基于安全节能的矿井自动化排水控制系统设计

针对目前排水系统在矿井排水过程中存在自动化程度低、耗能高、应急能力差等问题,以S7-300及其扩展组件的控制体系设计为基点,提出了一个基于安全节能控制策略的煤矿自动化排水系统。详细地阐述了系统自动化监控原理,通过微处理器对泵房最大涌水量、水位变化率、水仓的容积、电力负荷信息以及系统其他的模拟量监测信号进行微积分运算,运用多参数模糊控制理论决策,实现对水泵的自动轮流切换与排水。结合现场运用案例,验证了系统具有安全可靠、节能高效的良好性能。

井下环境参数异常的变频采集环节设计

该监控系统由多参数环境监测装置(如CO、瓦斯、温度、风速等)、就地显示装置、数据存储装置等组成。为了能够准确捕捉井下环境参数异常或事故发生时的详细数据,提出了变频数据采集策略,以解决长时间记录与存储介质容量有限的矛盾。通过实验研究本系统取得了良好效果,能够满足煤矿井下环境的使用。

矿井排水系统启闭闸阀的结构设计及力学分析

闸阀是矿井排水系统中的关键元件,控制着管道的关闭和开启。在三维Solidworks建模平台上对闸阀进行了结构设计,并在此基础上利用有限元分析软件ANSYS workbench对闸阀壳体进行了静力学分析,得到应力与应变的最大值均发生在壳体与阀板连接处附近,最后通过现场测试验证了设计的准确性。

基于MKurt-MOMEDA的齿轮箱复合故障特征提取

针对齿轮箱中旋转零部件的故障信号是周期性的冲击信号这一特性,提出了一种基于多点峭度(multipoint kurtosis,简称MKurt)和多点最优最小熵反褶积(multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted,简称MOMEDA)的齿轮箱复合故障特征提取方法。利用MKurt可以有效提取齿轮箱中被噪声淹没的冲击性振动信号的周期,实现对振动信号振动源的追踪。根据故障的周期设置合理的周期区间,通过MOMEDA对原信号进行降噪,进一步提取原信号的周期性冲击。通过仿真信号和实测数据的分析和验证,证明了MKurt-MOMEDA方法可以准确有效地诊断齿轮箱复合故障故障特征。

基于最大相关峭度反褶积的齿轮箱复合故障特征提取

提出一种基于最大相关峭度反褶积(Maximum correlated kurtosis deconvolution,MCKD)的复合故障特征提取方法,通过MCKD对原信号降噪,提取感兴趣的周期成分,同时将此方法与最小熵反褶积对比研究,验证该方法的强降噪效果。将该方法运用于齿轮箱复合故障诊断中,可成功提取出各个故障特征。

新型多功能混合和喷洒装置的设计研究

提出了一种新型的能连续配制溶质为粉体、液体或气体的自动配液和喷洒装置。本装置基于文丘里管效应和液体在有液位差的情况下会形成流场的工作原理,采用了循环泵给射流器提供稳定的导向流的结构,通过射流器的导向流来冲击粉体使其在喉管及扩散管内与导向流充分混合,解决了粉体与液体混合常见的结块和"包裹"问题,达到了粉液混合顺利进行的良好效果。同时,对自动配液和喷洒装置的粉液混合的效果进行了试验验证。

井下自动排水用防水锤可控闸阀设计与应用研究

针对矿井水排放过程关阀策略不合理导致水锤产生的现象,提出了可控防水锤闸阀设计。基于闭环控制理论的闸阀关阀速度控制实现多种控制策略的应用,从而防止水锤产生。通过AMESim数值仿真软件建立液压系统模型,仿真结果表明伺服控制阀可很好的满足液压系统的需求,达到闸阀关阀速度可控的目的。采用实验模拟、现场验证的方法对可控防水锤闸阀可实现预设关闸位移曲线,实验结果表明可控闸阀具有良好的稳定性和可靠性,能满足现场应用需求,为防水锤设备提供技术支持。

基于阀控防水锤系统的控制策略研究

针对朱家店煤矿矿井水排放关阀停泵时管路振动剧烈,水锤现象严重的问题。文章设计了基于冲击压力、管道振动、流速大小信号的反馈式阀控防水锤系统,通过控制阀的关闭速度和运动轨迹来消减水锤,并通过大量实验选取最佳关阀策略,与未采用任何控制方法的普通电动阀门和相同关阀时间内不同控制策略下管道冲击压力进行对比。实验结果表明该方法可有效防护水锤,较其他方法产生更小的冲击压力,能更有效缓解水锤现象。

