型结功合器以及直接式热电式功率传感器所构成,整个结构基于高阻Si衬底制作,一共有四个缝隙耦合结构,上方的两个缝隙耦合结构连接着两个直接式热电式功率传感器,下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量,在前后缝隙之间设置有一个移相器;T型结功分器和T型结功合器是由共面波导传输线、扇形缺陷结构和空气桥所组成;直接式热电式功率传感器主要由共面波导传输线、两个热电偶和一个隔直电容所构成,每个热电偶
东南大学 2021-04-14
硅基已知频率缝隙耦合式T型结间接式毫米波相位检测器
本发明的硅基已知频率缝隙耦合式T型结间接式毫米波相位检测器是由共面波导、缝隙耦合结构、移相器、T型结功分器、T型结功合器以及间接式热电式功率传感器所构成,整个结构基于高阻Si衬底制作,一共设置有四个缝隙耦合结构,上方的两个缝隙耦合结构连接着两个间接式热电式功率传感器,下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量,在前后缝隙之间设置有一个移相器;T型结功分器和T型结功合器是由共面波导、扇形缺陷结构和空气桥所组成;间接式热电式功率传感器主要由共面波导、两个终端电阻以及热电堆所构成,热电堆是由两种不同的半导体
东南大学 2021-04-14
硅基微机械悬臂梁耦合间接加热在线式毫米波相位检测器
本发明的硅基微机械悬臂梁耦合间接加热在线式毫米波相位检测器,实现结构包括悬臂梁耦合结构、功率合成/分配器和间接加热式微波功率传感器。悬臂梁耦合结构中,两个结构相同的悬臂梁在CPW中央信号线上方,用于耦合部分待测信号,通过锚区与功率合成器相连,耦合信号的功率相等,两个悬臂梁之间CPW传输线的电长度为λ/8。悬臂梁下方的CPW中央信号线上覆盖了一层Si3N4介电层,用于防止电学短路。参考信号通过功率分配器分成两路信号,分别与两路悬臂梁耦合的信号通过功率合成器合成,功率合成器的输出端连接到间接加热式微波功
东南大学 2021-04-14
一种提高激光转盘斩波调 Q 性能的装置及调 Q 激光器
本发明公开了一种提高激光转盘斩波调 Q 性能的装置及包含该 装置的调 Q 激光器,装置包括位于谐振腔内部或外部的伽利略望远镜 装置以及位于谐振腔内部用于对压缩后的激光光束进行调 Q 的转盘斩 波调 Q 器件。激光介质为一个时,第一伽利略式望远镜装置位于谐振 腔之内,用于压缩激光光束直径,以减少 Q 开关时间增强调 Q 效果; 激光介质大于一个时,第二伽利略式望远镜装置位于谐振腔之外,由 各路激光谐振腔共用,用于将多路
华中科技大学 2021-04-14
科研进展 | 西湖大学李小波团队发现岩藻黄素合成酶与合成机制
西湖大学生命科学学院李小波团队在The Plant Cell在线发表了题为An unexpected hydratase synthesizes the green light-absorbing pigment fucoxanthin的最新研究论文,报道了"海洋杂色藻岩藻黄素(Fucoxanthin)生物合成途径中末端酶,其催化了岩藻黄素中特征的酮基(keto)的产生"。
西湖大学 2023-05-04
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