双螺杆挤出含能材料的温度特性研究

【摘要】：双螺杆挤出工艺作为一种含能材料生产的新工艺,具有连续化、柔性化、自动化以及安全程度高等特点,受到世界各国的普遍重视。相比之下,我国关于双螺杆挤出含能材料工艺的研究远落后于欧美发达国家。究其原因,主要是无法保障挤出工艺的本质安全性。为此本文重点研究了挤出过程中与含能材料热爆炸相关的温度特性。 1.本文首先基于西门子PLC和WinCC组态软件搭建了数据采集平台,有效地监控挤出过程中的药料温度和压力、双螺杆转速、螺杆扭矩、喂料量、加热能以及冷却水信号等动态参量,并实现了工艺数据的导出与保存。 2.对挤出机的温度模型进行了系统的理论分析并基于simulink软件进行仿真,认为挤出过程中的药料温度是动态波动且存在上升趋势的。随后,采用改性双基推进剂的替代料进行实验探究,充分验证了理论分析的正确性。 3.针对药料温度的非平稳特性,本文引入了经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法解析药料温度变化与温控规律间的本质联系。充分论证了EMD算法在挤出药料温度分析领域中的适用性,其分解得到的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量可以分别有效地表征加热环节与冷却环节引起的温度波动,分解得到的趋势余量则可以直观地表征该工艺条件下的药料温升。 4.建立了双螺杆转速、喂料量、药料流变特性与药料挤出温升的三输入/一输出的BP神经网络模型,对挤出温度系统进行识别,训练好的网络模型可以较好的预测未知挤出工艺条件下的药料温升情况。

【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB34