综掘工作面不同截割方式下的最佳风场调控规则

针对目前综掘工作面局部通风方式下,出风口风流状态不能根据实际通风需求进行动态变化,造成巷道内粉尘与瓦斯聚集严重问题,通过最佳风场调控规则分析,以求有效降低粉尘质量浓度和瓦斯体积分数。采用正交试验及流场模拟实验方法分析不同截割方式下风流参数变化对风速、瓦斯及粉尘场分布影响规律,获取大量样本数据,建立风场调控参数与风速、瓦斯及粉尘质量浓度关联关系的初始化决策信息系统,并对其进行K-means算法离散化合并规约处理,建立离散化决策信息系统。基于粒计算和Matlab软件编写了风场调控规则获取的智能算法和参数化程序。利用风场调控规则获取方法和参数化程序分析并建立了陕西神木柠条塔矿S1212胶运巷道综掘工作面的最佳风场调控规则,并利用自主研制的风流调控装置进行了井下测试验证。结果表明:经使用最佳风场调控规则后,巷道内风速在0.25~4.00 m/s及死角区域瓦斯体积分数低于1%的前提下,出风口距掘进工作面最近距离5 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低43%,司机处粉尘质量浓度最高降低38%;出风口距掘进工作面最远距离10 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低15%,司机处粉尘质量浓度最高降低37%。     

基于风速的风电系统输出特性建模研究

随着风电建设规模的不断扩大,风电系统的准确建模对于风电系统输出电流、电压和功率的预测至关重要。从小型风电系统的基本风能转换过程出发,建立了风机叶片、双馈感应发电机和风速模型,通过对比风电系统输出电流、电压、功率的方式,比较了3种风速模型的仿真效果。研究结果表明,基于ZA型和SB型正态分布的风速模型,得到的风电系统输出电流、电压和功率最为稳定,适用于小型风电系统的建模和预测。     

风压风量在线测量系统

介绍了风压风量在线测量系统的组成与工作原理。该系统采用单片机技术 ,以AT89C5 2为核心 ,准确地测量了矿井风压风量 ,为通风系统优化提供了可靠的数据     

The development and application of a wind erosion model for the assessment of fugitive dust emissions from mine tailings dumps

The wind erosion of mine tailings is an air pollution concern that has not been investigated thoroughly. Indeed, there is no accurate method to predict fugitive dust emission strength of tailings dumps. This paper reports on the development of a wind erosion model based on the principles of physics. Unlike most wind erosion models developed for agricultural lands or sand dunes, this model takes into account the fluctuations in wind velocity. The model was designed to predict hourly dust emission rate of flat tailings dumps prone to wind erosion for air quality modelling purposes. The model was evaluated using wind tunnel data and field experiments which confirmed the validity of the model for crushed industrial materials. The model was further validated with field experiments undertaken by the authors at the Mantos Blancos mine in Chile.     

综采工作面滚筒旋流风对截割煤尘侧向逸散规律的影响

为探究滚筒旋流风对截割煤尘侧向逸散规律的影响,对工作面中风流-煤尘在滚筒旋流风汇入前、后的流动及逸散规律进行数值模拟,并将呼吸带作为一个高度范围分析其平均煤尘质量浓度的分布情况;针对研究结果研发了采煤机雾化封闭式除尘器并通过煤尘质量浓度的实测考察其应用效果,同时验证数值模拟的准确性。结果表明,滚筒旋流风具有很强的稳定性,同时对截割煤尘具有极为明显的诱导作用,其中前滚筒截割煤尘在采煤机中心下风侧14.2 m处的底板附近汇入人行道空间,后滚筒截割煤尘则首先由采煤机中心的底板附近汇入人行道空间,随后在其下风侧2.9 m处的全断面空间大范围涌入。在呼吸带范围的人行道侧,采煤机下风侧18.3～21.8 m为峰值浓度分布区,煤尘质量浓度约为300～400 mg/m~3。初始实测煤尘质量浓度与数值模拟结果对比的相对误差均小于15%;采煤机雾化封闭式除尘器的降尘率为50%～80%,平均降尘率为66.9%。     

双馈风力机组电力系统暂态稳定的影响研究

随着风力发电机装机容量在电网中所占比例不断增大,为提高电网的电能质量和保证安全、稳定、经济运行,介绍了变速恒频双馈风力发电机组的基本结构和工作原理。通过建立变速恒频双馈风力发电机在dq同步旋转坐标系下的数学模型,在Matlab/Psat软件中搭建了系统仿真模型,并对其进行了时域仿真研究。仿真结果表明:当双馈风电机组并网后,其自身参数的改变对电力系统的暂态稳定具有一定的影响。     

基于相似日和人工神经网络的风电功率短期预测研究

随着地球上的化石燃料的不断消耗,风能作为清洁、安全的能源正在改变着全球能源结构,由于自然风具有随机性、波动性和不可控制性,造成风电场在发电时,发电功率产生巨大的波动,为了提高风电功率预测精度,采用人工神经网络和相似日的方法,以云南某电场风电场发电功率的数据为例,建立模型对风电功率进行了短期预测,研究得出:该方法能够有效地对风电场功率进行预测;与传统BP神经网络相比而言,基于人工神经网络和相似日的方法具有很强的非线性学习的能力,对提高高精度风电场输出功率的预测很有帮助;基于人工神经网络和相似日的方法预测误差概率,误差概率分布符合正态分布,可以作为风电场发电功率误差的置信区间估计和预测的依据,研究为风电功率的预测提供了一定的借鉴意义。     

