纳米材料中的界面现象

在课程教学中融入科学前沿实例不仅可以阐明所学基本原理的实际意义,还可以为基本原理的灵活应用提供范例,启发学生独立思考能力。界面化学是物理化学课程中的重要学习内容,但由于在常规尺度的多相体系中界面现象并不显著,学生对该部分知识常有忽视。近年来纳米材料已成为国内外研究的热点。纳米材料由于其高界面分子比例而表现出更为显著的界面现象。将界面化学的基本原理应用于纳米材料的研究中,已取得了一系列令人瞩目的成果。本文首先对附加压力、接触角等相关界面现象的基本原理进行梳理,然后分别介绍根据这些基本原理所发展出的分子马达、光控微流控器件、液体门控技术以及超疏水表面四项科技突破。

高时空分辨率自动站温度观测资料自主质量控制研究

中国地面自动站观测系统的建设日趋完善,目前已建成六万多个自动气象观测站点。严格的质量控制是自动站资料有效应用的前提条件,然而如何分辨高分辨率自动站资料中的局地小尺度天气信息和错误资料导致的局地变化特征一直是自动站质量控制的难点。本研究在分析地面温度空间尺度特征和误差分布特征的基础上,建立了仅依赖观测资料的EOF(Empirical Orthogonal Function)地面温度观测质量控制方法。研究利用2022年1月和5月的地面自动站温度观测资料,进行了质量控制试验,并对比了质量控制前后自动站观测资料和CRA40(CMA's global atmospheric Re-Analysis)资料中的地面气温差异特征。结果表明:建立的观测资料自主质量控制方法可以有效地识别错误观测资料,很好地避免了背景场误差、陡峭地形和局部天气变化对质量控制的影响,质量控制后的自动站温度与CRA40资料的地面温度差异明显减小,空间相关性也有明显提高,证明质量控制能够有效剔除错误资料并提高自动站资料的空间连续性。

基于S7-200可编程控制器的多种液体自动混合的模拟控制

随着工业自动化技术的快速发展,基于S7-200可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的多液体自动混合控制系统在化工、食品和制药行业中变得日益重要。深入分析了基于S7-200 PLC的自动混合控制系统的设计与实现,探讨了其在实际工业应用中的效果。介绍了系统的总体设计,详细阐述了选择S7-200 PLC的原因以及其主要特点,讨论了液体混合控制的关键策略。整体上展示了基于S7-200 PLC的自动混合控制系统在现代工业生产中的重要性和应用潜力。

玉米浸泡液深度浓缩增值技术开发与应用

玉米浸泡作为湿法生产玉米淀粉的重要生产工序,关系到产品的质量和得率。介绍了玉米浸泡液现有工厂处理的技术现状,针对玉米浸泡液经蒸发系统浓缩后的浓玉米浆不能完全喷入纤维中,还有1/3的浓玉米浆无法处理的问题,提出了一种深度增值技术方案,供相关厂家参考。

云南某选矿厂浮选机液位自动控制系统改造

为提高云南华联锌铟有限公司选矿厂浮选矿浆液位的稳定性和浮选产品质量,降低设备故障率和设备维护费用,节省人工成本,进行了浮选机液位自动控制改造。改造与应用表明:相较于传统的浮选机手动液位控制,通过增加液位测量装置、液位控制器、气动执行器,对浮选机建设液位自动控制系统,可在DCS远程操作站设置浮选液位系统参数,监控浮选机生产状况,实现浮选机液位的快速、稳定调节。

基于SSPPs传感器的金属凹槽填充工件检测

提出了一种基于液体开关控制的人工表面等离激元传感器,用于检测金属凹槽填充密度。该传感器由液体开关控制器和功分结构组成。液体开关由塑料管和带水的注射器组成,固定在SSPPs传感器的分支结构上。塑料管内充满水时,支路不能传输信号,这称为“OFF”状态。相反,塑料管内无水时称为“ON”状态。通过切换传感器支路的“ON”或“OFF”状态,可以控制SSPPs传感器的传感区域。该检测方法是基于凹槽填充质量变化引起的SSPPs传感器反射系数的变化,通过切换支路状态,可以检测各支路下方是否存在填充质量问题。实验结果表明,SSPPs传感器可以有效检测10 mg填充变化,可用于实现批量生产工件的快速筛选。

基于PLC的水池液位智能控制系统设计

为实现对水池液位的智能控制,文中设计了一种基于PLC的水池液位自动控制系统。通过分析水池液位自动控制系统的原理及系统组成,进行软硬件方案设计,利用组态软件进行画面组态和PID参数整定,实现了精准、快速的水池液位智能控制。

