基于VMD和GA-SVM的矿井地震自适应噪声压制方法

煤矿井下地震信号往往呈现出复杂的波场特性且伴随着大量噪音干扰,导致地震信号的初至拾取精度降低,从而影响地震数据的反演与解释。针对复杂干扰环境下采集的低信噪比地震信号,提出了基于变分模态分解(VMD)和遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)的地震噪声压制与初至提取方法,以提高煤矿井下复杂噪声条件下的地震信号质量。采用变分模态分解对含噪地震信号进行自适应分解,得到数个的变分模态分量(IMF);对VMD分解得到的IMF分量进行特征提取,将提取所得的信号特征作为信号有效性判别的依据;利用遗传算法对支持向量机模型进行优化,得到最优的惩罚因子c与核函数参数g;利用优化后的支持向量机模型对IMF分量进行有效性判别并将有效分量重构成高信噪比信号;通过对人工加噪的地震信号应用噪声压制算法,煤矿井下常见的不同类型噪声被有效地压制,验证了算法的可行性;对矿井巷道实采的地震记录进行噪声压制处理,有效地压制了数据中的干扰噪声,极大程度地提高了地震记录的信噪比,使初至拾取得更加准确。结果表明,基于VMD和GA-SVM的地震噪声压制方法可以很好地提取含噪地震记录中的有效信号,提高初至拾取精度,在矿井复杂干扰条件下具有显著的应用潜力,对解决矿井复杂干扰条件下的地震勘探问题有重要意义。

矿山地下空间探测技术现状及发展趋势

在当前全球气候变化和资源紧张的大背景下,实现“双碳”目标已成为各国的共同追求,开发利用矿山地下空间成为实现可持续发展的重要途径。地下空间精细探测作为矿山地下空间开发利用的重要前提,引起了学术界的广泛关注,是确保矿山地下空间安全、高效开发的基础。阐述了矿山地下空间探测技术的方法原理及当前发展现状,从“空(天)-地-井-巷”多视角以及“重-磁-电-震”多方法探测手段两个维度,系统地梳理了地下空间探测技术;通过深入分析和对比各物探方法在探测范围、探测深度、成本效益和异常体敏感性方面的区别,分析了不同矿山地下空间探测方法对于不同应用场景的适用性,总结并归纳出各探测方法的优势与局限性;研究了矿山地下空间探测的典型应用,通过分析实际工程应用的探测结果,凸显了各探测技术在实际工程中的应用价值,同时为今后的技术优化提供了实践基础。此外,探讨了未来矿山地下空间探测技术的发展趋势,阐明了多空间多维度联合探测与地下空间感知探测一体化机器人研究的可行性与必要性,有望进一步提升矿山地下空间探测的精度和效率,降低复杂地质环境下矿山地下空间探测的探测成本和探测风险,为矿山地下空间探测技术的未来发展方向提供了参考。

FRP网格-UHPC复合加固RC梁抗弯性能有限元分析

我国建筑、桥梁等结构大多已接近使用年限,亟需加固改造。为解决新旧接触界面易产生剥离、新加结构与原有部分无法共同受力的问题,改善传统加固方法,采用FRP网格-UHPC复合加固钢筋混凝土梁。用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好,能够准确模拟FRP网格增强超高性能混凝土(UHPC)复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能。分析FRP网格横、纵向结点数和复合加固层粘结长度等参数对加固梁受弯性能的影响,结果显示,随着粘结长度的增加,加固效果提升显著,承载力最大提升幅度为121.929%;通过增加横向网格结点数,可以有效地增强FRP网格与UHPC之间的机械锚固能力,从而使承载力提升。研究成果为FRP网格-UHPC加固混凝土结构提供参考。

