熱帶地區(qū)小戶型干式沼氣發(fā)酵裝置及其智能監(jiān)控系統(tǒng)研究.pdf

1、針對當(dāng)前熱帶地區(qū)小戶型干式沼氣發(fā)酵裝置發(fā)酵產(chǎn)氣效率低、難以對物料進(jìn)行攪拌、進(jìn)出料工作強度大、控制精度低等問題，本論文以熱帶地區(qū)小戶型干式沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)及其發(fā)酵裝置研究為研究對象，開展了發(fā)酵裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計、攪拌裝置性能的三維建模與仿真、智能監(jiān)控下位機沼氣發(fā)酵過程各參數(shù)的監(jiān)測和控制研究、智能監(jiān)控上位機力控組態(tài)監(jiān)控界面的設(shè)計、智能監(jiān)控系統(tǒng)及其發(fā)酵裝置的實驗研究、數(shù)據(jù)處理與誤差分析研究。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）新型發(fā)酵裝置的結(jié)構(gòu)研究

2、與設(shè)計
　　通過閱讀大量國內(nèi)外發(fā)酵裝置的相關(guān)資料，系統(tǒng)分析各種發(fā)酵裝置的形式、工作原理、優(yōu)缺點、使用場合、加工制造的難度與成本等問題，在不斷優(yōu)化與改進(jìn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種適合熱帶地區(qū)小戶型干式沼氣發(fā)酵的發(fā)酵裝置具體結(jié)構(gòu)，包括罐體結(jié)構(gòu)、材料確定，進(jìn)、出料口的設(shè)計，自動攪拌裝置設(shè)計，罐體密封、耐壓與安全保護(hù)設(shè)計，發(fā)酵裝置底座設(shè)計等，完成了發(fā)酵裝置二維裝配圖和所有零件圖的設(shè)計。
　?。?）攪拌裝置結(jié)構(gòu)力學(xué)性能三維建模與仿真

3、　　在完成發(fā)酵裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Ansys有限元分析軟件建立模型并劃分出比較優(yōu)良的網(wǎng)格單元，對攪拌裝置的主要受力情況進(jìn)行加載約束和加載仿真分析。根據(jù)其應(yīng)力分布云圖，調(diào)整攪拌裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化攪拌裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。
　?。?）智能監(jiān)控系統(tǒng)下位機沼氣發(fā)酵過程各參數(shù)的監(jiān)測和控制研究
　　在系統(tǒng)分析了國內(nèi)沼氣發(fā)酵監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種干法厭氧發(fā)酵過程智能監(jiān)控的新方法與控制系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)。該智能監(jiān)控系統(tǒng)

4、以 PLC為下位機，實現(xiàn)對干法厭氧發(fā)酵實驗研究中所需數(shù)據(jù)的采集和處理。該系統(tǒng)具有實時自動采集數(shù)據(jù)的功能，靈活性高、控制精度高、可移植性強，為系統(tǒng)獲取干法厭氧發(fā)酵的工藝參數(shù)、優(yōu)化干法厭氧發(fā)酵的工藝過程、提高產(chǎn)氣效率提供了一條新的可行途徑。
　　（4）智能監(jiān)控系統(tǒng)上位機力控組態(tài)監(jiān)控界面的設(shè)計
　　在系統(tǒng)下位機設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用PC機和力控組態(tài)軟件相結(jié)合的方法，實現(xiàn)對發(fā)酵過程中各數(shù)據(jù)的集中管理和發(fā)酵工藝過程的實時監(jiān)控，本監(jiān)控系統(tǒng)操

5、作簡單、可靠性高、可擴展、可移植、具有理論和現(xiàn)實意義。
　?。?）熱帶地區(qū)小戶型干式沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)及其發(fā)酵裝置的實驗研究
　　對設(shè)計出的發(fā)酵裝置進(jìn)行實物實驗研究，分析該發(fā)酵裝置在熱帶地區(qū)小戶型干式沼氣發(fā)酵的實際工況下，攪拌裝置的實用性、智能監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。本階段在熱帶地區(qū)干式沼氣發(fā)酵原理的基礎(chǔ)上，完成發(fā)酵裝置實物的加工、裝配和調(diào)試工作，通過系統(tǒng)、完整的實驗研究，得到相關(guān)的圖片和實驗數(shù)據(jù)。
　?。?）數(shù)據(jù)處理與誤差分