一项粮仓自动巡航多用途作业机器人的研发

本项目设计研发了一种螺旋驱动粮仓粮堆表面自动巡航行走多用途机器人,机器人控制系统采用多传感器融合技术实现自主导航作业,通过仓内粮面巡航行走,实现平整粮面、翻耙粮面、粮面测温、粮面施药等功能。机器人驱动内置,螺旋叶片可更换,并根据不同品种粮堆和不同环境的作业要求安装不同作业装置,有效提高粮面作业设备的作业效率和自动化程度。

餐厨垃圾螺旋压榨装置控制系统设计及试验

针对农村地区餐厨垃圾成分复杂,质构特性差异较大所导致的螺旋压榨减量化预处理环节不易自动控制问题,设计了一套基于可编程控制器(PLC)包括螺旋压榨压力的自动调节、装置清洁、喂入异常处理、工作状态监控以及关键数据采集等功能的餐厨垃圾螺旋压榨控制系统.该系统可自动控制螺旋压榨装置处理餐厨垃圾,实现餐厨垃圾固液分离和固形物减量化.对该控制系统下的餐厨垃圾螺旋压榨装置进行了全年0~32℃不同季节条件下作业试验,结果表明:控制系统可按照系统逻辑要求自动处理餐厨垃圾,系统可在240 s内实现压力稳定控制,并将控制精度保持在压力设定值的5%以内,驱动电动机在其额定电流的38%~50%范围内稳定运行,装置与控制系统匹配性良好.

基于滑模技术的液态肥流量高精度控制方法

为了提高液态化肥的利用率,提出了一种基于滑模技术的液态肥流量高精度控制方法。首先,分析了电动调节阀控制液态肥流量的工作过程,并建立了液态肥流量控制模型;然后,针对电动调节阀中的阀门开度、电机转速和电机角加速度设计了积分滑模面,并提出了滑模控制律;最后,对液态肥流量控制系统进行了稳定性分析。试验结果表明:设计的滑模控制方法具有快速性和准确性,响应时间小于0.6s,阀门开度最大误差仅为0.01cm,液态肥流量最大误差仅为1mL,液态肥流速最大跟踪误差仅为0.1mL/s,在对番茄液态肥实测中最大流量误差也仅为0.03mL,控制精度较高,可实现精准施肥。

声纳液面监测技术测得的液面深度修正方法

井口带压导致声纳液面监测技术存在15%的不准确性,究其原因为系统默认声音的传播速度为340 m/s。通过修正不同条件、不同气体组份的声速,设计了一款计算软件,引入烃、二氧化碳、氧气等混合气体的压缩因子、密度、比热容比、摩尔质量等参数,可计算出不同条件下的实际声速,提高了井口带压井的液面位置的准确性。顺北X井利用原方法和修正方法分别对声纳液面监测技术结果进行计算,结果显示,两种方法得到的液面深度变化趋势一致,但修正方法得到的液面深度值更准确。声纳液面监测技术的液面深度修正方法经矿场应用120井次,精确的液面数据为井控安全提供了科学保障。

超塑成形设备技术现状与发展

超塑成形技术是一种利用材料的超塑性大变形能力制造薄壁复杂构件的先进成形技术。超塑成形及超塑成形/扩散连接过程中的工艺参数变量多,参数同步性控制要求高,一般在专用超塑成形设备上进行,可更方便实现坯料温度、工模具温度、变形区、变形速度、变形应力等关键参数控制。传统超塑成形设备压制单向性、功能集成度不够、自动化程度低等,远不能满足科研生产的需要。因此,本文重点阐述了近年来出现的多向加载、“气–液”耦合控制、自动上下料3种超塑成形设备新功能。随着先进制造技术、信息技术等的集成和深度融合,超塑成形设备将朝着大型化、清洁化、自动化、多能场复合化及专用化等方向进一步发展,并将进一步改善超塑成形技术的生产效率及应用范围。

智能化表面处理自动化生产线系统设计

针对企业应用需求,设计了智能化表面处理自动化生产线系统。该系统应用了可编程逻辑控制器(PLC)、变频控制、传感器检测等技术,具备自动控制、超限保护及数据采集功能,结合自动导引车(AGV)全自动物流转运系统,可通过一键扫码全流程自动化生产。结合计算机软硬件的应用,该系统具备数据分析,工艺管理、数据库管理、生产作业管理、生产运行监控、报警记录、生产案例和历史记录查询等信息化管理功能。

