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。

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。

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%。

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。

不锈钢筛网成型设计研究

选煤技术领域中振动筛是一个重要的生产工具,振动筛的筛网是其中的关键部件。对振动筛中的不锈钢筛网的异形钢丝成型及焊接成型进行了研究,介绍了异形钢丝的质量检测和筛网焊接成型后的处理方法。

基于EDEM与BP神经网络的平-摆筛参数化研究

为直观分析振动参数与料体分层效果复杂映射关系及筛分过程物料松散规律,以便振动筛参数化研究的开展。首先以振动筛简化后三维模型导入EDEM软件,利用正交试验法进行设计,并将试验方案中对应筛机参数分别导入EDEM中。基于平动与摆动双运行模式振动筛,提出以分层沉降比的定义对料体分层效果进行表征,以离散元软件分析振动筛的振幅、振动频率、振动方向角和摆动频率四个参数对分层效果的影响,将获得的仿真数据导入BP神经网络进行深度学习。采用集成学习的训练集对训练好的模型进行筛机参数影响权重的分析,得出振动频率、振动幅度,振动方向角和摆动频率和对分层效果有较大影响,故以这四种参数组合表征振动筛运行状态,对不同参数组合对应筛分效率进行分析。振动频率与振动幅度增加,可以增大筛面的振动强度,不仅加速物料松散速率,优化物料的分层效果,又可以改善物料的堵筛情况,但振动强度过大时,物料跃迁时间过长,使得物料与筛面接触时间变短,分层效果下降;随着振动方向角的增加可以加速物料的铺展速率,但角度过大时,会降低物料与筛面的碰撞概率,弱化物料的分层效果,从而影响筛分效果。当振幅为3.6mm、振频为18.3Hz、振动方向角为39.1°、摆动频率为13.8Hz时,振动筛的分层沉降比为0.77,分层效果最优,此时的分层构型最便于筛分的进行,此研究对平动与摆动双运行模式的振动筛优化设计具有一定指导意义。

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。

弛张筛面大挠度非线性弹性变形分析及负载理论研究

针对弛张筛面大挠度变形理论缺少对筛面材料弹性属性的分析及矿物冲击对筛面挠度变化影响规律的研究,考虑弛张筛面材料的可伸缩性,建立了筛面大挠度非线性弹性变形理论模型,并结合外激励正弦位移函数,首次提出了筛面在不同振幅和频率下的时域表达式;搭建了弛张筛面动力学特性测试平台,验证了理论模型在描述筛面挠曲变化过程中的准确性,通过响应面优化法明晰了大挠度弹性变形理论在描述筛面动态特性时的最优振动参数;结合空载筛面大挠度弹性变形理论提出了颗粒与筛面碰撞时筛面挠曲变化理论,求出了颗粒冲击力下筛面不同运动状态时的挠度曲线,揭示了筛面与矿物颗粒碰撞时不同物理参数对碰撞点局部变形程度的影响规律,并利用仿真试验验证了颗粒碰撞筛面挠曲变化理论表达式在不同初始约束下描述筛面动力学特性的准确性。研究结果表明:静态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率在6%以下,动态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率随着振幅与频率的增大而减小,且这种变化是非线性的;当振幅为7.33 mm、频率为11.75 Hz时各测点理论值与实验值误差率达到最低,筛面中点的平均误差率低于3%;颗粒入射角、撞击点位置、筛面安装倾角和运行状态是影响筛面撞击局部变形程度的重要因素,理论证明了在较大筛面安装倾角和颗粒入射角以及筛面靠近中点位置运动到最高点时,颗粒与筛面碰撞可获得最大初始动能,且碰撞后筛面挠曲变形理论表述撞击点位置与仿真试验结果的平均误差在4 mm以下。

双层直线振动筛的筛分性能模拟研究

为了强化双层直线振动筛对塑料颗粒的筛分性能,采用离散元法建立双层直线振动筛和塑料颗粒模型,仿真研究塑料颗粒在筛分中的运动特性,利用单因素控制变量法和四因素四水平的正交试验法分析振动频率、振动方向角、振幅和筛面倾角对双层直线振动筛筛分性能的影响。结果表明,塑料颗粒在筛面上可快速达到稳定筛分阶段;两层筛面的透筛分别发生在筛面入料口附近和筛面前中段;振动方向角增加,上层筛面筛分效率稳定在92%,下层筛面筛分效率先减小后增大;振幅增大,两层筛面的筛分效率都减小;振动频率或筛面倾角增加,都会导致上层筛面筛分效率先增大后减小,下层筛面筛分效率下降。采用双层直线振动筛筛分塑料颗粒的最优参数组合为振动频率15 Hz、振动方向角40°、振幅5 mm和筛面倾角4°。研究结果为双层直线振动筛性能提升提供依据。

