一种矿用超声波风速传感器的设计

介绍了时差法测量矿井风速的基本原理,提出了使用一对超声波换能器完成矿井风速测量的方法,设计了基于该方法的矿用超声波风速传感器;基于DSP处理器,设计了相关的外围电路接口,采用环氧树脂浇封部分电路的方法进行本质安全处理。通过试验表明,风速测量范围达到0.2~40 m/s,在0~25 m/s的风速范围内,测量误差均控制在±0.25 m/s之内。     

基于时差法的超声波井下风速检测方法

针对当前皮托管等传统风速测量方法不精确的问题,提出了使用超声波进行风速测量的方法.利用时差法超声波测风原理设计超声波测速系统,实现了在井下环境中对风速和风向的快速测量.用互关法提高了计算精度,用温度补偿的方法减少了温度对超声波的影响,用风速矢量统计加权的方法确定低风速时风向的稳定指向.在硬件部分,搭建了基于STM32的...     

超声波流量计测量误差不确定度的评定方法

超声波流量计具有方便安装、维护、检定以及使用寿命长等优点.目前,煤矿在用主排水系统安全检测检验主要采用超声波流量计测定水泵的流量.采用时差法超声波流量计对某矿井DN100排水管道进行流量测量,论述了超声波流量计误差测量不确定度的评定方法,并给出了不确定度的评定结果,对实际工作具有一定的指导作用.     

电荷法测量粉尘密度的试验研究

为了研制新型电荷法测量粉尘密度的传感器,基于静电测试原理,采用自行建立的试验系统研究了棒状、内环状和外环状3种探头在不同粉尘密度下产生电荷的关系,找出了适合煤矿使用的电荷探头,并考察了该探头在不同风速和粉尘粒径条件下对其产生电荷的影响,结果表明:3种探头均是随着粉尘密度的升高,产生的电荷增大,并呈线性关系;棒状探头比内环状、外环状探头灵敏度高,更适合煤矿粉尘密度测量;同时,通过对棒状探头在不同风速和粉尘粒径条件下测试,得出:风速不同,粉尘密度与其产生电荷的线性关系不同,5~7 m/s范围内,风速越高,线性相关性越好,越有助于粉尘密度的准确测量;粉尘粒径变化对棒状探头测量粉尘密度影响不大.     

基于示踪技术的综放工作面采空区漏风风速研究

为研究斜沟煤矿23107综放工作面采空区漏风规律,采用示踪技术(以SF6作为示踪气体)对采空区漏风风速进行了现场测定,并在测定时间内计算出其风速约为0.04～0.2m/s。同时利用了流体力学计算软件ANSYS对该工作面采空区进行计算模拟,分析了现场测算的不同漏风风速在采空区的分布深度,用以指导该工作面的堵漏控风等防灭火工作。结果表明,进风侧采空区0.04 m/s的风速等值线距离工作面约14 m,0.06 m/s的风速等值线距离工作面约12 m,0.2 m/s的风速等值线距离工作面仅约3 m,回风侧采空区0.04～0.2 m/s风速等值线距离工作面分布在0～3 m附近。     

煤矿井下超声波风速传感器的设计

针对因通风问题引发的井下事故,而设计出高精度、低功耗、多样输出的超声波风速传感器。该系统基于超声波旋涡原理,用2个超声波换能器来发送和接收信号,硬件以STC80C52AD为控制器,可实现风速的本地显示,红外遥控和多样性远端传输等功能。通过现场测试,风速实际值与采样值虽接近线性关系,但小风速时会出现较大偏差,因此研究了减小测量误差的非线性补偿算法,采用非线性补偿算法后的测试结果表明,该超声波风速传感器成功的将误差控制在<0.1 m/s。     

基于时差法的矿用超声波风速传感器

针对国内现有矿用风速传感器的测量问题,引入基于时差法的超声波测量方法。介绍了时差法的基本原理,设计了基于16位数字控制器为核心的传感器,并详细介绍了系统的设计原理、系统的硬件电路及软件流程。试验结果验证了该传感器具有较高的测量精度及测量范围,值得进一步产业化应用。     