设施栽培营养液自动调控装置设计与试验

针对设施栽培中营养液调控缺少监测管理、自动化程度低、稳定性难以保证等问题,设计了一种设施栽培营养液自动调控装置。通过传感器对营养液指标值的实时检测、控制器对检测数据的处理、执行部件对营养液指标值的调整,实现设施栽培营养液的自动调控。同时,设计了各关键部件结构参数及传感器检测子系统、数据融合与智能决策子系统和协同调控子系统的硬件和软件结构。采用响应曲面法试验,研究了均匀混合机构的纵向安装位置、横向安装位置、作业速度对营养液均匀混合时间的影响,并进行验证试验。响应曲面试验结果显示:试验因素的显著性主次顺序为作业速度、纵向安装位置、横向安装位置,最优组合参数为作业速度110r/min、纵向安装位置50mm、横向安装位置150mm。验证试验表明:营养液自动调控装置完成1次营养液调控所需时间约为135s,完成调控后营养液指标值pH值、EC、K^(+)浓度、Ca^(2+)浓度和NO_(3)^(-)浓度的误差分别为4.73%、3.28%、4.44%、4.15%、3.54%%。所设计的营养液自动调控装置具有结构简单、调控误差小的优点,可为提高设施栽培作业自动化程度提供参考。

乳化液泵站远程自动供配液系统的设计及试验

为解决传统乳化液配比系统自动化水平低、配比精度低以及成本高的问题,在对当前乳化液配比系统现状分析的基础上,提出以PLC控制器、射流泵、电磁阀、传感器等为基础部件设计可实现远程自动化供液的乳化液自动配比系统,并完成了关键硬件的设计和软件流程的设计。对所设计的自动配比系统的性能进行验证,取得理想结果。

高温高压井地面测试计量自动化智能控制技术

高温高压井地面测试计量主要依赖人工在作业区域内操作承压设备,近距离检查、判断和处置作业异常,存在一定的安全风险。通过升级电气化控制地面测试设备,建立和优化算法模型,搭建测试参数数据库,实现稳定控压、产量测试、液气分离等作业的智能控制;利用图像智能识别方法,构建测试风险识别模型和数据库,对采集到的图像进行风险智能识别、预警和控制,建立地面测试流程的自动化集中控制系统。在川渝地区J1等井成功应用了26井次,实现全套流程多个节点的计算机远程一键自动控制、测试作业区域无人值守、测试风险图像智能识别和主动控制,显著降低了作业安全风险,满足高温高压油气井地面测试安全、高效的作业需求,应用前景广阔。

探究板坏连铸结晶器钢水液位测控智能化升级改造开发

随着科学技术的发展更新,在连铸生产工艺过程中,结晶器液位精确性检测是实现液位自动控制的关键,对提高连铸机作业率和金属收得率,减少钢坏表面裂纹、保证钢坏表面质量等,具有很高的使用价值和可观的经济效益。本文重点介绍莱钢板坏连铸机大修时,对存在缺陷的结晶器液位检测控制系统升级改造原理,以及操作事项和优缺点比对,为类似项目改造提供借鉴。

乳化液泵站的变频控制技术研究

介绍了一种基于变频调速技术的矿井乳化液供应系统,通过引入变频调速技术实现了对乳化液供应系统压力、流量的自动控制。系统采用闭环自动配液控制,可保证整个系统乳化液供应压力和流量的稳定,同时具有节能、环保等优点。系统的休眠功能和工、变频切换功能进一步提高了系统的智能化、稳定性和可靠性,为矿井乳化液供应系统的改进提供了一种有效的解决方案。

油田堵水调剖作业地面混配注入系统研制及应用

随着油田堵水调剖技术的发展,注入聚合物的种类逐渐多样化,对聚合物的配置精度和效率提出了更高要求。为满足局部区块堵水调剖作业需求,研制了一套用于自动混配和注入的地面配注系统,该系统包括进料、熟化、泵注、井口和监控5个主要模块,可用于2种粉状和2种液态物料的分别或同时配注。根据堵水调剖工艺要求,设计了总体结构方案,针对关键模块和装置开展了结构优化。考虑粉状物料的离散颗粒特性,设计了以螺旋输送和射流吸入方式相结合的进料装置,实现了定量和连续进料;通过配置2套搅拌罐,并由监控系统对各模块工况监测和控制,交替完成熟化和泵注,确保连续不停机工作。现场应用表明,该系统可实现“两固两液”物料同时或分别配注,不需要人工上料和操作,配置精度和可靠性适应堵水调剖工艺要求。研制与研究为装置的推广应用奠定了基础。

氯气液化装置润滑油系统不平衡解决方案

介绍了河南平煤神马东大化学有限公司2套螺杆式氯气液化装置在生产过程中出现的油系统不平衡故障。逐步分析排查故障原因。提出液化器升级供液控制方案,并给出改进措施。该方案实现了稳定有效回油,使机组运行达到正常稳定的油平衡状态,为装置长周期、安全稳定运行奠定设备基础。