基于MED-MOMEDA的风电齿轮箱复合故障特征提取研究

强噪环境下,齿轮箱复合故障中的微弱故障特征难以提取,因此提出了基于多点最优最小熵反褶积(MOMEDA)的复合故障提取方法。首先对最小熵反褶积(MED)和最大相关峭度反褶积(MCKD)两种方法进行改进,以多点峭度最大值为目标,对信噪比不同的仿真信号,通过设置合理的周期区间逐个追踪复合故障的周期成分,验证了此方法降噪性能;然后将MED-MOMEDA应用风电齿轮箱复合故障实验台中,成功提取出复合故障特征;最后用文中所提方法与EEMD对比分析进一步验证了此方法的可行性。

基于改进MOMEDA的齿轮箱复合故障诊断

总体经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)对信号分解时由于白噪声选取不当,常造成能量泄露;通过计算多点峭度可以提取冲击性故障周期,但在强噪声环境下其追踪效果并不理想;考虑到多点最优最小熵反褶积(multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjuste,简称MOMEDA)提取故障时准确度受到故障周期区间范围的影响,提出了基于组合模态函数-多点最优最小熵反褶积(combined mode function-multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjuste,简称CMF-MOMEDA)的自适应齿轮箱复合故障特征提取方法。首先,通过EEMD对信号分解,将信号按高低频依次分开;其次,取与原信号相关性强的本征模态函数,通过组合模态函数(combined mode function,简称CMF)将原信号分解为高低两个频带C_h和C_L,分别求其多点峭度谱图,提取故障周期成分;然后,设定合适的周期范围,通过MOMEDA提取故障特征;最后,将该方法应用于齿轮箱故障特征提取,以验证其可行性。

基于MS-EEMD的滚动轴承微弱故障提取研究

在实际工况下,轴承的早期故障信号与强噪声信号相比属于微弱信号,而轴承的早期故障特征从强噪声环境中提取出来一直是故障诊断课题的一大难点。基于上述问题,提出一种基于MS(Mask Signal)和EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition)方法的滚动轴承微弱故障提取方法。由于EEMD方法在噪声背景下分解出的IMF分量存在模态混叠现象,很难辨别故障频率的真伪,所以引入掩膜信号法对分解出的IMF分量进行处理,抑制虚假频率,将故障频率提取出来。通过将掩膜信号法与EEMD方法相结合的方式,对存在噪声的故障信号进行处理,提取出故障特征。

超千米深井提升机可视化监测系统应用

针对超千米深井摩擦式提升系统高速、重载运行下的安全监测问题,提出以关键承载部件为监测对象的深井提升机可视化监测系统。从提升系统组成结构、工作机理出发,确定以轴承、钢丝绳、天轮为监测对象,设计了模块化结构的可视化监测方案。基于最小熵反褶积(Minimum Entropy Deconvolution,MED)结合总体平均经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)的方法对轴承振动信号分解,采用相关系数和样本熵确定有效分量并从其中提取故障微弱特征信号,在此基础上以在线-离线诊断方式实现轴承故障实时在线识别。设计基于机器视觉的钢丝绳摆动和天轮偏摆监测方案,通过摄像头位置布置提高监测对象与背景对比度,利用图像边缘识别算法实现图像数据的处理。通过采集张力平衡装置油压对张力进行监测,利用动力供电装置对提升容器上张力监测设备供电,完成系统软件设计和硬件平台搭建,并进行模拟试验验证关键技术的可行性。轴承故障模拟试验结果表明采用相关系数和样本熵可对EEMD分解信号中的有效分量进行提取,得到对应的轴承故障频率。钢丝绳摆动模拟试验结果表明图像边缘检测算法可检测到钢丝绳位移,与传感器检测结果相比位移最大差值为0.76 mm。最后进行现场示范,结果表明该监测系统可有效获取监测设备状态参数,实现对超千米深井提升系统的可视化监测和故障识别,有利于保障其稳定安全运行。

生活污水治理是美丽乡村建设的关键

针对窑店街三义村的雨污水合流排放污染问题,结合《陕西省西咸新区农村生活污水治理专项规划》要求,提出对三义村采用雨污水分流体制,设计污水排放管道至新建污水处理站,污水处理工艺采用一体化MBR,处理后出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级A标准,可蓄水绿化浇灌回用,避免雨污水合流排放造成地表水质超标、土壤结构改变、森林或绿色植被退化、河流与湖库水质变腐臭等疑难问题,进而构建富饶、和谐、健康的新农村成为可能。因此,农村污水从源头进行收集、结合现代一体化设备的科学处理和排放,有效地解决了农村的污水污染问题,同时有效地节约占地与投资,有助于美丽乡村的快速实施和可持续发展,更有利于改善人居生活环境,提高居民的幸福指数。