永川煤矿通风系统优化的降温效果分析

为了从通风系统优化的角度来分析高温矿井采煤工作面的降温效果,从而论证增风降温的可行性,采用FLUENT软件数值模拟和风温预测程序预测2种方法,分析了永川煤矿采煤工作面低风速状态下(2.6 m/s)和极限风速状态下(4.0 m/s)工作面的风流温度变化情况,得出在风量较小、风速较低(3 m/s)的情况下,增加风量对改善工作面的气候条件有明显的效果;当风速在3.1~3.8 m/s之间时风量已经接近限值,增风降温的空间不大。此时增加风量对风流温度的影响基本上可以忽略,只能通过机械制冷降温的方式解决工作面的高温热害问题。     

基于S型皮托管的矿用自校准风速传感器设计

针对普通风速传感器因煤矿井下潮湿、粉尘等复杂环境引起的测压口堵塞,导致基本误差超标、工作稳定性下降等问题,提出一种基于S型皮托管原理的自校准风速传感器设计方法,重点介绍了其工作原理、自校准设计方案及软硬件设计思路。该传感器采用S型皮托管测量风的压力,压力信号经过滤波处理后,利用风速与风压的转换模型获得风速测量数据。实验结果表明,在风速0.4～15 m/s内,该传感器测量误差不大于±0.2 m/s,且具有较好的温度特性、防堵性能和工作稳定性。     

不同风速下巷道火灾烟气蔓延规律的数值模拟

为分析不同风速对巷道火灾中烟气蔓延规律的影响,以察哈素煤矿运输平巷为研究对象,采用数值模拟软件FLUENT对风速分别为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s、3.5m/s时巷道内火灾烟气的扩散过程和流动规律进行了模拟。结果表明,风速较低时,高温烟气聚集在火源上巷道顶棚附近,同时,烟气会沿着与巷道通风相反的方向流动,发生烟气逆流现象;随着风速的增加,烟气的分层厚度会显著增加,高温烟流会加速蔓延,抑制逆流现象的发生。     

矿井通风传感器的设计

矿井风速的监测是保证矿井安全生产的重要因素,文章根据井下特殊的工作条件,分析了煤矿井下风速测量的重要性,从传感器的组成及其作用分析开始,详细分析了超声波传感器的组成及工作原理,并利用正、逆压电效应原理设计了超声波旋涡流风速传感器,用来测量井下巷道中的风速,提高了煤矿巷道风速的监测力度。     

煤矿通风机系统的风速检测装置设计

煤矿通风机系统是煤矿井下送风的关键设备,井下巷道内的送风量直接关系到井下作业人员的生命安全,其中井下风速检测是评价煤矿井下送风量的重要指标。所以风速检测也是煤矿井下工作开展的前提。但煤矿企业仍然采用传统叶轮式风速测量仪,其在风速测量上存在精度不高、体积偏大、不易携带的缺点。为了解决这一问题,设计了以微控制器STC89C52为硬件核心,采用风杯式风速传感器来测量煤矿井下的风速的便携式检测装置。试验结果表明,该装置能够有效检测风速,且精度满足井下风速检测的要求。     

Hilbert变换在超声波旋涡式风速传感器的应用

介绍了超声波旋涡式风速传感器测量原理,阐述了Hilbert变换的解调原理,提出采用Hilbert变换与FFT相结合的方法,实现低风速段涡街信号的频率测量。实验结果表明该检测方法实现简单,测量精度较高。     

基于示踪技术的Y型通风工作面采空区漏风检测

采用示踪技术对Y型通风试验工作面采空区漏风进行了现场检测,估算了采空区漏风风速,研究了漏风分布特点。研究发现:试验工作面采空区漏风范围较广,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系;在距离工作面50m范围内,漏风风速为0.033～0.043m/s;距离工作面200m以远,采空区漏风风速平均为0.018m/s;距离工作面50—200m是漏风过渡区。     

