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科惠行动2020云推荐:武汉工程大学先进制造专场

2020-06-05 09:49:52点击:[]

                     

                          新型浮选机双叶轮搅拌系统    

浮选是分选难选胶磷矿最为有效的方法。但长期以来磷矿浮选技术的发展,主要集中在浮选药剂和工艺的改进方面,已积累了大量相关研究成果,磷矿浮选设备的研究则相对滞后,到目前为止还没有一种与磷矿浮选工艺相匹配的专属性浮选设备。

胶磷矿浮选具有粒度细、浮选时间长和浮选泡沫量大的特点。现有机械搅拌式浮选机的搅拌系统采用一个转子与一个定子搭配的“1+1”结构模式,用于胶磷矿浮选主要存在调控性差、分选效率低、能耗高、易磨损和结构复杂等问题。

为突破传统搅拌系统“1+1”结构模式的制约,改善胶磷矿浮选过程气泡矿化效果,优化浮选三相流场分选环境,提高分选精度,本项目团队成员研究开发了一种用双叶轮系统调控浮选机分选性能的实用技术,并获得了国家1项发明专利和3项实用新型专利授权。双叶轮系统主要由离心叶轮、搅拌叶轮和导流筒构成,采用便于拆装的结构设计,以便根据不同性质矿石的浮选需要,采用不同的叶轮组合,对分选过程进行精细调控,优化浮选机的分选性能。

离心叶轮主要用来控制浮选机的充气、发泡和气泡矿化性能,搅拌叶轮主要用来控制矿浆的悬浮分散状态,导流筒主要用来阻止浮选机内三相流场的切向流动。

                                     图2搅拌叶轮结构

与传统搅拌系统相比,双叶轮系统具有以下优点:

(1)采用离心叶轮吸入空气和产生浮选气泡,不存在充气量与分选环境相互矛盾的问题,有利于创造分选所需的良好流体动力学条件,提高分选精度;

(2)气泡优先从疏水矿物颗粒表面析出,有利于扩大疏水与亲水矿物颗粒的可浮性差异;

(3)可以根据不同性质矿物浮选的需要,采用不同的叶轮组合;

(4)双叶轮系统搅拌强度较低,设备的能耗和磨损较小;

(5)双叶轮系统结构简单,容易在现有浮选机基础上进行升级改造,制造槽体较深的大型化浮选机。

已对实验室浮选机搅拌系统进行了双叶轮改造, 并用湖北、云南和贵州等地不同类型的中低品位难选胶磷矿进行了浮选对比试验。结果表明:双叶轮系统可以有效调控浮选机的磷矿分选性能,明显改善胶磷矿与杂质矿物的可浮性差异和分选精度,浮选磷精矿P2O5品位平均提高2%左右,回收率平均提高4%左右。目前正在开展中试浮选机搅拌系统的技术改造和产业化应用研究工作。

该系统分选效率高且节能,可广泛用于不同类型磷矿的浮选过程。

成果估值500 -800万元。

                               图4 中试浮选机双叶轮搅拌系统技术改造现场

                           

                     压力管道带压开孔安全高效专用构件     

该成果(压力管道带压开孔安全高效专用构件)来源于武汉工程大学与武汉市天然气有限公司的中压钢质管道带气(压)开孔安全高效专用构件技术开发合作项目。

随着天然气管网建设的不断推进,配套的天然气市政管网建设任务及现有管网的改造任务越来越多,原有停气碰头作业方式已经不能满足安全供气和优质服务的需求。为了减少停供时间及次数,提高作业效率及供气服务质量,在中压埋地钢管上引入了不停输带压开孔施工工艺。

带压开孔作业对主管的整体强度有削弱作用。为了保障天然气管道的安全运行,应进行开孔补强研究,但现有常规压力容器及管道开孔补强规范不能简单地应用于管道带压开孔补强构件的设计计算上。