UHPC加固RC柱的轴压性能试验及有限元模拟分析

超高性能混凝土(UHPC)因其优异的力学性能和耐久性能,广泛应用于钢筋混凝土结构的加固中。对UHPC加固钢筋混凝土短柱轴心受压进行试验研究,利用ABAQUS有限元分析软件建立UHPC加固钢筋混凝土短柱轴心受压的有限元模型,峰值荷载模拟值与试验值吻合良好。分析长细比对加固柱荷载及塑性变形性能的影响,每组5个试件长细比分别为2,4,6,8和10,共6组30个试件。结果表明:相同长细比下UHPC加固钢筋混凝土柱能较大提升柱的承载力和延性;随着长细比L 0/d增大,加固柱的承载力降低,破坏时试件的极限位移明显增大;当长细比进一步增大,试件极限承载力降低趋势开始变缓,峰值荷载对应的位移增大,抵抗塑性变形能力变差,该研究为UHPC加固钢筋混凝土柱工程应用提供参考。

FRP筋-钢筋混合配筋的超高性能混凝土梁受弯有限元分析

研究配筋率、混合配筋等效配筋率、FRP筋面积比、UHPC抗拉强度、钢筋配置形式对UHPC梁受弯性能的影响。分析各参数对UHPC梁屈服荷载、峰值荷载、挠度及破坏形式的影响。结果表明:随着配筋率的增加,纯钢筋UHPC梁刚度、屈服荷载、峰值荷载及对应的挠度均得到不同程度提高;UHPC混合配筋梁随FRP筋面积比的增大,峰值荷载及峰值荷载挠度增大,UHPC混合配筋梁的抗变形能力变差;随UHPC抗拉强度的提升,UHPC梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载增大,对应的挠度减小;采用双层布置的UHPC混合配筋梁比单层布置梁屈服荷载、峰值荷载小。本文为FRP-钢筋混合配筋UHPC结构的工程应用提供参考。

基于二阶变增益滑模的感应电机电压模型磁链观测器

针对无速度传感器感应电机驱动系统,基于二阶滑模的电压模型磁链观测器可以有效提升传统开环电压模型观测器的转速估计鲁棒性。然而,现有二阶滑模电压模型观测器仍然存在以下2个问题:1)滑模观测器常数增益与可变稳定性条件间的不匹配问题;2)由于存在直流偏置,需要采用非理想积分器来估计转子磁链。针对这2个问题,该文提出相应解决方案:1)改进二阶滑模观测器结构,并根据稳定性条件设计可变增益,以同时实现宽调速范围内的观测器稳定性与抖振抑制;2)根据滑模观测器的输出,设计一种带直流偏置补偿的积分器,以提升磁链估计精确度。最后,在3.7 kW的感应电机实验装置上进行对比实验,证明所提方法有效性。

基于谐振改进型单自由度自抗扰控制器的PMSM转速波动抑制策略

高性能系统期望电机输出平滑且稳定的转速。然而,永磁同步电机驱动系统的转速环遭受多源扰动影响,导致电机输出转速呈现非周期和周期波动。为了抑制转速环中多源扰动,该文提出一种谐振改进型单自由度自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)。单自由度ADRC保留了传统ADRC对非周期扰动的抑制能力。在此基础上,该文采用准谐振控制器拓展单自由度ADRC观测器在特定频率处的带宽,以进一步提高单自由度ADRC对周期扰动的抑制能力。因此,所提方法可以同时抑制转速的非周期和周期波动进而提高转速的控制性能。此外,该文利用Nyquist稳定判据分析所提方法的稳定性。最后,通过实验验证所提方法的有效性。

低温省煤器快速检漏技术开发应用

当前电厂在低温省煤器的稳定运行上面临较大的压力,尤其是低温省煤器的泄漏问题亟待解决。为实现低温省煤器泄漏的快速检测,防止其运行恶化,可利用低温省煤器后烟气温度变化实现快速检漏。通过COMSOL对低温省煤器泄露后的烟气温度变化进行数值模拟发现,与无泄漏相比,泄漏发生后烟气温度降低可达2℃,同时烟道内低温区域扩大。因此,可在低温省煤器后整个烟道截面上矩阵式布置多个温度测点,监测不同测点烟气温度或同一测点烟气温度的变化速率和变化幅度,即可快速判断低温省煤器是否发生泄漏,再配合水侧压力测试即可实现快速检漏。在低温省煤器设计、运行、检修3个方面给出具体建议,对电厂低温省煤器运行稳定性的提高具有显著的工程指导意义。

