煤矿井下爆炸性环境下电磁波热效应的安全性研究

GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定爆炸性环境中射频设备的阈功率不得大于6 W,该规定限制了大功率射频设备在煤矿井下的应用,而现有针对爆炸性环境电磁安全性的相关研究缺乏完善的理论分析和实验验证。针对上述问题,推导了电磁波热效应方程,分析得出影响电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体产生热能的可控参数为电磁波耦合时间、电场强度和电磁波频率。以GB/T 3836.1—2021中可能堆积煤尘的电气设备表面温度最高不能超过150℃的规定为依据,采用多物理场仿真软件COMSOL对不同发射功率的电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体的热效应安全性进行了仿真实验,结果表明:满足温度不超过150℃的电磁波热效应安全阈发射功率为16.48 W;随着电磁波发射功率的增加,电磁波热效应安全时长(电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体产生的热能不会使环境温度超过150℃对应的时间段)逐渐减少,但只要在安全时长内,电磁波的发射功率不受限制。

煤矿井下供电系统的优化

近年来,随着中国煤矿生产的不断发展,煤矿井下供电系统已成为煤矿生产中不可或缺的重要设施。供电系统的高效稳定运行对煤矿生产具有至关重要的作用。然而,在实际运行中,供电系统常常会受到环境条件、设备老化及故障等多种因素的影响,阻碍煤矿生产的正常进行。首先介绍了煤矿井下供电系统的组成、分类和工作原理,接着对煤矿井下供电系统存在的问题进行了分析。运用数据分析和模拟优化,对供电系统进行了系统性的改进和优化。对煤矿井下供电系统的优化,提高了设备的运行效率和可靠性,进一步提高了煤矿生产的效率和安全性。

基于现场总线的煤矿井下电网漏电保护系统设计

煤矿是我国能源产业的重要组成部分,但由于井下环境的特殊性,导致漏电事故频发,给矿工生命财产安全带来严重威胁。因此,设计一种可靠的煤矿井下电网漏电保护系统对于提高煤矿安全生产水平具有重要意义。文章基于现场总线技术,针对煤矿井下电网漏电保护需求,设计了一种可行的系统方案,通过对煤矿井下电网的特点和漏电保护原理进行研究,确定系统的功能需求和性能指标。选取适合井下环境的传感器和执行器,设计相应的硬件电路,利用现场总线技术实现传感器和执行器间的数据通信。研究结果表明,基于现场总线的煤矿井下电网漏电保护系统具有较高的实用价值,不仅能及时检测电网漏电情况,还能通过独立控制器实时监测井下电网的运行状态。因此,在煤矿井下电网安全方面,该系统具有重要的应用前景。

煤矿井下成套智能高压真空配电装置研究与应用

针对目前煤矿井下普遍采用的传统隔爆型高压真空配电装置,存在形式单一,壳体宽度大,连台占用巷道长度大,智能化程度低等问题,通过对煤矿井下成套智能供电系统新技术的深入分析、研究,提出成智能化、标准化、模块化的设计理念,从成套供电系统方案设计、智能化功能设计、防爆壳体结构结构设计3个方向研究,开发成套智能高压真空配电装置,替代传统隔爆型高压配电装置和矿用一般型高压柜等传统配电装置,解决矿井供配电联网控制复杂、额定短路开断能量不足、关键部位无法监控以及设备占用空间大等问题,实现设备的高可靠性与智能型的高效运行,为煤矿井下供配电的设计提出全新的方向和途径,实现矿井智能供配电。同时为其在矿山领域的应用和发展提供了宝贵的经验价值和参考价值。

煤矿井下供电系统漏电保护配置问题及对策

在煤矿生产过程中,煤矿供电系统的漏电保护中的误动、拒动事件屡有发生,导致开关跳闸、无法送电的情况,对煤矿正常生产造成严重影响。针对长期困扰煤矿安全生产的煤矿漏电保护问题,从煤矿井下供电系统漏电保护的原理和特点出发,分析漏电保护使用过程存在的问题,归纳出误动、拒动的原因,提出了减少煤矿井下供电系统漏电保护误动作的措施,主要包括避免系统中同时存在两套附加直流漏电保护方式,提高选择性漏电保护检测元件灵敏度,系统按照总馈、分馈两级布置确保至少附加直流漏电保护可靠动作等。通过总结漏电保护使用过程存在的问题,找到误动、拒动的原因,并进行合理化的改进,对提高煤矿供电系统可靠性和安全性具有重要意义。

