New Measurement Method for Direct Cooled Power Electronic with Transmission Fluids

Power Electronic (PE) will play an essential role in future drive concepts. Nowadays, mainly water/glycol-based cooling media are used to cool PE. Due to their high electrical conductivity (EC), water/glycol-based coolants cannot be used for direct cooling of the electrical components. Direct cooling concepts with dedicated transmission fluids show potential usage of fluid in direct contact with electrified parts. This results in special requirements for the fluids and materials. The aimed action as a coolant requires a defined measurement and characterization of fluid properties and heat transfer in order to assess the cooling ability of a fluid. The purpose of the work was to develop a new measurement setup based on the thermal transient method with which the thermal requirements of cooling fluids for a direct cooling concept can be assessed. With this method, relevant transmission fluids have been tested and the thermal performance compared to indirect cooling effect of water/glycol is discussed. The result of the work is that the measurement method is very well suited for the application-related evaluation of the fluids. Direct oil cooling with transmission fluids could increase heat transfer coefficient by a factor of 3 to 8, compared to the indirect cooing with water/glycol as cooling media.

钻孔瞬变电磁法接收线圈定向屏蔽物理模拟研究

钻孔瞬变电磁(BTEM)扫描探测方法可以利用巷道已有超前探查钻孔,通过旋转置于钻孔内收发线圈对孔壁外围隐蔽地质异常体进行扫描探测,因收发装置位于钻孔内,不仅避免了巷道内电气设备和金属物的电磁干扰,而且可以提高钻孔利用率,减少钻探工作量。然而,钻孔瞬变电磁法受全空间效应的影响,在扫描探测过程中,以收发线圈法线方向为探测方向接收异常体二次场信号的同时,还易受到其他方向信号的叠加干扰。若无法有效压制干扰信号,将直接影响对钻孔孔壁外围地质异常体的精确定位。利用屏蔽的方法,在接收线圈上安装屏蔽罩,尽可能保留线圈法线与屏蔽罩开口一致的探测方向的响应信号,而对其他方向的信号进行压制,从而实现钻孔孔壁径向一定范围内指向性探测。首先通过物理模拟实验探讨了不同匝数、尺寸的收发线圈对瞬变电磁场响应特征的影响,对适用于钻孔内的收发线圈参数进行组合优选。然后针对所要屏蔽的电磁波,选择不同种类的屏蔽材料,开展不同材料对不同方向电磁波的屏蔽效果实验。通过对比探测方向和其他方向的感应电动势,证实以泡沫镍制作的屏蔽罩能有效地压制非探测方向的干扰信号。通过实验分别对屏蔽罩的不同形状、磁导率等物性参数进行瞬变电磁场响应特征对比分析,并探讨屏蔽罩开口角度与定向屏蔽效果的关系,优化定向屏蔽罩参数,增强屏蔽效果。最后使用参数优化后的收发线圈和定向屏蔽装置进行钻孔瞬变电磁法径向断面扫描探测现场实验,采用基于混合分布的混沌量子粒子群和Levenberg-Marquarat及Occam组合算法的反演方法进行电阻率成像。研究表明:以泡沫镍为屏蔽材料,安装在接收线圈上的弧形屏蔽罩定向屏蔽效果较好,可以有效地压制钻孔瞬变电磁法扫描探测过程中非探测方向的信号干扰,且能较大程度的保留探测方向的异常响应信号,进而可以实现对钻孔孔壁外围隐蔽地质异常体的精确定位。

瞬变电磁法在采空区积水与灰岩富水区探测中的应用

针对米山煤矿二采区15号煤层所面临的上覆水害问题,在开采前为查明上覆3号煤层采空区积水,以及顶板K 5、K 2灰岩富水区。在地质分析与地球物理特征分析基础之上,进行瞬变电磁法探测试验。优选了探测设备、回线装置与探测参数,通过地面瞬变电磁探测,初步圈定了3号煤层采空区积水、顶板K 5与K 2灰岩富水区的分布范围。针对初步圈定的老空水与灰岩水分布范围,利用不同硬件、回线装置与探测参数的瞬变电磁进行浅埋区复测,同时开展不同物探方法的直流电法复测,验证了前期探测成果,确定了7处3号煤层采空区积水与6处灰岩富水区,为下一步安全高效绿色开采提供了技术支撑,值得进一步推广应用。

