试论煤矿井下快速断电安全技术

论述了煤矿井下漏电保护和短路保护装置的现状和实施快速断电安全技术的必要性；介绍了煤矿快速断电安全技术的发展水平；对快速断电安全技术中的几个问题进行了探讨；

矿用本安型防爆布控球

在以智能化矿山建设为要求的背景下,针对井下环境复杂、光照轻度差、存在易燃易爆气体、以及矿难发生后,原有的有线视频监控体系会受到破坏等问题。设计出一种矿用防爆型布控球,该设备以高通Cortex-A53芯片作为中央控制单元,采用CMOS图像传感器作为视频采集单元,并配有红外补光。设备采用本质安全电路的电源为设备供电。该布控球具有红外夜视距离远、成像质量高、功耗低的特点。支持TCP/IP、ONVIF、GB28181等协议。可广泛应用于井下安全生产领域。经测试,布控球黑暗环境下可视距离达20 m。

DPF/CDPF对柴油机颗粒物的捕集特性对比研究

对柴油机颗粒捕集器(Diesel particulate filter, DPF)和催化型颗粒捕集器(Catalyzed diesel particulate filter, CDPF)捕集柴油机颗粒物并进行对比试验研究。通过发动机废气排放颗粒物粒径谱仪EEPS-3090对比研究了DPF/CDPF对不同粒径PM的捕集特性,通过傅里叶红外光谱仪和热重分析仪探究了DPF/CDPF前后端PM官能团和成分的变化。研究结果表明,CDPF对聚集态颗粒物和核态颗粒物的捕集率高,总捕集效果要高于DPF。柴油机排气流经DPF后,有少量的核态颗粒流出,PM中的VF含量增加;流经CDPF后,PM中VF含量下降。

基于ISCSO-VMD-GRU的带式输送机电动滚筒音频故障诊断

针对带式输送机电动滚筒故障状态难以识别,造成诊断精度不高的问题,提出了一种改进沙猫群优化算法(ISCSO)、变分模态分解(VMD)和门控循环单元(GRU)相结合的带式输送机电动滚筒故障诊断模型。在沙猫优化算法(SCSO)中引入Logistic-tent混沌映射、螺旋搜索、麻雀警戒机制改进算法。使用改进的SCSO优化VMD获得音频信号的固有模态函数(IMF)分量,再基于Pearson相关系数与复合缩放排列熵(CZPE)筛选并计算有效IMF分量的CZPE值进行特征重构,提升GRU的诊断精度。同时利用ISCSO算法对GRU网络参数进行优化。通过实验对比,结果表明ISCSO-VMD-GRU模型故障诊断准确率达到99.69%,相较于其他模型性能提升效果显著。

基于BUCK变换器非爆炸本安评价系统研究

应用在煤矿等危险环境下开关变换器必须满足防爆要求,本安型变换器必须在GB 3836标准的爆炸试验平台测试其是否满足输出本安的要求,这种方法耗时过长、不能直接指导本安电路的设计与制造。为了方便评价BUCK变换器的输出本安性能,以电容电路最小点燃电压曲线的数值拟合为依据,建立了输出本安性能评价系统。利用能量等效原理将BUCK电路等效变换为电容电路,并采用最小二乘法对电容电路的最小点燃曲线进行拟合,实现了最小点燃曲线的数值化;其次,利用仿真软件搭建了可以通过界面显示的本安判据结果的评价系统。最终采用2组实验结果对本安评价系统进行测试,验证了所搭建本安评价系统的可行性。

基于PLC控制的煤矿识别卡自动装配产线设计

煤矿识别卡产品装配大部分采取人工工序分步骤装配的作业模式,在对现有的识别卡装配工艺进行调研后,总结出一套优化自动装配柔性工艺的措施,并基于此措施开发了一套基于PLC控制的识别卡自动装配产线平台,提升产品的生产效率,彻底解决识别卡产线装配产量不足的问题,极大提升煤矿产品的交付能力。通过分析煤矿识别卡产品自动装配产线平台的来料工装方案,研制了一种识别卡产品自动装配产线平台装置,提出了装配产线机械臂和气动组件装置代替或尽量减少人工作业的装配模式。通过PLC多融合自动控制的技术手段,增加了装配过程环节各工序的视觉检验过程,形成了识别卡产品自动装配产线平台和实际自动装配应用场景。