碎软煤层双管定向钻具自动加卸系统关键技术与应用

为提高双管定向钻进钻孔施工时钻具加装和拆卸的自动化水平,提高装卸效率,开发一种双管自动加卸装置,实现不同工况下钻具的全自动装卸,解决双管定向钻进过程中钻杆和套管的同时加装和拆卸的技术难题,完成装置结构和控制系统的设计,运用末端柔顺技术,限制施工过程中装置承受的载荷,明确控制程序关键边界条件,制定不同工况下钻具自动装卸施工工艺流程。在安徽淮北矿业祁南煤矿展开工业性试验,试验顺利完成4个钻孔的施工,共进尺1170 m。试验过程中双管自动加卸装置运行平稳,能够满足不同工况下钻具组合的加装和拆卸需求。将原本需要2~3人密切配合才能完成的钻具组合自动装卸工作,变为依靠程序控制自动完成,钻杆和套管同时装卸和单独装卸平均效率较人工装卸分别提高了350%和110%,保证了双管定向钻进综合施工效率,减少了作业工人数量,降低了工人劳动强度,保障了施工安全。试验结果表明:双管自动加卸装置运行稳定可靠,施工工艺流程合理,装置各项性能满足双管定向钻进需求。研究成果为双管定向钻孔施工钻具的自动装卸提供了技术和装备支撑,为双管定向钻进技术在煤层气开采相关领域的推广应用奠定了基础。

基于STM32的测井仪采控一体化电路设计

自然伽马测井因其可有效识别钻遇地层岩性的特点,在煤矿井下逐步得到应用。基于对测井仪特殊应用环境的分析,提出了测井仪中采控一体化电路设计要求及其具备的功能模块,并设计了以微功耗、高性能、高集成度的STM32单片机为核心的采控一体化电路。在实验室环境下,对采控一体化电路进行了测试,测试结果表明,该电路工作性能稳定、功耗低,可按照预设配置参数有效采集、存储待测信息并经无线WiFi上传。

煤矿井下机械供电设备可靠性优化设计

使用机械化煤矿采集工具需要在煤矿采集工作中提供持续稳定的电力,而传统的供电设备通常会因负荷较大及不合理的供电方式而导致电网系统受到不同程度的冲击,该冲击会使电力供给的稳定性降低。针对该问题,提出一种全新的、更加稳定的设备供电方法,该方法基于相控投切技术,成本较低、可靠性强、稳定性强、抗电流冲击能力强,有助于提高机械化煤矿采集所需电力的稳定性。

煤矿井下无功补偿设备的设计与应用

随着煤炭开采范围的扩大和深度的增加,越来越多的大功率采掘运设备使用到井下生产现场,导致无功功率增加,煤矿井下电网功率因数降低,影响了井下供电线路的终端电压,使井下设备启动困难无法正常运行。同时,传送无功导致线路损耗加大,耗电成本也相应增加。因此,本文设计了煤矿井下防爆无功补偿设备,使用该设备对井下线路实施动态无功补偿,并对其进行经济计算比较。结果表明,该方法可有效提高井下电网功率因数,减少无功传送的线路损耗,提高线路电压,同时稳定电网电压,抑制谐波,提高供电质量,保证了煤矿安全生产和经济运行。

煤矿井下综采工作面远距离供电技术研究及应用

随着煤矿行业技术迅速发展,采煤设备的功率等级不断增大,采煤工作面距离不断延长,对相应的供电系统提出了更高的要求。在开采过程中,采煤、掘进设备等和供电设备之间的距离不断增加,大量冲击性负荷、非线性负荷的存在,导致井下电网、电气设备功率因数降低、线路末端电压低、电压波动、电压和电流波形畸变等一系列的长距离供电电能质量问题。针对上述问题,提出几种解决方案并对比各自的优缺点,最后提出一种创新性的电压补偿方案并介绍相关设备以及现场应用情况。

供电自动化监控技术在煤矿井下的应用研究

供电自动化监控技术在煤矿井下的应用是为了提高煤矿井下供电系统的安全性、稳定性和效率。该技术通过自动化设备和监控系统对井下供电设备进行实时监测和控制,实现对电力系统的智能化管理。该技术具有实时性强、自动化程度高、故障诊断能力强等特点,可以有效地提升煤矿井下供电系统的运行效率和安全性。然而,该技术也面临着一些挑战,例如设备的高成本、技术的复杂性和维护难度等。因此,文中围绕供电自动化监控技术在煤矿井下的应用展开了研究,进一步提高煤矿井下的智能化调度和管理。

煤矿井下抽水蓄能发电新技术:原理、现状及展望

煤炭开采引发矿山灾害、地表沉陷、水土流失及生态环境损害等问题,但同时在地下形成了巨大的可供利用空间。全面阐述了煤矿井下抽水蓄能发电的概念与技术,对比分析了落差型、活塞抬举型、海洋浮力型和高压风储库蓄能4种非常规蓄能发电技术,指出利用废旧煤矿的开采空间(巷道及采空区)的煤矿井下抽水蓄能发电新技术具有得天独厚的优势,对我国废旧矿井重复利用、可再生能源开发和电力调蓄、矿区生态保护等提供了新思路。估算了我国废弃煤矿和现有煤矿的蓄水储能发电总量。进一步提出了煤矿地下水库、矿井水循环利用与抽水蓄能发电一体化技术构想,充分利用煤炭开采过程中形成的巨大的地下空间,实现储水、蓄能发电、矿井水循环利用和新能源开发等多重目标,并有助于控制地表沉陷、维护生态平衡,对我国可再生能源产业发展以及水资源严重短缺的西部地区煤炭开发提供重要的技术保障,并对未来现代化、生态化矿井开拓布局、节能减排、绿色开发产生深远影响。