分风理论与风网功耗

简要论述了传统分风理论 ,针对其局限性和弊病 ,提出了新的分风概念 ,经长期探索 ,已形成了较为完备的理论体系 ,对矿井通风安全、经济、技术等方面均有影响 ,在风网能耗上也显示出其优越性。     

地面煤场防风抑尘网抑尘效果研究

为分析煤场采煤区防风抑尘网抑尘效果,采用三维棱台模拟煤场采煤区料堆,设计煤场采煤区几何模型,以及由质量和动量守恒方程组成防尘控制方程,依据几何模型和控制方程,采用Fluent6.3软件模拟抑尘网和其料堆附近流场数值,模拟过程中将动量方程作为动量损失源项,同时从孔隙率这个概率值估计角度出发,研究抑尘网不同类别和大小的孔隙率下,煤场采煤区料堆附近流场特性和料堆表明剪切力变化情况。结果显示,在孔隙率为均匀状态下,料堆迎风面孔隙率大于0.60时,其中下部分抑尘效果显著;当孔隙率低于0.45时,料堆高度在90~150 m内,剪切力逐渐降低,可使抑尘作用增强;料堆背面孔隙率大小发生变化时,剪切力的变化较小;在非均匀孔隙率为0.30/0.75的情况下,随着料堆坡面高度的变化,迎风面剪切应力呈现小幅度上升后下降又上升的变化趋势,在坡面高度位置在-30 m开始,呈现明显下降趋势;并且料堆背风面的剪切力变化趋势一致。比较均匀和非均匀2种孔隙率,非均匀孔隙率的防尘网抑风防尘效果最佳,其表面剪切力总和为110.6 N,低于均匀孔隙率的面剪切力总和。     

Development of an air attenuation model for noise prediction in surface mines and quarries

ABSTRACT

Surface mining and quarrying produces a complex noise field. The noise generated by mining operations changes with time and is affected by the changing meteorological conditions in situ. Theoretical research on the attenuation of noise in air has formed the basis for the development of an air attenuation model. The methodology developed by the authors accounts for the prevailing temperature and relative humidity conditions in the area. The model also includes the evaluation of ray path curvature directly from long-term experimental wind velocity and temperature data, or indirectly in terms of the Net Solar Index and the wind velocity. This paper describes the air attenuation model, which was developed as an integral part of an environmental noise prediction system.     

煤矿采动区风电场风机选址方法研究

当风电场建设位置选择在煤矿采动影响区范围以内时,新建风机会受到煤层开采的影响,为了在场地内选择出最合适的风机建设位置,采用地表变形预计的方法,计算出煤层开采最不利情况下的地表移动变形情况,文中通过场地的稳定性分析,最终确定新建风机的位置。结果表明:建设在煤矿采动区上方的风机除了满足基本的风能资源需求以外,必须考虑煤矿煤层开采的影响;根据计算煤层开采最不利情况下风机的倾斜变形结果来调整新建风机位置。按照该方法确定的风机位置可以满足采动影响区风机建设工程的要求。     

双塔高层建筑风荷载静力干扰效应的数值研究

采用可实现的k-ε湍流模型,对处于B类地貌风场中复杂体型的双塔建筑进行了风荷载和风场的数值模拟,计算得出了建筑周围的流场分布和建筑表面各测点的风压,与风洞试验结果比较表明,数值模拟方法具有较好的精度,可用于复杂体型的双塔建筑的静力干扰研究。着重讨论了双塔建筑物之间的狭缝效应,结果表明,并列布置时,干扰作用只发生在相邻建筑物的侧风面,对相邻建筑物的迎风面影响很小,干扰作用的大小与建筑物的间距有关。     

离子风静电除尘器集尘效率数值仿真研究

静电除尘器是通过在放电针施加高压电场使周围气体发生电离形成电晕放电,使得气流中的粉尘荷电,带电后的粒子受静电力的作用与气流分离并朝向负极板运动,从而达到粉尘收集的目的。通过计算流体力学模型（CFD）,研究离子风对静电除尘器内流场和粉尘收集效率的影响,该模型耦合了电晕放电、气体流、颗粒荷电及传输。结果显示,在电极附近电场强度和空间电荷密度达到最大,分别是7.03×10⁶ V/m和3.93×10^-4 C/m³。在施加27、20 kV电压时,离子风速度可分别达到1.92、1.79 m/s。通过对不同粒径粉尘的除尘效率研究发现,处在中间粒径粉尘收集效率最低。     