电容电路短路火花放电特性及其建模研究

利用安全火花试验装置,得出了电容电路的短路放电电压和电流波形,指出电容的短路火花放电过程可分为4个阶段,即介质击穿、火花产生、火花维持和火花熄灭阶段。提出了一款能模拟电容有触点短路放电过程的模型电路。对放电持续时间与电容及其初始电压间的关系进行了实验研究,指出放电持续时间与电容量近似成线性关系,而与初始电压无关。利用最小二乘法得到了放电持续时间与电容量之间的关系表达式。获得了放电过程各阶段的等效电阻,建立了电容电路有触点短路火花放电的数学模型,得出了放电电流和电压表达式。实例及实验结果验证了所提出模型及理论分析的正确性和可行性。

当前煤矿电气设备安全管理存在的问题及对策

研究了当前煤矿电气设备安全管理存在的问题,并提出了相应的对策。通过对设备安全现状的分析,发现煤矿电气设备在安全管理方面存在着设备老化、维护不足和监测预警系统不健全等问题。为应对这些挑战,提出了定期维护和更新设备、加强培训与意识教育、完善监测和预警机制等对策。这些对策旨在提高电气设备的安全性,降低事故发生的可能性,从而确保煤矿工作环境的安全稳定。

爆炸性试验电感电路分断放电特性分析与建模

为了建立能模拟电感电路分断放电特性的模型,基于安全火花试验装置对其分断放电特性进行爆炸性试验研究,指出电感电路分断放电过程可分为3个阶段,即建弧阶段、电弧放电阶段和辉光放电阶段,且放电电弧结构可分为3个区,即阴极区、弧柱区和阳极区,得出放电电弧的最小建弧电压主要取决于阳极和阴极位降。分析了各放电阶段电阻的变化特点,指出其放电电弧电阻呈分段指数规律变化,且其增长幅度随着时间的增加而逐渐加快。基于电弧能量平衡理论,提出了一种电弧放电阶段的电阻指数模型,利用多分段函数确定其指数系数。采用最小二乘法推导出电感电路分断电弧放电时间常数,得出了模拟电感电路分断电弧放电特性的数学模型。仿真及试验结果验证了理论分析及所提出模型的正确性和可行性。

电感性本质安全电路动态伏安特性参数的确定

求解了国际电工委员会 (IEC)火花试验装置电极间的分离速度 ,得到了开断电极间的电弧长度 ,用数值方法确定了电感性本质安全电路的动态伏安特性参数 .结果表明 ,在电感性本质安全电路的放电时间范围内 ,电极间的实际分离速度按正弦规律上升 ,最大可达 2 0 0 0 cm/s,而不是 2 5cm/s固定不变 .此外 ,还得到了电弧电阻的一种表达形式 ,以便用计算机模拟这种电路的弧光放电过程 .

改进小波变换的煤岩电磁辐射信号去噪方法

针对煤矿井下干扰源会对煤岩受载破坏产生的电磁场监测造成较大影响,采用小波阈值函数进行信号前期预处理,采用粒子群优化算法进行优化,对加噪的信号进行去噪仿真,去噪效果对比硬、软阈值函数得到提高.对某矿工作面采集的电磁辐射信号利用改进小波算法进行去噪研究.研究结果表明:采用粒子群优化小波算法进行降噪重构,能够较好地去除信号中的尖峰噪声,并保留原始信号特征,信噪比得到显著提高.

基于安全火花试验装置的电感分断电弧电阻建模研究

研究电感分断放电电弧电阻模型是建立电感电路非爆炸本安性能评价的基础.运用IEC安全火花试验装置对电感分断电弧放电特性进行试验研究,深入分析电弧电阻随放电时间的变化规律,并采用非线性回归的方法得出分断电弧放电时间与电感和初始电流之间的函数关系式.考虑安全火花试验装置钨丝和镉盘电极结构特点,建立了一种极间电弧放电区域的物理模型,并推断出二维泊松方程的边界条件.基于此,利用分离变量法求解泊松方程,推导出电弧电阻的数学表达式,得出了电感分断电弧放电电压和电流的关系表达式.仿真分析及实验结果证明了理论分析及所提出电弧电阻数学模型的准确性和可行性.

