基于涡街效应的静电感应式煤尘多参数测量

针对现有静电感应式煤尘测量装置在低浓度、粒子运 动速度较低情况下测量不精确且功能单一的问题,依据卡门 涡街的原理,提出在测量管道中安装带狭缝圆柱发生体,从 而提高煤尘粒子的运动速度,增大静电传感器的感应电荷 量,提高煤尘浓度测量精度;同时,对测量管道内由于颗粒速 度的周期性变化所感应出的静电信号周期性变化,进行快速 傅里叶变换(FFT),求解颗粒的速度流量信息,实现对煤尘 的多参数测量.仿真试验结果表明:依据感应电荷的周期性 变化可以获得煤尘的流速(流量)和浓度参数.此装置结构 简单,既可提高煤尘浓度测量精度,又能满足煤尘速度、流量 测量的要求.     

基于电荷感应原理的粉尘质量浓度测量装置优化

对于应用电荷感应法测量低浓度粉尘不够精确的问题,依据文丘里效应,提出减小现有测量管道的中间部分管径,使之依次形成收缩段、喉道段、扩散段3部分,来提高粉尘颗粒的运动速度,进而增大静电传感器的感应电荷量。利用Fluent软件对改进的测量管道进行气固两相流仿真,获得管道内粉尘颗粒速度分布云图及喉道段内速度值。对应环形静电传感器的数学模型,分别计算了不同管径比下的感应电荷量。结果表明:改进管道的管径比为0.69时,静电传感器上的感应电荷量最大。通过测量装置的优化,可将测量精度提高3%,有效提高了低浓度粉尘的测量精度。     

基于静电感应的小粒径粉尘浓度测量装置优化研究

为了解决现有煤矿粉尘浓度测量装置对小粒径粉尘浓度检测不准确的问题,基于文丘里效应与卡门涡街效应对现有测量装置的管道进行优化设计,提出了在文丘里管道的喉道段加入具有水平距离差的前气鞘与后气鞘。利用Gambit2.4软件建立改进装置的结构模型,通过Fluent6.3软件进行模型的仿真。获得粒子不同粒径下的相应速度云图,进而读取了速度值,通过MATLAB软件计算相关静电感应量。仿真结果表明:对比项目组研究的文式管,改进装置的总体静电感应量提高了12%;当粉尘粒径低于10μm时,在2种测量装置的感应电荷量对比中,小粒径粉尘所带的静电感应量最为明显,提高18%。对于设计小粒径粉尘浓度测量装置具有参考意义。     

基于测量窗口气鞘多相流分析的粉尘质量浓度测量装置优化

针对煤矿粉尘质量浓度传感器测量窗口易受粉尘污染的问题,借鉴空气幕的隔尘机理,提出在光学测量窗口处增加气鞘的结构来提高粉尘质量浓度测量装置的精度。利用Fluent软件对粉尘采集通道和测量口处进行气固两相流仿真,获得管壁和测量口处粉尘质量浓度的速度云图、压力云图和粒子运动轨迹图,据此优化传感器结构。仿真及实验表明,改进后的测量口处5μm以下粒径的气流速度提高到1.8 m/s以上,使气流高速通过测量通道,有效降低了5μm以下粒径的粉尘沉积,保证了测量的准确性和时效性。     

四电极静电传感器测量煤尘质量浓度的检测方法

煤尘在煤矿采掘过程中广泛存在,不仅对煤矿生产有影响,也是煤矿工人尘肺病的主要根源。通过对静电传感器的特性和测量原理进行研究,针对煤尘质量浓度监测的问题,设计了一种四电极静电传感器。通过对四电极静电传感器进行仿真试验,分析静电传感器灵敏度,采用小波原理对静电信号进行降噪处理,进一步提高了信号的信噪比。试验结果表明,四电极静电传感器可以完成煤尘质量浓度测量的任务,并为喷雾装置提供了准确的反馈信号。     

矿用静电感应式粉尘浓度传感器的优化研究

针对目前静电感应式粉尘浓度传感器在低浓度时测量不精确的问题,利用卡门涡街与文丘里效应相结合的方法改进传感器的测量管道,提出在文丘里管道的喉道段加入一个三角柱,在两种流体力学效应的相互作用下,增加粉尘颗粒运动速度和改变运动轨迹,进而提高感应电荷量。利用CFD软件,在Gambit 2.4中建立改进的试验模型,Fluent 6.3中设置气固两相流的试验参数进行仿真试验,得到粉尘颗粒的速度分布云图和运动轨迹图,利用环形静电传感器的感应电荷计算式,在MATLAB中计算不同粒径下的感应电荷量。结果表明:对比项目组研究的文丘里管道,改进的管道结构使感应电荷量整体提高约20%,粒径10μm以下提高约30%,从而提高了低浓度条件下粉尘浓度的测量精度。     

煤尘云爆炸下限浓度测量的研究

煤尘云的爆炸下限浓度是表征煤尘的爆炸性质的一个重要技术参数,井下防止煤尘爆炸的管理工作常需要参考应用.我们在实验室条件下开展了这项研究工作.为取得正确的实验结果,经过反复多次的试验和改进,建立一套能够制造均匀煤尘云而操作比较方便的实验装置.利用这套装置,初步测量了几种类型煤的煤尘云爆炸下限浓度值,对煤尘的粒度、甲烷以及岩粉等对爆炸下限浓度的影响也做了典型的考察.     

