油罐底泥清理系统关键技术研究

发布时间：2017-12-08 12:20

  本文关键词：油罐底泥清理系统关键技术研究

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【摘要】：油罐底泥的清理工作由罐内清洗和罐外处理两个过程组成,是一项危险而繁重的任务。传统的人工清洗法和现有的各种机械化、自动化的油罐清理系统存在着诸多问题。因此,研发一种无需人进罐、密闭清洗、节能减排、自动化的油罐清理系统显得十分必要。本文开展了如下研究工作:1)从油罐底泥的诸多危害入手,分析了其基本特性和清洗处理指标;详细归纳分析了国内外油罐清理系统的研究现状、存在问题、发展趋势以及关键技术;简要综述了油罐清洗机器人的研究现状及关键技术。2)提出了油罐底泥清理系统的总体设计要求,构建了由清洗系统、资源化处理系统和综合控制系统三部分组成的总体结构和各部件之间的物理连接关系,并分析了各子系统的工作原理。对系统的关键部件油罐清洗机器人,提出了其设计思路和性能指标,分别从机体、行走单元、清洗单元和传感单元四个方面研究了其结构特征,建立了其三维模型。最后,初步设计了车载式油罐底泥清理系统的成果样式及内部平面布局。3)喷嘴设计是制约清洗效果的核心技术,为了便于自激脉冲喷嘴的设计和制造,针对其设计模型复杂、边界条件难以确定、约束条件凭经验等问题,建立了自激脉冲喷嘴结构参数模型,提出了一种自适应粒子群优化算法,以打击力输出最大为优化目标,对喷嘴结构参数模型进行优化,得出了较为精确的自激喷嘴结构参数边界的约束条件,解决了自激脉冲喷嘴设计和制造边界条件不易定性表达的问题。4)针对脉冲水射流产生的振动等因素对机器人倾覆稳定性的影响,在分析油罐清洗机器人工作环境与运动状态的基础上,运用稳定锥方法分别分析了机器人的静态、清洗盘刷转动、行走以及脉冲水射流清洗的倾覆稳定性,并对最不稳定的后两种运动状态,结合ADAMS软件进行了仿真分析,验证了仿真结果与该机器人设计参数基本相符。5)在对比分析图解法、蒙特卡洛法和仿真法三种求解机器人工作空间的方法基础上,提出了求解油罐清洗机器人工作空间的优选方法。针对立式油罐底部比较平坦的实际,提出一种自适应变步长、变拥挤度因子和变视野域的自适应人工鱼群算法(AAFSA),设计出一种基于自适应人工鱼群算法的清罐移动机器人二维路径规划算法。针对卧式油罐底部呈曲面的实际,提出了一种基于自适应蚁群算法(AACS)的三维空间机器人路径规划方法。并分别结合实验,验证两种算法的有效性。6)提出了一种油罐底泥的纯物理处理工艺,分析研究了超声强度、超声时间、超声温度、油泥粘度、离心转速、离心时间等工艺参数对油罐油泥处理效果的影响,并采用正交试验和归一化相结合的方法比较分析了几种工艺参数的影响效果。7)针对油泥处理工艺中离心机这一关键设备,建立了基于自适应粒子群-RBF神经网络的离心机参数优化数学模型;利用自适应粒子群全局优化技术与神经网络技术,建立了调节离心机工作参数的优化控制器,解决了离心机工作参数优化问题。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X74;TP242

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本文编号：1266382