废混合塑料精准识别分离流水线优化与仿真

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1、中图分类号TQ320.79论文编号1006015-0450学科分类号41G.75密级TIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGY工程硕士学位论文.DISSERTATION废混合塑料精准识别分离流水线优化与仿真OptimizationandSimulationforAccurateIdentificationandSortingLi祖ofMixedWastePlastics-工程领域:

2、工业工程_______________作者姓名:

3、王树桐''.....................指导教胡彪教授天津理工大学研究生部二〇一五年三月中图分

4、类号：TQ320.79编号：1006015-0450学科分类号：410.75密级：天津理工大学研宄生学位论文废混合塑料精准识别分离流水线优化与仿真(申请工程硕士学位）学科专业：工业工程研宄方向：现代工业工程理论与应用作者姓名：王树桐指导教师：胡彪教授2015年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeOptimizationandSimulationforAccurateIdentificationandSortinglineofMixedWastePlast

5、icsByWangShutongSupervisorHuBiaoMarch2015独剎性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签期:年$月丨■^日学隹抡文敕权使用提权书本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可以将学位论文的全部或

6、部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作老签名：签孛期：>〇/r年；月卜日签孛0期：>o/_T年I月aQ摘要我国大量的废混合塑料造成的环境污染以及资源浪费愈发严重。由于现阶段使用的回收利用技术回收效率比较低，因此建立新型高效率清洁环保无污染的废混合塑料分选回收利用方法具有重大意义。基于NIR光谱识别技术分选废混合塑料制品是比较先进的处理方法，现仍处于实验阶段，目前仍缺乏将此项技术应用于工业化流水作业

7、的研究。本文首先对识别分选系统进行初步设计。论文将塑料识别分选系统分为以下三个部分：分选识别设备，物流系统，识别分选控制信息系统。运用PlantSimulation软件对单次识别分选线进行建模并运行寻找瓶颈工位。最后得出识别分选的效果与投料流的控制、装置运作能力和输送带的速度等因素相关，是导致原型系统的瓶颈效率低下的原因，需对其进行优化设计。其次，本文对瓶颈工位中的关键部分进行了设计与优化。文中针对废旧塑料近红外光谱识别分选系统中物料在输送带上的分布规律，以及输送带速度、物料分布均值等参数对识别效率的影响方式进行了实验方案设计和结果讨论。结果表明:输送

8、带行进方向的物料分布均值呈正态分布，且分布均值远大于5件/m时，总体方差不存在明显差异;当分布均值接近或小于5件/m时，输送带速度变化对物料分布规律及分选效率影响显著。根据实验结果建立蒙特卡洛随机数模型，针对四种不同尺寸的塑料对应的分选精度得到识别率大于99%的系统效率优化参数。文中对分选工位中的关键部件空气喷嘴进行详细设计并优化。分析了分选物在考虑空气阻力下的运动模式，建立了分选物落点与初始速度的关系，并确定分选边界等参数。运用Fluent软件中Realizablek-ε模型对空气喷嘴各尺寸参数进行数值模拟分析，讨论其对分选物落点以及分选精度的影响。

9、结果表明：分选物落点水平位移随入口流速增大，随管径增大而明显增加，分选精度随之提高。管长和收缩角对分选精度有复杂影响。最后确定了管长为20mm，收缩角为5°时，分选精度最高。文中对分选模式和料仓设计优化并进行实验验证，实验结果表明：纵向喷吹分选法总体优于自由落体和侧向喷吹两种方法。因此原型系统的分选工位采用纵向喷吹分选法；料仓设计适合小体积塑料制品的分选作业，对小体积（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）塑料瓶和塑料碎片分选具有很高的正确率，超过1L的中空塑料瓶需经过压扁工序后分选正确率明显提高。最后对分选流水线混流调度进行优化。首先对分选的顺序以

10、及设备布局进行优化，由若干个单次识别分选工位组成，各工位间通过轨道以及输送带相连。对输送带速度