水力分级旋流器工艺参数匹配优化研究

针对选煤厂煤泥水处理中的水力分级旋流器存在工艺参数匹配不合理所导致设备分离性能偏低的问题。本文以选煤厂常用的YD350-14水力分级旋流器为研究对象,以分离效率和压力降作为旋流器分离性能的评价指标,基于响应面法与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)模型开展对旋流器工艺参数(入料浓度、入料流量、安装角度)间的匹配关系研究。最终根据Perato前沿确定旋流器最佳工艺参数如下:在旋流器入料浓度12 g/L,安装角度80°,入料流量80 m^(3)/h时,可达到分离效率86.07%,压力降1155.62 Pa。对分离效率匹配模型进行现场验证,得出经过匹配后分离效率提高了5.07%,验证了该匹配模型能够有效提高旋流器的分离效率。本文研究为选煤厂中旋流器工艺参数的合理匹配提供理论依据,并为提高旋流器的分离效率开拓一个新的方向。

径向不耦合装药爆破下页岩的动态应变分布及损伤分形特征

为研究径向不耦合装药结构对炸药能量的传递和爆破效果的影响,提高炸药能量利用率,增强岩体破碎效果,通过将直径为50 mm,高度为100 mm的标准页岩试件钻孔后装填二硝基重氮酚,控制45 mg的小药量,同时设置1、1.5、2、2.5四种径向不耦合装药系数,进行爆破模型实验。通过超动态应变测试系统、互补集合经验模态分解方法处理试件轴向各测点应变波形,分析试件不同段应变规律,并基于计盒维数理论,计算比较应变变化以及各测点处截面的损伤分形维数,对比试件不同区段裂纹开展情况,结合应变曲线对四种径向不耦合系数爆炸能量传播规律进行分析。结果表明:通过对比应变曲线,总体上拉应变峰值大于压应变峰值,试件受到较大且反复的拉、压应力后,最终发生破坏。实验表明径向不耦合系数为1.5时显著提高炸药能量利用,能延长爆生气体作用时间。不耦合装药结构试件截面的损伤分形维数从上至下呈n型变化,当系数为1.5时试件各段损伤分布最均匀,裂隙区能充分扩展,爆破效果最好。

基于AESL-GA的BN球磨机滚动轴承故障诊断方法

针对基于知识的贝叶斯网络(BN)构建方法存在不完全和不精确的缺点,提出一种基于知识引导和数据挖掘的BN结构构建方法。针对单一信号故障诊断结果不精确的问题和故障信息中存在的不确定性问题,将电流信号与振动信号融合建立BN的特征节点,分别提取2种信号的故障特征参数,利用区分度指标法进行特征筛选,将其作为BN结构特征层的节点。将专家知识构建的初始BN结构结合自适应精英结构遗传算法(AESL-GA)进行结构优化,通过自适应限制进化过程中的搜索空间,减少自由参数的数量,提高其全局搜索能力,得到最优BN结构。通过MQY5585溢流型球磨机滚动轴承实测数据和Paderborn University轴承数据集对所提方法进行验证,结果证明了所提方法的有效性。

基于数字孪生的交叉筛智能控制技术研究现状

交叉式细粒滚轴筛是一种适用于湿黏细粒煤的干法深度筛分设备。总结了普通滚轴筛和交叉筛的研究现状和局限性,提出了推进交叉筛智能控制技术研究的观点。综述了数字孪生技术在煤矿行业的应用案例,分析了数字孪生技术在煤矿无人化生产、远程控制和安全高效运行方面具备的潜力和价值。基于此,提出了开展基于数字孪生的交叉筛智能控制技术的研究,实现对交叉筛运行过程控制、状态监测等功能,提高交叉筛的智能化发展水平。

基于改进YOLOv5的螺旋选矿机矿物分带图像分割算法研究

螺旋选矿机是一种流膜类重力选矿设备,目前其精矿的截取是通过工人观察矿物分带,根据经验确定精矿与中矿或尾矿的边界分割位置,并相应调节截取器的分矿块的分割点到精矿边界分割线位置,从而实现对精矿的准确截取和精矿品位的控制。由于每个工人的经验和技术水平不一样,难以保证每次获取的矿带分割线位置信息和调节操作的准确性,而容易造成选矿指标的波动。螺旋选矿机分选流体存在流速快、矿带边界模糊的问题,采用常规的图像识别算法和原始YOLOv5算法都难以得到满意的结果,针对此问题,提出了一种能够识别模糊小目标矿带分割点的改进YOLOv5算法,利用本算法对从工业中采集的螺旋选矿机生产矿带图像样本进行了矿带边界分割识别试验和测试。结果表明,改进的YOLOv5算法比原始YOLOv5算法准确度提高了14.3%,其识别的精度可以满足生产中对螺旋选矿机矿物分带自动识别的要求。