中国低煤阶煤层气地质特征

低煤阶煤层气是中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域。中国含煤盆地的地质构造背景复杂,多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力-应变对煤储集层的改造,煤层气的富集成藏有自身的特点:厚度大、层数多、含气量低、渗透性较好、煤层气资源量和资源丰度大,厚度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景。低煤阶煤层气藏开发过程中解吸引起的基质收缩效应造成储集层渗透率增大,从而有利于低煤阶煤层气的开发,易形成工业性气流。低煤阶煤层气成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整,如果构造、成煤环境及水文地质等主控因素能够有利匹配,有可能形成煤层气高产富集区。

基于Monte-Carlo方法的风电功率预测不确定性估计

风电功率预测的不确定性估计是实现对风电场优化调度的基础。为此,提出了1种定性分析风电功率预测敏感气象因子的方法,采用2种方式分别对敏感气象因子的误差分布函数进行了估计,并采用Monte-Carlo随机抽样实现了对风电功率预测不确定性的估计,最后进行了算例验证。研究结果表明:不同预报时刻对应气象参数预报误差的不确定性差别较大;基于气象参数不确定性随机抽样的方法可实现对功率预测的不确定性估计,且在相同的置信度下,逐小时样本估计优于总体样本估计。与传统风电功率预测不确定性估计方法相比,该方法对风电场历史运行数据要求低,且不需要单独建模,具有较高的工程实用性。

基于模糊物元的煤层气高产富集区预测——以沁水盆地为例

沁水盆地煤层气开发的后备区块准备不足,需要开展煤层气有利富集区块的优选工作。为此,分析了影响沁水盆地高产富集的关键因素:煤层厚度、实测含气量、含气饱和度、原始渗透率、煤层海拔深度、临界解吸压力、水文地质条件等;采用模糊物元评价方法,利用生产现场资料结合实验室测试数据,绘制出了量化指标预测等值线,并分析了不同地区煤层气高产的可能性。依据评价结果,优选出阳泉—寿阳、长子—屯留、沁水北—安泽和阳城北等4个煤层气产能建设的后备区块(其中又以阳城北有利区与阳泉—寿阳南有利区高产的潜力最大),为沁水盆地煤层气后期的勘探开发提供了目标区。

沁水盆地西山煤田煤层气成藏特征

在分析构造及热演化史基础上,探讨了沁水盆地西山煤田中煤阶煤层气的储层物性和成藏过程,结果表明,西山地区煤层具有吸附量大、含气量高、含气饱和度大、资源量大和资源丰度高等特点;虽然成藏过程较为复杂,但煤层埋藏史与生烃史配置良好,有利于煤层气富集保存,又由于发育有由岩浆诱发成因的煤层构造裂隙而使储层渗透率提高。认为该地区具有良好的煤层气勘探潜力和开发前景。

低煤阶煤层气藏水文地质条件的物理模拟

采集低煤阶煤岩样品,利用煤层气成藏模拟装置模拟了低煤阶煤层气藏的水文地质条件,探讨了动力条件及地下水化学特征对煤层气保存、富集及成藏的影响.结果表明:强烈的水动力交替作用使煤层气藏中的甲烷碳同位素变轻,甲烷含量降低,N2和CO2含量增大,这对煤层气成藏不利;低煤阶褐煤倾向于低矿化度,有利于生物气的生成和低煤阶煤层气的富集成藏.

