開煉機煉膠工藝參數多目標優(yōu)化研究.pdf

1、開煉機是最早出現的煉膠設備，由于自動化程度低，工作環(huán)境差，工人勞動強度大等原因，導致了開煉機在橡膠工廠中的應用越來越邊緣化，有逐步被自動化程度高、環(huán)保性好的密煉機所取代的趨勢。但開煉機具有煉膠溫度低的優(yōu)點，對橡膠分子鏈氧化破壞作用少，煉膠質量比密煉機等高溫煉膠的方式更好，尤其是近年來發(fā)展起來的低溫一次法煉膠工藝，充分利用了開煉機的優(yōu)點，將開煉機的應用提高到了一個很高的程度，也為開煉機的工藝優(yōu)化提出了更高的要求。但是由于傳統開煉機的結構簡

2、單，控制方式落后，不能對工藝參數進行有效的控制，使傳統開煉機不能滿足低溫一次法煉膠的要求。青島科技大學自行研制的XK-160E型開煉機智能煉膠實驗平臺通過雙輥獨立驅動系統、液壓調距系統和自動溫度控制系統，可以對煉膠過程中輥距，輥速，速比等參數進行實時定量的準確控制，使通過改變工藝參數來提高終煉膠的性能成為可能。
　　開煉機煉膠是一個十分復雜的過程，煉膠過程中輥距、輥速、速比、輥筒溫度、混煉時間等參數對終煉膠的質量都有一定程度的影響

3、。目前，有不少文獻采用正交實驗法，對多因素單目標值進行分析，得出一個單目標值最優(yōu)的工藝組合參數。但是由于評價終煉膠質量的指標有多個，這種方法無法使所有指標都達到最優(yōu)，僅僅優(yōu)化一個目標值很難得到最優(yōu)的工藝方案，同時一個質量指標達到最優(yōu)時其他各指標不一定能達到最優(yōu)值。針對上述現狀，本文將質量指標加權綜合評分法引入開煉機工藝參數優(yōu)化研究中，并用神經網絡法和遺傳算法對開煉機煉膠的工藝參數進行優(yōu)化。本文主要內容如下:
　　1.本文通過查閱大

4、量文獻資料，對開煉機的現狀、發(fā)展趨勢和開煉機的煉膠機理進行了分析，確定了終煉膠的質量指標和需要優(yōu)化的開煉機工藝參數，并對開煉機工藝優(yōu)化的研究現狀和目前多目標優(yōu)化的常用方法進行了研究，確定了開煉機煉膠工藝參數多目標優(yōu)化的技術方案。
　　2.基于XK-160E型開煉機智能煉膠實驗平臺進行了正交實驗，獲得數據樣本，對每一個質量指標進行極差分析，研究各工藝參數對每個質量指標的影響，并使用加權綜合評分法對每組實驗的質量指標值進行加權綜合評分

5、，將多目標優(yōu)化問題轉化為單目標優(yōu)化問題，得到了正交實驗條件下的開煉機煉膠多目標優(yōu)化的最佳工藝參數:輥距為0.6mm，輥速為32r/min，速比為1∶1.25，輥筒溫度為50℃，混煉時間為18.5min。
　　3.將神經網絡研究方法引入開煉機煉膠工藝優(yōu)化中，通過BP神經網絡的隱含層神經元個數和學習算法的對比實驗，建立了采用貝葉斯正則化算法，輸入單元數為5，隱含層神經元個數為3，采用S型傳遞函數，輸出層神經元個數為1，采用線性傳遞函數

6、的BP神經網絡，得到了開煉機工藝參數與終煉膠綜合質量評分值的非線性映射關系，為工藝參數的優(yōu)化建立數學模型。
　　4.采用遺傳算法的自然進化思想，以所建立的BP神經網絡作為適應度函數，以5個工藝參數為設計變量，對神經網絡的數學模型進行全局尋優(yōu)，得到實驗范圍內的最優(yōu)的工藝參數組合。結果表明:對于XK-160E型開煉機智能煉膠實驗平臺來說，最優(yōu)的工藝參數組合為:輥距:0.685mm，輥速:33.314r/min，速比:1∶1.3，輥筒溫