基于活性炭颗粒的圆振动筛主要技术参数优化分析

为验证圆运动振动筛在对活性炭颗粒筛分时,振动筛各运动参数对筛分效率的影响,采用平均筛分效率来代表活性炭筛分效果。采用Box-Behnken响应面分析来研究圆运动振动筛的振动幅度、运动倾角以及振动频率对筛分效果的影响并进行仿真模拟,探讨3个因素之间对活性炭筛分的影响作用。验证结果表明:对筛分效果影响最大的是振动频率,影响最弱的是运动倾角,振动幅度和运动倾角之间具有显著影响作用,在振动幅度为4.21 mm、运动倾角16.07°以及振动频率13.83 Hz时筛分效果达到最大值40.86%。通过该方法优化的圆振动筛,可提高活性炭的筛分效率。

面向工程教育认证的振动筛大梁裂纹故障诊断虚拟仿真实验设计

为培养本科生创新思维和工程实践能力,达到工程教育认证中“具备解决复杂工程问题”的毕业要求,推动虚拟仿真实验教学改革和实验设备数字化,设计了基于ABAQUS和MATLAB的振动筛大梁裂纹故障诊断仿真实验系统,并通过产学研融合与现场效果进行了验证。该仿真实验系统采用ABAQUS有限元软件建立大梁裂纹模型,研究大梁的振动规律并模拟振动信号,同时在某选煤厂奥瑞AHS3661矸石筛大梁上安装加速度传感器采集振幅信号。通过对实测与仿真信号的振幅峰值和奇异谱熵进行时域波形分析和对比,这两个指标可被用于现场大梁的故障监测。最后借助于MATLAB开发通俗易懂的人机界面,调用底层仿真逻辑,完成相关实验操作流程。该系统能够满足过程控制相关专业的实验教学任务与创新拓展训练,取得了较好的应用效果。

含Y型组合节理花岗岩单轴压缩破坏机理及声发射特征

利用劈裂法在花岗岩试件中预制不同倾角的Y型组合节理,进行单轴压缩实验,分析组合节理倾角对破坏模式、峰值强度、表面变形场、声发射能量释放特征的影响,探究不同破坏模式下的破坏机理.实验结果表明:1)含Y型组合节理岩石随节理倾角变化呈现整体破坏、楔形体弹射破坏和沿主节理面破坏三种主要模式;2)组合节理夹角、主节理倾角均与岩石强度具有负相关关系;3)破坏模式从整体破坏转变到弹射破坏、沿主节理破坏时,滑移变形集中区域由次节理向主节理转变,AE高能级事件诱发原因由主、次节理压密及滑移错动向主节理压密及滑移错动转变;4)随主节理倾角的不断增大,主节理面上释放的能量更高、能量的分布更加不均匀.

细粉物料干式磁选机的国内发展现状

与湿式磁选相比,干式磁选具有节省水资源、选矿流程短、设备投资少、占地面积少、选矿成本低等优势。我国的铁矿资源品位越来越低、嵌布粒度细,亟需开发细粒级物料干式磁选机。根据现有各种型式干式磁选机的结构和工作原理将其分为磁重联合干式磁选机、直接给料风重磁联合干选机、风力送料干式磁选机等。磁重联合干式磁选机主要有固定磁系筒型干式磁选机、干式对辊强磁选机、带式旋转磁场干式磁选机、双环形移动磁系干式磁选机、干法强磁板式磁选机、干法筛式强磁选机、振动高梯度干式磁选机等典型型式。直接给料风重磁联合干选机主要有风力滚筒干式磁选机、风力带式干法磁选机、筒式流态化干式磁选机、三级干式永磁筒式磁选机、风磁耦合干式磁选机、干式风力磁选机、风重磁联合力场磁选机等典型型式。风力送料干式磁选机主要有风力送料板式磁选机、新型干式风磁联合磁选机、干式风力永磁精选矿机、风力给料干式永磁磁选机等型式。对以上20余种干式磁选机的结构、磁选原理、特点、适用范围等进行了介绍,并对各类干式磁选机的优势和劣势进行了分析。

物料冲击对椭圆振动筛筛分性能的动态影响

为了研究物料冲击对振动筛动态特性的影响,加工了某型三轴椭圆振动筛样机。首先,建立简化后的筛机模型,采用离散元法与多体动力学相结合的方法对椭圆振动筛的筛分过程进行数值模拟;其次,引入有限元法对物料冲击下的筛面进行分析,以筛分效率、物料运输速度、筛上物质量和最大冲击力为筛分性能的评价指标;最后,通过试验对其不同工况下的结构振动和应变信号进行了测试和分析,研究了振幅、振频、筛面倾角以及入料速度对筛分性能的影响,揭示了常规筛机评价指标与振动参数之间的关系,为多目标评价和振动筛机优化设计提供了参考。