曲轴连杆式大型弛张筛关键部件动态特性

弛张筛作为选煤厂原煤干法深度筛分的关键装备,尤其曲轴连杆式弛张筛稳定性较好,在大型动力煤选煤厂得到广泛应用。曲轴连杆机构为该大型弛张筛的核心关键部件,其可靠性对筛分效果与后续分选环节均有重要影响。基于此,采用有限元仿真计算,聚焦曲轴连杆机构的动态特性,围绕哈尔乌素大型动力煤选煤厂大型弛张筛,构建曲轴连杆结构有限元模型并进行模态分析,进而基于模态叠加法进行简谐载荷作用下的谐响应分析,最后通过边界条件模拟其在筛机运行下的运动状态,对其进行了动力学分析。结果表明,其固有频率均远大于系统工作时的激振频率,曲轴连杆结构无共振风险;工作状态下曲轴连杆产生的应力集中在曲轴表面以及连杆的轴承处,最大应变为1.10×10^(-4),满足设计要求;同时,确定了连杆与曲轴间的机械碰撞是结构产生材料变形的主要原因。本研究结果为大型曲轴连杆式弛张筛的选型设计、结构优化以及工程实践提供了理论与技术参考。

大型振动筛运行状态在线监测系统研究与应用

目前振动筛运行状态主要依靠人工经验判断,现有在线监测方法因测量精度低,难以满足大型振动筛的智能化发展需求。为此,开发了振动筛运行状态在线监测系统,对该系统的构成与主要功能进行了概述;针对传统单轴或普通三轴单方向振动传感器准确性差的技术难题,建立了振动筛虚拟空间三维坐标系,利用运动矢量合成算法重构了筛机监测位点的实际振动方向角与振动强度,克服了传感器安装精度和现场工况条件对结果的影响,实现了筛机振动数据的精准测量;根据温度传感器实时数据获取轴承温升曲线,实现了温度数据的精准感知;通过对异常数据的分析,基于支持向量机建立了振动筛运行异常与预警模型。现场应用表明,在线监测系统实现了振动筛运行状态数字化判识与早期故障预警,显著降低了筛分装备故障率,保障设备高效稳定运行。

BVB3661香蕉筛仿真计算与试验测试模态对比分析

模态振型是振动筛动态分析的重要参数,为了探讨BVB3661香蕉筛的结构动态特性,通过采用与实际工况相似的原则,建立实体模型并进行仿真计算模态分析,通过合理的数据采集方法进行试验模态测试,研究结果表明:试验模态分析的固有频率与仿真计算结果的最大误差范围在8%以内,且对应的固有振型基本一致;仿真计算与试验测试模态与筛机工作频率14.17Hz相差较远,距离相差值均在10%以上,避免了共振现象的发生。改造后BVB3661香蕉筛技术性能指标比原来筛机有了较大提高,筛机运转更加平稳,使用效果和可靠性方面得到了显著提高。

基于ANSYS Workbench的激振力作用下香蕉筛疲劳分析

香蕉筛被广泛应用于选矿作业流程,其关键部件的设计影响整机的使用寿命。基于ANSYS Workbench进行静力学分析,并利用Fatigue Tool进行疲劳寿命模拟计算,得到香蕉筛结构件的寿命云图,从而确定香蕉筛结构件的薄弱环节,为优化设计提供了理论依据。