高分子抑尘剂对褐煤矿场细颗粒物的抑制特性

为减少褐煤矿场中无组织排放的细颗粒物进入大气,避免其对人体健康、生产安全和大气环境造成严重危害,选取聚丙烯酸乳液、瓜尔豆胶、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素钠4种高分子单体,通过结壳硬度衰减实验筛选得到性能优良的单体瓜尔豆胶。以表面张力和接触角实验比较吐温-20、曲拉通X-100、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠 4种表面活性剂溶液对褐煤颗粒的润湿性能,实验发现非离子表面活性剂曲拉通X-100对褐煤粉尘的润湿性能最优。将高分子单体瓜尔豆胶复配以表面活性剂曲拉通X-100,开发得到一种褐煤矿场专用的结壳型抑尘剂。通过抗风蚀性能实验,考察不同单体浓度、不同风速条件对固化层风蚀后颗粒物数量浓度和粒度分布的影响,优选出最佳抑尘剂配方为质量分数0.7%的瓜尔豆胶和0.1%的曲拉通X-100。该抑尘剂可使煤堆表面固化形成具有一定厚度和强度的防护层,10 d后固化层硬度仍可达61.43,能抵抗15 m/s风速侵蚀而不受影响,足以应对北方大风天气。细颗粒物数量浓度降低至3.69×105 cm-3,颗粒物数量浓度峰值出现在0.85 μm左右,低粒径段颗粒物抑制效率总体由30.1%提高至94.4%,粒径0.1 μm左右的细颗粒物抑制效率增幅达到64%。实验结果表明,该抑尘剂对细颗粒物的抑制效果明显,是适合褐煤矿场专用的原材料易得、环保高效的抑尘剂。     

百叶式风窗流场分布模拟及局部风阻计算分析研究

为了实现王家岭煤矿井下用风地点风量的远程精确调控，研发了以井下压缩空气为主要动力的百叶式风窗。百叶式风窗能够通过气动马达改变窗扇的开启角度实现风窗过风面积的调整。本文运用Fluent软件模拟了王家岭煤矿12309回风绕道百叶式风窗在30°、45°、60°、70°及90°开启角度下的百叶式风窗前后的压能、风速及流场分布情况，并根据数值模拟得出百叶式风窗不同开启角度下的前后压差及风窗风阻，根据伯努利能量方程，推导出百叶式风窗局部风阻计算公式，并将公式计算风阻与井下实测风阻进行对比。结果表明：紊流状态时百叶式风窗的过风量对其风阻大小几乎没有影响，百叶式风窗局部风阻与其过风面积呈现负指数关系，井下实测得到百叶式风窗风阻与公式计算风阻最大误差为5.41%，对应的绝对误差只有0.0015 N·S2·m-8，利用本文推导的百叶式风窗局部风阻计算公式得到的局部风阻较为准确，可用于指导百叶式风窗现场调风工作。     

钻孔风力排渣最小风速及压力损失研究

在顺层长钻孔的打钻工艺中,风力排渣是比较理想的排渣方式。通过实验方法和引用两相流理论分别确定出了最小排渣风速和风力排渣的压力损失,为顺层长钻孔的顺利施工提供了帮助,并在祁南煤矿取得了很好的应用效果。     

轴流式风机的风量自动控制系统分析

介绍了德国TLT公司生产的轴流式风机 ,重点对该风机的风叶角度闭环控制和风量闭环控制系统的原理进行了分析。     

煤炭堆场起尘影响因素研究

通过一系列试验研究,监测分析了风速、含水率、煤堆高度、装卸方式等因素对露天煤炭堆场起尘的影响,结果表明当风速为2～3m/s,煤堆表面的含水率在6%～8%,煤堆高度在14m以下时,同时控制装卸作业落差,并对重点部位进行喷水抑尘,可有效控制煤炭颗粒起尘。     

考虑环保成本的风电消纳综合能源系统调度模型设计

现有的综合能源系统调度模型难以在风电消纳作用下获取最优路径,导致模型所得调度结果经济效益较差,为降低发电成本,设计考虑环保成本的风电消纳综合能源系统调度模型。建立综合能源系统调度成本模型,设计火电机组与风电机组成本目标函数;以风电消纳为核心对能源调度模型进行动态寻优,设置风力发电的约束条件;设计风电消纳综合能源系统调度算法,得到综合能源系统调度最优解。分情景对该调度模型在风电消纳作用下的调度总成本进行对比,当弃风电量从3 110 MWh逐渐减小为0时,调度成本以及碳排放处理成本从86972万元不断降低至78171万元。由此可见,减小弃风量可以降低风电消纳作用下的综合能源系统调度成本。     

风力发电站高压输电线路故障定位方法

针对目前方法对高压输电线路进行故障定位时,由于未能基于信息熵指标提取输电线路故障的信号特征,导致该方法在进行故障定位时,存在定位精度低、定位误差大、定位时间长、定位效果差的问题,提出基于数据驱动的风力发电站高压输电线路故障定位方法。对风力发电系统进行具体分析,基于数据驱动方法构建发电系统的系统模型;以模型为基础,获取故障信号的信息熵指标以及近似熵指标,根据获取指标提取故障的信号特征;利用多点的数据故障定位方法,对风力发电站高压输电线路中的故障进行定位。实验结果表明,运用该方法进行故障定位时,定位精度高、定位误差小、定位时间短以及定位效果好。