鹿洼煤矿矿井通风系统优化方案与实践

鹿洼煤矿完成了矿井通风系统优化改造后,矿井主要通风巷道由原来的"一进一回"调整为"两进两回",猴车行人通道改在新鲜风流中;矿井总回风巷风速由7.7m/s降低到5.6m/s,矿井通风阻力明显降低,通风系统稳定,为矿井实现安全生产提供了有力保障。     

矿井通风系统优化改造应用研究

为降低矿井通风阻力,实现合理通风,对矿井通风阻力进行测定,在对测定结果分析的基础上,针对通风阻力高、有效风量低、风速超限等问题,提出合理的整改优化方案,整改后的通风阻力测定结果可知:矿井通风阻力下降40%,控制了漏风问题,回风井风速降至4.80m/s,总回风巷风速降至5.66m/s,符合"规程"的相关规定,井下通风状况得到改善。     

浅谈井巷内风速对煤矿井下导线测量精度的影响

矿山工程测量是矿产资源开发利用管理的一项重要基础性工作,是"三大支柱"技术之一,是井巷工程的"眼睛",是煤矿企业安全生产的基础,没有高精度的测量布线,巷道关系的准确布置和巷道的精准贯通就无从谈起,煤矿采掘的正常接续就无法得到保障。井下的能见度、空气的湿度和温度、井下的噪音、气压以及风速等对井下测量布线的高精度作业带来了较大影响,尤其以风速影响最为明显。本文就风速对导线测量精度的影响程度及如何减弱风速对导线测量精度的影响作了分析,愿为今后此等条件的精准测量提供借鉴。     

高温矿井热湿环境对人体机能的影响

矿井高温热害及其治理已成为国内外采矿界公认的科技难题，矿井降温技术已成为高温矿井正常安全生产、企业发展的瓶颈技术和关键技术。随着矿井开采深度逐渐增加，作业人员的安全及职业健康问题愈加突出，尤其是高温高湿环境下矿工的健康问题。研究热湿环境对人体机能的影响尺度，可为更好地调节高温矿井热湿环境提供依据和借鉴。针对3个高温金属矿井，选取不同中段的5个作业点（其环境温度范围分别为23~26 ℃、27~30 ℃、31~34 ℃、35~38 ℃、39~42 ℃，湿度范围介于60%~70%、70%~80%、80%~90%三个区间，风速调控为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s），对50名矿工（10个作业小组）进行生理、心理及行为测量。通过测量及数据分析得到热湿环境下人体各机能参数的变化趋势，结论为温度27 ℃以下、湿度60%~70%、风速0.5 m/s为矿工作业环境的舒适范围。温度超过27℃，湿度超过70%时，需采取降温除湿措施改善井下作业条件。     

时差法超声波流量检测三步互相关算法研究

对时差法超声波流量检测中互相关算法计算量大的问题进行了研究,指出了减少计算量的3个方面——参与运算的数据容量、每次相关运算乘加次数和相关运算的累计次数,提出了一种采用预处理、粗相关和精相关三步相关算法,将计算量减少3~5个数量级;并以λ型超声波流量检测方法中的三步互相关算法为例,将整体运算时间控制在ms级,达到了实时性要求,为Z型、V型等时差法超声波流量检测的互相关算法大幅度减少计算量提供了一种有效的解决方案。     

新矿集团矿井废风发电试验成功

日前,山东新汶矿业集团孙村煤矿矿井废风发电技术试验获得成功,将该技术的系统化、科学化、实用化发展向前推进了一步。矿井废风是指为保证矿井正常开采,而向井下注入充足新鲜的风量,并在井下循环后再抽排到地面的风流。与自然风相比,这部分废风具有风量、风向、风速持续稳定的特点,理论上具备了发电条件。新汶矿业集团孙村煤矿从2 0 0 2年开始进行矿井废风发电研究,2 0 0 3年11月该矿投资30万元与中国矿业大学合作,在该矿北风井进行废风发电工程建设。此处排风口高12m ,排风面积2 6m2 ,排风量1 0 3m3 min ,风速6m s。在排风口上端安装了一…