电感性本质安全电路L/R的选择原则

基于电感性本质安全电路放电电流线性衰减模型 ,引入最小建弧电压的概念 ,得到了放电时间不含未知参数的表达式 ,利用电感电路的本质安全性能判别式 ,确定了电感电阻比

爆炸性环境用变频驱动系统防爆功能技术分析

与普通电气传动系统相比,在煤矿、石化等现代工业生产中存在可燃性混合物形成的爆炸性环境,变频驱动系统由于电火花和热表面等潜在点燃源存在,可能引起爆炸导致人员伤亡和重大损失。对爆炸性环境下变频驱动系统防爆功能技术方面的标准、研究现状进行梳理,从爆炸性环境下变频驱动系统结构与安全、防爆变频器、防爆电动机3个方面进行归纳总结,讨论了系统各部分研究和特殊环境应用中存在的问题;对极限环境下变频驱动系统可靠性、爆炸性环境下变频驱动系统安全评估技术、新型隔爆变频驱动一体化技术等方面进行了展望。

当前煤矿电气设备安全管理存在的问题和对策

煤矿电气设备安全管理是整个煤矿安全管理的重要组成部分。加强和完善电气设备安全管理系统是做好煤矿安全工作的保障之一,对避免和减少煤矿井下重大安全事故的发生具有十分重要的作用。

三相五柱式消弧线圈及其自动跟踪补偿原理

介绍了三相五柱式消弧线圈及其自动跟踪补偿原理，该消弧线圈在结构上突破了传统消弧线圈的模式，将传统的接地变压器和消弧线圈有机地结合成一个整体．三相五柱式消弧线圈采用可控硅调节付边电感电流的方法，实现对电网对地电容电流的自动跟踪补偿．该消弧线圈不仅在电网发生单相接地故障前能自动跟踪到全补偿状态，而且在接地故障期间仍能自动跟踪电网电容电流的变化，始终使接地电流最小．

基于FPGA的井下电网综合保护系统研究

针对当前井下低压电网微机保护存在的问题,将时序鉴别、相敏检测等原理应用于井下低压电网综合保护系统中,采用大规模可编程逻辑阵列FPGA作为系统的控制核心,设计了基于FP-GA的井下电网智能保护系统。该系统重点解决了选择性漏电保护、相敏保护、不对称性短路故障、过载保护等长期困扰电网可靠性运行的问题。试验证明该系统反应灵敏、运行可靠。

智能馈电状态传感器的研究

介绍了一种适用于煤矿井下使用的智能馈电状态传感器。该传感器利用馈电电缆周围交替电场的不平衡原理检测电缆芯线对地的电场状态,从而间接检测出矿井电缆的馈电状态与电缆是否有电流无关。由单片机将馈电状态信号传输到监控系统。该传感器具有结构简单、成本低、安装方便以及信号传输距离远等特点。

一起手提式清洗机电气事故排查分析

某手提式清洗机在使用中发生触电事故,为查明事故原因及相关质量问题,对清洗机外观检查,转接插线板、清洗机自带三脚插头、清洗机电容、过电流保护开关进行检测,结果表明:清洗机金属外壳、喷枪金属部分与清洗机自带电源线三脚插头之间处于异常导通状态;清洗机与电源系统之间使PE端不能形成接地保护;清洗机罩壳内、罩壳下的电气元件及接线部分未采取封闭结构封闭。JB/T 9091—2012标准规定的清洗机外壳防护等级应不低于IPX5,该设备不符合规定要求。

电路本质安全性能计算机分析方法

直流低压本质安全电路在IEC火花试验装置上进行爆炸检测时会产生电弧放电。如果将火花试验装置的电极在闭合或断开时的放电电弧看作一个非线性电阻,则可以实现电路本质安全性能的计算机辅助分析方法。介绍了电路本质安全性能计算机分析方法的评价原则;给出了3种不同性质电路(电阻、电感和电容)的电弧放电数学模型;介绍了计算机辅助分析方法的步骤以及电路本质安全性能分析的特殊问题;最后给出计算机分析软件的流程图和结果样例。为设计人员预估电路本质安全性能提供一个方便的方法。