本项目设计了压力管道带压开孔安全高效专用构件,建立了该专用构件的力学模型,根据管道带气开孔的工况施加载荷及边界条件,应用有限元分析方法进行了应力分析,对危险点的应力进行了应力分类并根据相应的强度准则进行了强度校核;根据现场作业的工况,建立了气压开孔实验装置和水压应力测试验证实验装置并进行了相关实验。对带压开孔过程中该专用构件的应力和水压验证试验时该专用构件的应力进行了测试。通过对计算值和实验测试值的对比分析,验证了该专用构件的安全有效性。

该专用构件能保证带气开孔作业时结构的强度安全,并可以减少材料、降低成本、减少焊接工作量。可应用于化工、石化、环保、能源等领域。该成果已获国家新型实用专利(专利号CN 206338531 U)并通过了科技成果评价(科技成果评价报告鄂技交评字(2018)139号),评价结果为国内领先,国际先进。武汉市天然气有限公司已将该成果用于实际工程中。

                       图1 本项目进行的带压开孔专用构件开孔过程应力测试

                         图2 本项目进行的带压开孔专用构件水压实验应力测试

                        图3 本项目带压专用构件用于武汉市天然气有限公司实际工程中

                             图4 压力管道带压开孔作业示意图

                         图5 本项目带压开孔专用构件有限元分析应力云图

                        图6 本项目研究人员正在为带压开孔专用构件布置测试元件

                基于多光谱连续可调的植物物联网智能种植系统     

目前我国现有各类温室大棚面积200余万公顷,种植的蔬菜水果等植物数以千计。但是很多大棚仍然使用传统的种植方式,大棚的智能化很低,范充分利用物联网等信息技术改造传统农业,是加快建设智慧农业,推进农业现代化的必然选择。

由于现有蔬菜大棚使用传统种植方式种植作物,智能化程度低,种植周期长,人工耗费大。利用PLC和X-Bee技术,对温棚进行智能化改造。由于市场中温室大棚仅有单光色光照不利于植物生长,通过R,G,B三基色LED灯珠与LED恒流驱动电源,可为植物提供生长过程中所需要的光色与光照强度,提高植物生长速度和质量。由于植物的生长环境因素不易实现精确监测与调控,人工感知误差大,多次判断失误叠加,会造成作物产量明显下降。通过建立植物生长函数库,涵盖不同植物在生长过程中理论上所需最适温度、水分、二氧化碳、光照强度等方面的数据,为植物提供更适宜的生长环境。根据需要,分别开发可监测与控制工厂的Web端和手机APP两种终端。在触摸屏的程序设计中,将部分执行机构的功能进行拓展,增加了远程亮度控制,定时对光照设备、喷淋设备等的开关机,使整个蔬菜工厂的管理更加人性化。将物联网思维运用到农业大棚的智能化中,使农业培植更加便捷,降低劳作成本,提升经济效益,推动农业发展。

成果创新点

(1)基于云端数据的环境控制管理系统

(2)特有植物生长函数库

(3)光谱光强连续可调节

(4)实现多平台访问

(5)运用IoT模式实现全厂数据监控处理一站式集成管理

本系统通过云端及物联网技术,采用低成本低功耗稳定性好的器件,实现了蔬菜工厂电器的智能化调控,作物环境数据得以实时监测与调节,减少植物生长中的人力物力投入,提高蔬菜的品质与产量有巨大的市场应用价值。并且引用并架构了基于多光谱连续可调的植物物联网智能种植系统的5个层次,包括感知层、传输层、设备层、平台层以及应用层。五个层次相互联系又相互独立,都拥有较好的扩展性。

成果的应用场景与价值

该套系统是物联网与农业上植物培养技术的融合。本系统具有触屏远程操控,环境全方位调节等功能,可应用于传统农业大棚的建设与改造、高端蔬菜(花卉)的培育、极端环境下的植物种植等等,可以减少植物生长中的人力物力投入,提高蔬菜的品质与产量有巨大的市场应用价值。应用场景有:需要改善的大体量蔬菜大棚,育苗基地,科研院所用于培植植物,家居智能种植蔬菜等。

成果估值200万元。可技术转让或入股。

多光谱调节灯板

项目模型图

育苗测试

控制台

架构图

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