响应面法优化脉冲强光对面包表面细菌的杀菌工艺

采用响应面法分析优化脉冲强光对面包表面杀菌的工艺参数。在单因素试验的基础上,选取闪照次数、闪照距离、闪照能量为影响因素,杀菌率为响应值,应用Box-Behnken试验设计建立数学模型,进行响应面分析。结果表明:优化条件为闪照次数30次、闪照距离9 cm、闪照能量400 J,此时脉冲强光对面包表面的细菌杀菌率可达到99.99%,检测面包表面的细菌残留量远远小于1500 CFU/g,符合国标有关规定,因此该模型可应用于实际生产。

高、低煤阶煤层气藏地质特征及控气作用差异性研究

高、低煤阶煤层气地质特征及控气作用差异性是研究煤层气富集成藏的重要组成部分,是煤层气勘探开发理论研究过程中重要的基础性研究领域之一。本文以中国沁水、阜新盆地和美国粉河盆地等典型的含气盆地为例,探讨了高、低煤阶煤层气的储层物性差异,分析了构造控气和水文地质控气作用的差异性。研究表明,高煤阶气藏含气量高,CH4百分含量高,δ13C1值大于-38.75‰,储层渗透率变化小,储层改造难,构造热事件对煤层气的生成、富集贡献大,持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度大,现今地下水格局对气藏的形成具有一定的影响;低煤阶气藏含气量低,CH4百分含量低,δ13C1值大于-49.11‰,储层渗透率变化大,储层易改造,煤热演化史及煤阶影响着煤层气的生成、富集,在煤层气生成过程中活跃的水动力是甲烷生成的主要的水文地质条件之一,但持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度小,而合适的地层水矿化度则是低煤阶煤层气生成的重要条件,地下水格局对气藏的调整和改造起到决定性的影响。

基于天气分型的风电功率预测方法

对风电场输出功率进行预测是保证大规模风电集中并网后电力系统安全稳定运行的有效手段。提出了种基于天气分型的风电功率预测算法,以数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)中的风速向量和压力日变化为基础,采用主成分分析对样本进行降维处理,以聚类分析的方法对天气类型进行分类,针对不同的天气类型分别建立预测模型,并与单预测模型进行对比。研究结果表明,主成分分析结合聚类分析的方法可实现对天气现象的有效分类;对于较为稳定的天气现象,聚类模型较单模型的预测精度提高显著,而对于不稳定的天气现象,聚类模型预测精度提高有限;对总体样本而,基于天气分型的预测方法较常规方法精度提高2%以上。

低煤阶煤层气藏水动力条件的物理模拟实验

水动力条件是影响低煤阶煤层气成藏的重要因素之一。利用煤层气成藏模拟装置模拟了低煤阶煤层气藏水动力条件。研究表明,强烈的水动力交替作用使煤层气藏中的H2S含量降低、甲烷碳同位素变轻、甲烷含量降低、氮气和二氧化碳含量增大。这些变化对煤层气成藏造成不利影响。同时,对鄂尔多斯盆地东缘水动力条件进行了分析,对比了煤层气藏保存条件的差异。

CFRP筋及其加筋混凝土梁感知性能试验与分析

对14个CFRP筋试件进行受拉试验,试验采集(carbon fiber reinforced polymer)CFRP筋的应力、应变和电阻值,基于压阻效应CFRP筋电阻随拉应变增加而增加.当CFRP筋破坏时其电阻变化率为31%-64%,直径4 mm和6 mm的CFRP筋应变敏感系数分别是30.5和38.6,是普通电阻应变片灵敏系数的13.80倍和17.47倍.CFRP筋电阻变化主要是由于电阻率变化引起的,碳纤维的弹性变形引起的电阻变化很小.对6根CFRP加筋混凝土梁进行三分点静力加载试验,试验记录了梁中CFRP筋电阻随梁跨中变形增加的变化曲线.当混凝土梁破坏时CFRP筋电阻变化率为2.54%-6.87%.试验研究表明CFRP筋既可用作混凝土结构的受力筋,又可用作传感器进行结构健康监测.

考虑预报风速与功率曲线因素的风电功率预测不确定性估计

对影响风电功率预测不确定性的数值天气预报风速与风电机组功率曲线进行分析。分别从时间和风速水平角度对预报风速的不确定性进行了定量评估,提出了2种风速预报的综合不确定性评估模型;分析了风机理论功率曲线、实际运行功率曲线的不确定性以及功率曲线的固有特性对功率预测结果不确定性的影响;在此基础上提出了一种功率预测不确定评估的工程化模型。算例分析结果验证了该模型在工程应用中的可靠性和准确性。