华亭煤炭地下气化产气与发电试验研究

为回收华亭原安口煤矿残留煤资源,采用煤炭地下气化技术对残留煤进行二次开采和发电利用,通过空气连续法、空气蒸汽连续法、空气蒸汽两阶段、富氧和纯氧蒸汽连续法等不同注气工艺对残留煤进行了地下气化试验,研究了残留煤在不同气化工艺时的产气和发电特性。结果表明:添加蒸汽和氧气均可提高煤气中有效组分含量和煤气热值;采用连续法和两阶段气化工艺,能够获得热值4.07～10.69 MJ/Nm3的煤气,可作为2×500 kW燃气发电机组的燃料气。通过气化指标对比分析和现场发电对比试验,确定了低富氧蒸汽连续法(O2体积分数32%)为匹配该燃气发电机组的合理气化工艺。

煤矿井下无工频变压器照明电源的探讨

为了改进煤矿井下照明电源,利用现代电力电子技术研制体积小、质量小、性能好的煤矿井下新型照明电源。采用电力电子变压器替代体积大的工频变压器,利用相控交流调压技术或斩控式交流调压技术降低电压,可使照明电源体积减小、性能得以提高。研究结果表明:使用电力电子变压器或不使用变压器能减小照明电源的体积和质量,从而降低井下工人的劳动强度、提高生产效率;同时,可以输出多个等级的交流电压以及直流电压,改善照明电源的性能,适应煤矿井下各类照明的需要。

煤矿井下电网有源电力滤波器接入位置和容量研究

针对煤矿井下电网谐波污染严重的问题,提出了一种确定井下电网有源电力滤波器接入位置和容量的计算方法,该方法不仅可以抑制煤矿井下电网的谐波污染,还可以有效的降低谐波治理的投资成本。在该方法中,建立了基于瞬时无功功率的离散化APF时域模型以及基于固定成本和容量成本的优化模型,使用了粒子群优化算法对优化模型进行了求解,保证了所得最优解更加符合工程实际。通过仿真对有源电力滤波器接入位置和容量的计算方法进行了验证,结果证明了其正确性。

基于低功耗标识卡的井下人员定位系统的设计

文章介绍了一种基于射频通信的煤矿井下人员定位跟踪系统的设计,详细分析了该系统的构成、工作原理以及低功耗标识卡的设计。试运行结果表明,该系统性能稳定,效果良好。该系统的设计对改善目前煤矿的安全生产管理有着重要的现实意义。

煤矿井下可见光通信系统设计

针对井下现有通信网络存在有线网络易损坏、无线网络通信质量较差等问题,设计了一种井下LED可见光通信系统。该系统利用煤矿井下现有的照明电力线作为传输介质,通过改造LED照明系统,建立可见光通信基站,并配合矿灯移动节点,构成了覆盖巷道和工作面的通信网络,实现了照明和通信双重功能。与井下现有的通信系统相比,该系统无自然光的干扰,且不受电磁波干扰,在安全性、可靠性和稳定性等方面具有明显优势,同时成本相对较低,在井下具有较高的实用价值。

基于RFID超低功耗射频标签的研究与实现

提出了一种基于2.4GHz主动式非接触射频识别(RFID)标签结构,并设计了标签的硬件电路及软件。在主动式标签设计中,采用了MSP430F2122单片机和CYRF6936射频芯片的超低功耗方案。该标签具有识别距离远,稳定性高,超低功耗和抗干扰能力强等特点,因此,该标签适用于各种条件复杂的恶劣环境,如煤矿井下生产、石油开采现场等复杂环境。

基于独立分站的煤矿井下高压电网自适应保护系统方案

针对煤矿井下高压供电系统速断保护经常越级跳闸的问题,提出了一种基于独立分站的自适应保护系统方案。该方案通过对每条线路的电压、电流进行实时监视和分析,自动改变继电保护的整定值和特性以提高过流保护装置的灵敏性、可靠性;通过独立分站实现了速断保护的纵向选择性,为消除矿井高压电网长期存在的因短路故障而引起越级跳闸的安全隐患提供了技术支持。

基于分布式光纤测温技术的井下电缆温度监测系统设计

煤矿井下电缆着火引发的重大事故严重威胁煤矿安全生产,针对煤矿井下电缆火灾事故的主要原因及特点,提出采用分布式光纤测温技术对井下电缆沿线温度进行监测预警,给出了分布式光纤测温系统的组成、原理和光缆布设方案,对保证井下电力系统的安全运行、煤矿安全生产有非常重要的意义。