直流电法与多道瞬态面波法在电力工程地质分层中的应用

在电力行业中,随着勘察技术的不断发展,岩土工程勘察手段也在逐渐增加,物探技术中的直流电法、多道瞬态面波法等方法都可以有效应用在地质分层中。其中直流电法利用的是地层的电性差异,采用加密极距、作图法,直观快捷;多道瞬态面波法利用弹性波差异,通过频散曲线的波速不同划分地层,绘制速度剖面,更为清晰地判断地层分布,通过对比孔试验,以及多个测点的验证结果表明,这2种物探方法可以作为有效的工程勘察手段。

黄陵一号煤矿814工作面防治水技术

随着煤矿开采深度不断增加,井下水文地质情况也越发复杂多变,矿井水害防治措施不到位往往会造成水害。以黄陵矿业一号煤矿814回采工作面为例,分析了该矿水害治理情况。黄陵一号煤矿814工作面水害主要为上覆延安组及直罗组下段砂岩裂隙水,为减小上覆含水层威胁,实施了井下物探探查,圈定了3处富水异常区,开展了井下探放水工程,钻探进尺5900 m,总计疏放水量1.50×10^(5)m^(3)。经持续观测,该工作面顶板疏放水钻孔动态涌水量持续稳定衰减,最终钻孔涌水量稳定在0~10 m^(3)/h,水压为0~2 kPa,有效减小了顶板直罗组砂岩裂隙水的水害威胁。814工作面水害治理已取得较为良好的效果,为煤矿防治水工作提出指导性意见。

GDD激电仪的应用研究

煤炭行业长期面临着开采水灾害防治问题。GDD大功率直流激电仪与高密度直流电法仪相比具有勘探深度大的优点;与V8瞬变电磁仪相比抗电磁干扰能力强,在电磁干扰区域仍然能够采集到可靠的信号。文章确定了GDD大功率激电仪在煤矿水文地质勘查中的有效性,选择适用的装置形式和工作参数,为生产实践提供前期试验研究,为该仪器的生产应用提供研究基础。

高河矿E2301工作面切眼富水断层综合探测技术

断层是煤矿常见的地质构造,是含水层与煤层的主要导水通道之一。为了准确探查导水断层的发育情况,指导巷道的安全掘进,利用瞬变电磁法和直流电法对E2301工作面切眼进行综合探测,确定了巷道掘进前方70~85 m存在低阻异常区,判断其为一导水断层,导通上方含水层。通过施工探查钻孔验证,异常区出水量达到62.5 m^(3)/h;经过疏放,水量稳定在3.2 m^(3)/h。当巷道掘进至切眼通尺75.2 m时,揭露一条正断层,其落差为1.9 m,证明本次综合探测结果准确,为矿井生产过程中探查导水断层提供了思路。

综合物探技术在宝英煤矿水害防治中的探测分析

煤矿开采过程中需探明矿井隐含的水害风险,以保证矿井的安全生产工作。为解决宝英煤矿老窑积水、采空区积水、断层与陷落柱较为发育而难以探明的问题,采用并行直流电法、音频电透视法、瞬变电磁法对+1233 m水平西运输巷底板与+1233 m水平西辅助进风巷进行综合物探分析。在分析不同物探技术原理上,对施工参数进行了设计,并对数据进行反演分析,综合对比3种物探技术的探测成果。结果表明,探测区域主要存在4种类型的地质与水害威胁:隐伏构造导致的地层裂隙高度发育并富含裂隙水;+1233 m水平西辅助进风巷揭露断层;+1233 m水平西辅助进风巷靠近陷落柱富水区域;底板老窑积水以及底板水渗透导致的异常区域。综合物探结果为宝英煤矿水害问题的探测与防治提供了指导。