基于STM32的矿用电机车速度控制系统设计

为提高矿用电机车的调速性能,设计一种基于STM32的速度控制系统,即采用速度环与电流环的双闭环控制结构,以高性能微控制器STM32F103C8T6为控制核心,设计了基于IRS21867S的H桥式MOSFET驱动电路,通过采集电动机电枢端电流设计电流环的检测电路,又通过光电编码器微分后构成了系统速度反馈。该系统设计提高了稳定可靠性,具有一定的实用价值。

矿井水排放流量监测技术开发与研究

本文主要针对矿井水排放流量的监测进行相关的技术研究与开发。首先介绍了超声波视差法测流量原理,并开发设计了传感器硬件和软件方案,根据煤炭安全规程提出了传感器本安电路的安全指标。最后对设计的超声波流量传感器进行测试,实验结果表明该传感器可满足设定的各项指标,可满足现场应用。

基于STM32的矿用无轨胶轮车自主避障系统研究

针对无轨胶轮车在矿井辅助运输过程中可能遇到障碍物的工况,本文设计一种基于STM32的自主避障系统。在分析了多种避障传感器方案的基础上,详细设计了系统的总体结构和软硬件。采用HC-SR04超声波传感器与激光雷达传感器来共同实现无轨胶轮车遇到障碍物时的转向与紧急制动功能。该系统具有一定的应用价值。

多聚磷酸铵改性环氧有机硅树脂的抗烧蚀性能

为提高环氧有机硅树脂的耐烧蚀性能,制备了多聚磷酸铵(APP)改性的环氧有机硅树脂复合材料,研究了APP含量对复合材料在氧-乙炔烧蚀环境中耐烧蚀性能的影响。结果表明:添加APP能够有效提高环氧有机硅树脂的耐烧蚀性能,改善烧蚀产物层的抗剥落能力和完整性。当APP添加量为15%时,复合材料烧蚀产物层致密性和完整性最好,线烧蚀率和质量烧蚀率均最低,分别为0.162 mm/s和0.065 g/s,较环氧有机硅树脂分别降低44.9%和75.9%。当APP含量超过15%,随APP含量增加试样烧蚀产物的开裂和剥落倾向严重。添加APP能降低环氧有机硅树脂的热失重率,APP添加量为15%时,复合材料的热失重率约为32.79%,较环氧有机硅树脂低约43.91%。

电梯曳引钢丝绳试验系统绳索抓捕装置液压系统的研究

基于电梯曳引钢丝绳试验系统紧急制动工况模拟与安全运行保护问题,提出了一种新型的绳索抓捕装置,介绍了该装置的工作原理,并确定了液压系统方案。利用AutomationStudio建立绳索抓捕装置的液压系统仿真模型,分析了系统压力及电液换向阀额定流量两种关键参数对系统运行状态的影响。结果表明,过小的系统压力不能满足系统运行需要,而随着系统压力或电液换向阀额定流量的增大,绳索抓捕装置活塞抓捕响应更迅速,但同时装置受到的冲击也会增大,较为合理的系统运行参数为系统压力13MPa,电液换向阀额定流量90L/min。

吸入管位置对液气射流泵流场特性影响的数值模拟

为了全面分析液气射流泵内部结构对液气射流泵吸气性能的影响,利用Fluent软件对不同吸入管位置下的液气射流泵内部流场进行了三维数值模拟,获得了液气射流泵压力和流速的仿真结果。对比分析可知,吸入管相对于喷嘴的位置变化,对液气射流泵内部速度场和压力场的分布有一定影响,对射流吸气过程中速度和压力的影响不大,对射流泵效率影响很小,在结构设计时可以不予考虑。

高速电梯运行参数对轿厢振动特性的影响分析

高速电梯由于运行速度快,轿厢振动问题明显,在很大程度上影响着舒适度和电梯的安全运行,因此研究电梯运行参数对轿厢振动特性的影响显得尤为重要。建立了高速电梯轿厢动态仿真模型,对钢丝绳张力平衡度、启停加速度、电梯平衡系数、制动位移对电梯轿厢振动特性的影响规律进行了分析,为高速电梯的安全运行提供保障。