基于ABAQUS的振动筛大梁裂纹有限元分析

为研究振动筛大梁正常工况与产生裂纹后的振动状态的差别,以AHS3661型振动筛大梁为研究对象,对其进行了有限元的模态分析和受迫振动分析。结果表明:在无裂纹情况下大梁受迫振动的模拟最大应力为89MPa,最大位移接近10mm,与现场实测情况相符,验证了有限元分析的有效性;大梁近激振器处存在5mm未贯穿钢板裂纹时,大梁受迫振动最大位移达到19.5mm,最大应力位于裂纹处,数值为201MPa;大梁近激振器处存在10mm贯穿钢板裂纹时,大梁受迫振动最大位移达到93.4mm,最大应力升高至577MPa;大梁中部存在5mm未贯穿钢板裂纹时,大梁最大振幅为18.3mm,最大应力位于裂纹处且数值达到291MPa;大梁中部存在10mm贯穿钢板裂纹时,大梁最大振幅为27.8mm,最大应力位于裂纹处,数值为482MPa;总体而言,大梁产生裂纹后,大梁的模态振型发生改变,固有频率上升,大梁的振动幅值出现增大,裂纹附近产生显著高于其他区域的应力。研究结果可作为现场实际故障诊断的理论参考,为振动筛预防维修提供一定依据。

柔性筛板上黏湿煤团解聚及透筛特性研究

振动弛张筛在黏湿细粒煤炭干法筛分领域应用广泛。采用离散元中的API技术,在EDEM软件中构建了一种新型柔性筛面模型,并利用数学理论模型进行验证,此外探究了筛面振幅参数和颗粒表面能大小对黏湿颗粒运动特性的影响规律。结果表明:随着表面能的增大,煤团与筛面碰撞后形成的二次团聚体越大,筛下颗粒数越少,一定范围内,随振幅的增大解聚后的颗粒平均法向速度越大。研究成果为离散元法研究黏湿煤炭筛分提供理论基础。

煤矿振动筛中筛箱疲劳特性分析

为提升煤矿开采中椭圆振动筛筛箱的应用质量,研究人员应用有限元分析方法,结合实际案例对煤矿椭圆振动筛筛箱谐响应及疲劳情况进行分析.在分析过程中,对目标筛箱进行建模,而后应用ANAYS有限元分析软件,对筛箱的谐响应和疲劳情况进行了较为全面的分析.根据分析结果,对筛箱的后续优化工作提出相应建议,以期为后续的筛箱优化设计工作提供参考借鉴.

选煤振动筛的技术改造与应用

振动筛是目前世界上应用最为广泛的分级、脱水、脱介和脱泥设备,对我国煤炭工业发展具有重要意义,其筛选能力和分级脱水效果是决定煤炭加工品质和选别效果的重要原因。因此,寻求一条切实可行的技术改进方法,以达到综合地提升选煤机产量、实现选煤机高效运转的目的,具有重要的现实意义。故此,有必要对选煤振动筛的技术改造与应用进行分析。

选煤厂申克激振器自制密封件工具设计与加工

激振器是振动筛的动力源,是选煤厂振动筛的核心部件,由于设备在复杂多变的物料加工情况下均出现不同程度损坏,损坏故障中轴承损坏和密封漏油居多,申克激振器在选煤厂振动设备中,使用效果表现较好,但故障后由于没有专用售后和维修基地且渠道不畅通,影响设备正常运转。对申克振动筛各型号毛毡密封设计专用加工制造机构,实现进口设备备件自主化加工,从实际使用效果来看,可与原装进口备件相媲美,使用周期长达8个月以上,实现了自主设计。

湿煤聚团与弛张筛筛板碰撞解聚的离散元模拟

针对潮湿煤发生团聚造成难以筛分等问题,研究了湿煤聚团与弛张筛筛板碰撞解聚机理及其影响因素。首先通过聚团筛分实验确定了湿煤聚团颗粒的粒径组成,结合液桥力接触模型构建了基于实验数据的湿煤聚团模型。建立EDEM-RecurDyn联合模拟分析了湿煤聚团与柔性体弛张筛筛板的碰撞解聚机理及不同偏心距对聚团碰撞解聚的影响。结果表明,团聚体的碰撞解聚首先发生在聚团与筛面的接触区域,碰撞通过中心大颗粒传递至聚团中上部,引起聚团的快速解聚,随后聚团颗粒整体向上和四周运动,解聚过程趋于稳定;弛张运动的筛板相比静止筛板对团聚体的解聚具有明显的增强作用,在合适的取值范围内增大弛张筛偏心距有利于聚团的解聚。该研究为弛张筛的优化设计提供了一定的参考依据。