复合砂岩含水层下掘进巷道顶板富水异常区探查技术

为了探查掘进巷道前方顶板含水层的富水异常区,给矿井防治水工作提供依据。结合掘进巷道顶板隔水层较薄和含水层较厚的特点,并且复合含水层之间存在水力联系,采用长距离定向钻探结合瞬变电磁法进行掘进巷道超前探查,利用长距离定向钻孔对巷道上方进行全覆盖,根据钻孔在钻进过程中水量的增加幅度绘制富水性指数等值线图,用来定量表征巷道顶板含水层的富水性情况。在巷道掘进过程中采用瞬变电磁法对顶板含水层的富水性进行探查,圈定富水异常区。利用工作面构造及疏放水情况对富水异常区圈定结果进行验证,结果表明,含水层在断层发育区域的富水性较强,并且富水异常区范围内的疏放水钻孔水量较大,说明长距离定向钻孔和瞬变电磁探查可以作为掘进巷道顶板含水层富水异常区圈定方法。

电法超前探测技术在煤矿掘进中应用研究

通过对煤矿掘进工作面应用电法进行超前探测,研究了电法超前探查方法的原理。对采集到的数据,分别进行了前期处理和深度分析,剔除错误点和偏离点。通过解释处理后数据和处理前数据图对比,进一步验证探测方法的精准度。电法超前探测技术的广泛应用,进一步提高了巷道的安全掘进,降低了安全事故发生率。

工作面掘进期间上覆老空水探测与防治

为探明工作面上方存在老空积水,保证巷道顺利掘进,采用瞬变电磁法对工作面前方100 m范围进行探测。通过数据及结果分析,巷道左前方50~70 m (-50~-30 m)区域内存在明显低阻异常区。通过钻探验证,得出低阻异常区域是13011工作面采空区积水造成的。因此,结合巷道顶底板情况和现场条件,采用定向钻孔技术对13011工作面采空区积水进行疏放,排放老空水10 600 m^(3),各个钻孔涌水量均趋于正常。

基于电极瞬变电磁响应的故县大坝渗漏检测

为了准确定位坝体渗漏位置,在直流电法的基础上,提出利用激励电压导通瞬间电极激发的瞬变电磁信号检测渗漏的方法。导通瞬间电极在导电介质中激发的瞬变电磁响应包含介质电导率信息,响应信号对水层等高阻介质比较敏感,响应变化较大,这是一种新的渗漏信息。利用该信息对坝体进行渗漏检测有助于提高渗漏点位置判断的准确性。利用电极检测系统对故县大坝进行实测,分别实现信号的廊道发射-水中接收和水中发射-廊道台阶接收,在横向和纵向判断了渗漏异常位置。对故县大坝的实测数据进行分析,结果表明在大坝的2#—3#横缝处存在渗漏,与实际渗漏情况相符。研究成果对于准确定位坝体渗漏位置有一定的参考价值。

工作面邻侧断层综合物探技术研究

晋北煤业5上-302工作面地质构造复杂,局部发育有大、小型断层,断裂构造较为发育。5上-3021巷邻侧存在落差较大的断层,为探明该断层导含水、走向情况,采用地质雷达法、直流电法、瞬变电磁法等对断层界面及富水性进行探查,为工作面后续钻探提供精确的耙区,为矿井防治水提供精确的地质资料。

基于MMC主动电压式的HVDC输电线路暂态故障测距方法

针对模块化多电平柔性高压直流(MMC-HVDC)输电线路的两种不同故障类型提出了一种基于MMC主动电压式的暂态法故障测距方法,该方法利用MMC模块的可控性技术,使两侧MMC在不影响线路正常运行并易于检测的条件下产生主动性电压,对其放电的暂态过程进行分析,通过将两种故障类型的输电线路进行简化,求解二阶暂态方程,得到故障距离。随机选取录波数据点,利用所推导出的两种故障类型的测距表达式进行计算。结论表明单极接地短路故障测距的误差率基本可稳定控制在1.5%以内,而双极短路故障测距在故障点接近线路中段时的误差率可控制在2%以内,验证了该仿真系统的准确性。