射流与搅拌协同式浮选机气体引射规律探究

为了探究射流与搅拌协同式浮选装置在射流与搅拌协同作用下的气体引射规律,建立了射流与搅拌耦合区域模型,分别模拟了射流速度变化、搅拌速度变化、射流速度与搅拌速度同时变化对装置吸气能力的影响,搭建了射流与搅拌协同式浮选装置并对其进行试验。结果表明,射流速度是影响装置吸气能力的主要影响因素,搅拌速度对装置吸气能力产生一定的影响;射流与搅拌协同作用下浮选装置的吸气能力取决于射流速度与搅拌速度的相对贡献;射流速度与搅拌速度的增大对喷嘴的吸气能力分别产生促进与抑制的效果;当射流速度带来的增益效果大于搅拌速度带来的抑制效果时,提高装置吸气量的同时也促进了物料的混合,反之则降低装置的吸气量;随着搅拌速度的不断增加,叶轮剪切射流束的剪切力与剪切面积逐渐减小,射流束不再冲击叶轮,此时装置的吸气能力取决于射流速度大小。射流与搅拌协同式浮选装置在流量8.2m^(3)/h以上工作时,搅拌速度对喷嘴吸气能力影响较小;当在流量8.4m^(3)/h、转速7.5m/s的条件下工作时,此时喷嘴的吸气能力得到质的提高并且物料混合效果较好,浮选装置具有较好的工作能力;当搅拌速度达到8.75r/s以上时,射流束逐渐发生轨迹偏移,装置吸气能力取决于射流速度且射流束不再冲击驱动叶轮。

基于卡曼滤波的矿浆浓度计设计

设计了一种基于卡曼滤波的γ射线浓度计。通过分析射线浓度计的测量原理,建立了射线强度与矿浆浓度的关系式;利用卡曼滤波对射线强度进行最优估计,以抑制测量结果的扰动;最后通过最小二乘法分段拟合计算对应的浓度。结果表明,该浓度计测量及时、准确,最大误差0.328个百分点,均方根误差0.194个百分点,测量精度得到有效提高。

基于修正Manson-Halford模型的破碎机销轴疲劳分析

以双级锤式破碎机为研究对象,考虑销轴所受载荷的加载次序和载荷之间相互作用对销轴疲劳损伤的影响,对Manson-Halford(M-H)非线性疲劳损伤模型进行了修正,并通过试验数据验证了修正后模型的准确性和可靠性;考虑到破碎过程中锤头与销轴之间存在的非线性碰撞接触和物料颗粒对销轴受力的影响,利用MFBD-DEM双向耦合的方法获取了销轴的动态载荷;最后基于修正后M-H模型对销轴进行了疲劳分析。结果表明,与现有模型相比修正后的M-H模型寿命预测的误差最小;基于修正后M-H模型计算得到销轴的最小疲劳寿命为9.918×10^(6)次(165 h);利用MFBD-DEM双向耦合方法对双级锤式破碎机等大型破碎设备进行疲劳分析是合理可行的。

形状误差对组合辊承受扭矩影响的灵敏度分析

创建形状误差对高压辊磨机组合辊承受扭矩影响灵敏度的分析模型,进行组合辊配合面间的鼓形、圆度、锥度等形状误差参数对组合辊承受扭矩影响顺序分析。分析结果表明:当锥度误差自变量沿正向逐渐增大时,组合辊承受扭矩快速减小,当锥度误差自变量沿负向增大时,组合辊承受扭矩快速增大。鼓形误差逐渐增大时,组合辊承受扭矩呈逐渐增大波动;圆度误差逐渐增大时,组合辊承受扭矩呈缓慢减小波动。3个影响因素中,圆度误差对组合辊承受扭矩的影响最大,锥度误差影响最小,影响参数的灵敏度按从大到小的顺序依次为圆度误差、鼓形误差、锥度误差。

双轴木材破碎机刀片齿形仿真分析与优化

针对某型双轴木材破碎机的刀具易磨损、寿命低等问题,在推导出齿辊刀片所受切向力的理论计算公式基础上,运用SolidWorks绘制刀片的三维模型;基于ANSYS Workbench的刀片静力学分析,揭示刀片所受应力和最大变形量的分布规律,明确最大应力和最大变形量发生位置;最后通过ANSYS优化工具对木材破碎机刀片进行尺寸参数优化。结果表明:在刀片性能不受影响的前提下,优化后刀片所受最大应力和最大变形量都有一定的减小,力学性能有所改善。