管道中煤尘爆炸特性实验

在长度为32.4 m、内径为199 mm的圆形管道中采用强点火方式对甲烷-空气混合物及甲烷-煤尘-空气混合物爆炸超压传播规律及爆速进行了研究。研究结果表明：强点火条件下甲烷－空气混合物的最大爆压和爆速分别为4 MPa、1 766 m/s,在标准状态瓦斯爆炸极限浓度外2.5%、4.1%、15.2%时也出现稳定爆轰。相同浓度甲烷-煤尘-空气混合物爆炸超压及爆速要大于甲烷-空气、煤尘-空气混合物,甲烷-煤尘-空气混合物在爆炸当量浓度时,随着煤尘浓度越大,瓦斯浓度越小,爆炸超压和爆速越小。     

空气动力造穴煤粉捕集装置及关键参数研究

为解决空气动力造穴施工造成的煤尘污染的环境问题及煤尘无法计量的技术问题,提出了一种适用于空气动力造穴施工的煤尘捕集装置,装置主要以文丘里管后接沉降室的方法实现对煤尘的捕集。通过理论计算首先得出了空气动力造穴放喷气流的最大、最小速度,并依据此速度优化了煤尘捕集装置喉管及渐扩管尺寸、入水口位置等参数;依据优化的参数制作了一套煤尘捕集装置实体,并在谢一矿-960 m运输石门消突工程中得到了应用。     

尘源跟踪自动洒水喷雾降尘系统在梨园矿的应用

针对综采工作面煤尘质量浓度大、降尘效果不佳的问题,提出利用尘源跟踪自动洒水喷雾降尘系统来进行采面降尘的设计方案。介绍了ZSCY-127型尘源跟踪自动洒水喷雾降尘装置的工作原理,并在梨园矿宁庄井二1-21130综采工作面进行了试验研究。结果表明,运用该降尘装置大幅度降低了工作面的煤尘质量浓度,达到了预期降尘目的,有效地改善了工作面的作业环境。     

不同煤种对瓦斯煤尘爆炸影响的实验研究

为了进一步探究不同煤种参与的瓦斯煤尘爆炸的传播规律,选取3种具有代表性的煤尘在自制的半封闭管道内进行试验,主要研究了瓦斯煤尘爆炸火焰传播速度、火焰面发光强度和最大爆炸压力。研究结果表明:瓦斯煤尘爆炸的最大爆炸压力和火焰传播速度皆随着煤尘浓度的增加呈先上升后下降的趋势;存在着一个最佳的瓦斯浓度和煤尘浓度,使火焰传播速度达到最大,发光强度也达到最大;火焰传播速度、最大爆炸压力和爆炸产生的发光强度都是按褐煤、烟煤、无烟煤依次降低。     

粘尘棒对煤尘爆炸的影响与分析

粘尘棒作为一种高效的煤层注水添加剂,不但能够有效地提高煤尘的降尘率,而且可使煤体产生的煤尘爆炸下限浓度升高,煤尘爆炸性减弱,具有综合防尘减灾的作用,对煤矿的安全生产具有重要的意义。煤尘爆炸下限浓度是煤尘爆炸特性的一个重要参数,论文利用Hartman装置通过对不同含水量下水与粘尘棒对煤尘爆炸下限浓度的对比试验研究,分析了添加粘尘棒煤层注水后对煤尘的爆炸下限浓度的影响及原因。     

煤尘含水率对测尘仪测量结果的影响研究

在不同煤尘含水率条件下,对β射线法与摩擦电法测尘仪测量煤尘浓度的结果进行了对比研究,实验结果表明:随着给定煤尘浓度的增大,β射线法与摩擦电法测尘仪测量结果的绝对误差都逐渐增大;在煤尘浓度一定的条件下,随着煤尘含水率的增加,两种测尘仪器的煤尘浓度测量值越偏离给定煤尘浓度值,且煤尘含水率对摩擦电法测尘仪的测量结果影响更大;当煤尘含水率低于3.5%时,摩擦电法测尘仪测量结果偏离给定煤尘浓度值较小,而当煤尘含水率高于3.5%时,β射线法测尘仪测量结果偏离给定煤尘浓度值较小。     

一种基于安全目标的矿井通风优化数学模型

利用某矿井一个月的瓦斯、煤尘以及风速的监测值,对其状态进行了分析,以爆炸危险性最小为目标,对井下通风进行优化,并用巷道风速上限和瓦斯浓度与煤尘浓度爆炸关系来进行安全检验。优化后的通风使危险度降低了18.65%。     