横山区殿市镇水坝滩煤矿采空区分布勘查

为查清榆林市地方煤矿采空区分布范围、煤矿井田内地表区域中水与火、采空区塌陷与悬顶等安全隐患以及重要建(构)筑物的分布情况,为了实现对采空区内火灾的有效预防以及控制,在采空区治理过程中实现对科学依据的提供。以陕西横山县为参照物,横山区水坝滩煤矿处在其东北方向,两者之间大约具有18 km的距离,行政区划隶属殿市镇管辖。该矿确定2处区域进行物探勘查,以采空区为处理对象,对其分布规律进行探索。通过对高密度直流法以及瞬变电磁法等方法的综合运用来进行物探施工,设计物探面积1.2364 km^(2),实际完成物探面积1.2364 km^(2)。野外作业共完成瞬变电磁法测线35条,测线总长度32200 m,物理点1711个;高密度直流电法测线10条,测线总长度6000 m,物理点634个。经资料处理解释并结合地质、采掘工程及实地踏勘调查等资料,物探勘查区域A区内推断解释了3处采空积水区,1处疑似采空积水区,面积共计约231040 m^(2)。物探勘查区域B区内推断解释了2处采空积水区,面积共计约201186 m^(2)。

增子坊煤矿5305回采工作面超前探放水设计

针对铁峰煤业增子坊煤矿5305工作面遇到的裂隙涌水问题,采用瞬变电磁法和直流电法对巷道进行超前探水,并提出封孔和排水措施,消除了水害威胁,为今后防治水工作提供参考。

城市活断层探测中电磁噪音和环境干扰对浅层电磁方法的影响

城市噪音主要指由于城市设施和人类活动 (如电网、管线、通讯设备、建筑物、交通等 )对电磁信号的干扰。克服城市噪音、提高信噪比是保证城市活断层的电磁探测能否成功的关键。因而 ,在福州市活断层的电磁试验探测中 ,噪音观测与分析被列为试验的一项重要内容 ① 。文中将主要讨论不同类型的噪音对高密度电法 (DC)和瞬变电磁法 (TEM)的影响 ,并提出一些实用的解决办法。试验表明 ,影响高密度电法观测质量的主要因素是地下噪音源 ,如地下管道、地下电缆等 ,地面以上噪音的影响相对较小。对于瞬变电磁法 ,不管地面以下还是地面以上的噪音源都将产生影响。但是 ,只要仪器的性能好 ,对不同噪音源采取相应的措施 ,可以获得满意的结果。

福州八一水库-尚干断裂的高密度电法和瞬变电磁法试验探测

为了检验高密度电法和瞬变电磁法在城市活断层探测中的有效性 ,在福州市区及周围进行了试验探测① ,文中主要介绍对八一水库尚干断裂的探测结果。八一水库尚干断裂是一条穿过福州市区的主要断裂带 ,其主断裂在八一水库测区位于一条由新店通往古城的水泥马路东侧 ,在横向上表现为东西宽几十米的电阻率低异常带 ,在纵向上从盖层底部向下延伸到基底深处。试验表明 ,高密度电法和瞬变电磁法可以互相补充和验证 ,从而提高整体探测效果。

中国矿井物探技术发展现状和关键问题

以煤为主的能源消费结构、复杂的成煤模式和开采条件决定了中国矿井物探技术的发展具有自身特点。在总结矿井地震法、矿井电磁法为代表的矿井物探技术发展历程的基础上,立足于国内煤炭开采现状,认为当前矿井物探技术需要在全空间、多场耦合方面加强基础研究;在矿井物探装备、观测系统、反演方法等方面,应结合物联网技术、巷道钻孔组合空间,进行技术研发;矿井地震、煤层槽波、直流电法、瞬变电磁法、无线电波坑透法等是矿井物探的主要方法,这些方法需要走勘探、监测并举,多场耦合、协同解释的道路。对复杂采空区、灰岩水、煤与瓦斯突出等灾害源的探测是矿井物探面临的任务和关键问题。

暂态能量函数的动力学意义思考

本文从动力学角度分析暂态能量函数的由来及物理机制。在此基础上,论证了相对于故障前稳定平衡点的暂态能量函数的合理性;指出功能转换及守恒关系不仅对于全系统,而且对于任何发电机都成立,发电机间、机群间都不存在着暂态能量的交换;分析了多机系统的临界能量点与相关不稳定平衡点不重合的原因;认为临界受扰轨迹和临界能量点的恰当处理是进一步提高暂态能量函数法暂态稳定性分析精度的关键。