团聚物与凸起结构柔性振动筛板碰撞解聚特性

为了促进潮湿细粒煤团聚物的解聚,提出将凸起结构筛板用于物料的筛分。首先,采用挤压壁面法构建了潮湿细粒团聚物模型,仿真分析了团聚物在不同筛板上的碰撞解聚过程及解聚程度;其次,通过单因素和响应面分析法研究了凸起结构参数对团聚物碰撞解聚程度的影响性能,对凸起结构参数进行了优化;最后,通过筛分试验对比了物料在普通筛板和凸起结构筛板的解聚性能。结果表明:凸起结构能提高潮湿细粒团聚物的解聚程度,其参数对团聚物的解聚性能有显著影响;平均垂直应力σyy、液桥断裂百分比DR、平均偏心距离Ad和膨胀速度Ue随凸起结构下底a、上底b的增加呈非单调变化,与高h的变化呈正比;响应面分析得到凸起结构各参数对解聚程度的影响显著性依次为h>b/a>a;通过对凸起结构参数优化,团聚物的解聚程度最高可提升13.4%。

含轴承间隙复摆颚式破碎机动态性能分析

在复摆颚式破碎机中,轴承间隙对其稳定性及轴承寿命均有一定影响。为分析轴承间隙对复摆颚式破碎机动态性能的影响,采用拉格朗日乘子法,建立含轴承间隙复摆颚式破碎机的动力学模型,分析了不同偏心轴转速及间隙值对破碎机动态性能的影响;并通过试验验证了其准确性。结果表明,增加偏心轴转速与减小间隙值均可减小破碎机动颚轴承滚子与内外滚道的碰撞力,增强运行稳定性及提高轴承寿命;增加偏心轴转速还可减少轴承的不规则磨损。对于PE150×250颚式破碎机,在提高生产率的同时减弱破碎机中的冲击现象,选择38 rad/s的转速最佳。

巷道掘进爆破参数优化设计及施工

大红山铜矿巷道掘进爆破施工中存在超欠挖严重、炮孔利用率低和光面爆破效果差导致围岩破碎等问题。通过爆破理论优化设计和结合爆破现场试验,采用筒形掏槽爆破、间隔装药结构、精确延期时间和合理的炮孔间距的全断面爆破方案。结果表明:综合炮孔利用率能够达到93.5%。半孔痕率较矿山原方案提升了40%左右,平均循环进尺较矿山原方案提升了0.34 m,炮孔利用率较矿山原方案提升了13%左右。

统计共振理论在振动磨机中颗粒碰撞行为优化中的应用

振动磨机在粉体研磨领域中具有广泛的应用,其性能直接影响到产品的质量和生产效率。为优化振动磨机中颗粒的碰撞行为,提高振动磨机的研磨效率,结合统计共振理论对振动磨机进行动力学分析,发现当振动磨机的结构参数确定的情况下,统计共振效应的产生仅与振动磨机的激振频率、腔体内介质质量及介质影响系数有关。为进一步明确统计共振的发生条件,以填充率、颗粒粒径和振动频率为变量因素,对ZM-10型振动磨机磨腔内颗粒运动进行了三因素10水平的仿真模拟试验。通过分析仿真结果得到填充率、颗粒粒径和振动频率三种因素变化下平均碰撞频率及能量转移比率的变化趋势,并且发现在颗粒粒径和激振频率发生变化的过程中,出现了统计共振效应。运用统计共振理论,从碰撞的数量与质量两个维度对颗粒碰撞行为进行分析,发现当ZM-10型振动磨机的作业参数为填充率75%、激振频率16 Hz、磨介粒径8 mm时,颗粒的碰撞频率和能量转移比率为综合最高。通过实际的破碎试验验证,参数优化后的振动磨机的破碎效率提升了23.43%,同时,产品颗粒粒径的分布也得到了明显改善。这一研究为振动磨机工艺的优化提供了一种新的思路。

KSS1536型空间受限原煤分级筛的研制与应用

为解决空间受限原煤分级筛的安装技术难题,设计研制了一种基于重心偏移原理的KSS-1536型原煤分级筛,并详细介绍了其筛分原理、筛板结构、筛机材质及应用效果。该型筛机采用了重心偏移技术,可促使物料迅速分层,避免筛机入料端物料堆积,同时排料端物料运动速度慢,有利于延长筛分时间、提高筛分效率;采用空间阶梯形冲孔筛板,具备常规冲孔筛板和梳齿阶梯筛板的优点,可增加有效筛分面积,并使大颗粒物料不易堵孔、细颗粒物料不易糊孔;筛机材质的性能优于Q355,而应力分析显示筛机所受最大应力为36.9 MPa,发生在激振梁上,筛箱整体及各关键部件的刚度和强度均满足设计要求。应用效果表明:KSS1536型原煤分级筛可在空间受限的情况下使用,应用于平顶山八矿选煤厂智能干选后物料的分级作业,处理量可达到300 t/h,筛分效率可达90%;同时能够长时间连续稳定运行,日常维护方便。该设备的成功研制与应用,为空间受限条件下原煤分级筛的选型和工艺布置提供了新的思路。