基于计算机仿真技术的胶带输送巷道粉尘运动规律研究

计算机仿真技术的发展,为煤矿的开采问题分析提供了便利手段。文章以斜井胶带运输巷道煤尘运动规律及浓度分布特征为研究对象,建立煤尘运动及浓度变化数学模型,并利用欧拉—拉格朗日法进行求解。将计算过程输入到计算机仿真平台中,得到了和实际测量数据相吻合的结果,验证仿真的有效性。文中的研究为斜井胶带运输巷道降尘措施的制定提供了科学依据。     

煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响研究

瓦斯和煤尘复合爆炸是煤矿井下爆炸灾害的主要形式之一,研究瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律,是有效防治煤矿爆炸灾害的必备条件。为研究煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响,特选用2种组分不同的煤尘(烟煤和无烟煤)。依据EN 14034标准,使用10 kJ化学点火头在标准20L球形爆炸容器中,分别对2种煤尘的最小爆炸浓度、相同试验条件下的瓦斯爆炸下限以及煤尘与瓦斯的复合爆炸下限进行了测量。试验测得烟煤和无烟煤的最小爆炸浓度分别为50 g/m^3和70 g/m^3,瓦斯爆炸下限为4%。当煤尘中分别通入1%、2%、3%、4%的瓦斯后,烟煤最小爆炸浓度分别降低至40、20、5、0 g/m^3,无烟煤最小爆炸浓度分别降低至50、20、5、0 g/m^3。基于上述测量结果,对比分析了煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律的影响,并探讨了Le Chatelier、Bartknecht、Jiang等气粉复合爆炸下限预测模型对瓦斯/煤尘复合体系的适用性。结果表明:2种煤尘的最小爆炸浓度均随瓦斯浓度的增大而降低,但挥发分含量低的煤尘降幅更大,即瓦斯对低挥发分煤尘最小爆炸浓度的影响更为显著。Jiang模型预测值远远偏离实际测量值;Le Chatelier模型预测值高于实际测量值,且误差随瓦斯浓度的增大而增大;Bartknecht模型适用性相对较好,且更适用于低挥发分瓦斯/煤尘复合体系。     

防爆型煤尘浓度测量装置在煤矿井下的应用

为了能够直观、高效地测量煤矿井下浮游煤尘的浓度,准确及时地反映接尘人员吸入的呼吸性煤尘质量和采掘作业场所中煤尘的污染状况,设计一种基于红外光吸收法的煤尘测量装置,采用本安电路和恒流量控制的采样泵,对煤矿井下及其他含有爆炸危险性气体的作业场所可吸入性粉尘颗粒进行高效测量。该装置能快速直观地显示测量结果,并且具有串口通信、数据存储、打印接口等功能。将煤尘检测获得的数据结果用于煤矿井下的防尘治理,及时采取相应的防尘措施,有现实的意义。     

卡门涡街与伯努力效应组合式粉尘测量管道结构优化研究

针对低粉尘浓度环境下电荷感应法粉尘浓度测量精度 过低的问题,基于伯努利效应和卡门涡街效应提出了一种组 合型测量管道结构,在伯努利管道的效应段加入涡街体,叠 加两种流体效应,增大流速以提高粉尘颗粒在环形静电感应 装置处的感应电量,从而提高静电感应装置的测量精度。利 用 Fluent 进 行 气 固 两 相 流 模 拟 仿 真 与 计 算,并 采 用 MATLAB计算不同粒径的粉尘颗粒通过环形静电感应装 置处所携带电荷量。结果表明:卡门涡街与伯努利效应组合 式结构的粉尘颗粒平均感应电荷量提高了26.10%,并在小 粒径下感应电量结果更为明显,在粒径7.07μm 以下的颗粒 感应电量提高了约32.36%,改善了静电感应法在小粒径粉 尘中测量精度不足的问题。     

负压下甲烷浓度非线性压力补偿模型

煤矿井下瓦斯抽采管道内的气体压力一般为负压,红外甲烷浓度传感器的测量原理决定了其在负压环境工作时,测值与真值的误差较大。为提高测量精度,在实验室开展了40~90 k Pa(绝对压力)不同负压环境下的甲烷浓度测量试验,并根据试验数据建立了适用于负压环境的非线性分段压力补偿模型。     

化学废水中重金属离子浓度软测量方法研究

为了降低废水重金属离子浓度测量误差,结合现有的研究理论,提出化学废水中重金属离子浓度软测量方法。采用电导率计和密度计组成可用于废水检测现场的检测装置,利用安装金属铁板的电解槽对化学废水进行电化学检测;通过电解液溶解氧化铁离子,生成吸附重金属离子的氢氧化铁,定量描述氢氧化铁絮体吸附能力,建立重金属离子浓度软测量模型;根据装置检测到的废水电导率、密度、温度,计算软测量模型待辨识的变量参数,确定离子浓度软测量值。将某化学废水处理厂作为研究对象,采集不同类型废水水样,把检测装置安装在废水排放出口,现场检测废水中的钴离子、铅离子、钨离子浓度。结果表明,3类重金属离子浓度软测量值和实际值的相对误差都小于14%,软测量精度较高。