基于非对称磁镀材料线圈的无线输电系统

煤矿井下有线供电有很多弊端,急需将无线输电技术及系统应用于煤矿井下,但是目前常规对称线圈结构难以满足矿井的特殊需求。基于非对称磁镀材料线圈的磁耦合谐振式无线输电系统并分析其传输效率,针对无线输电系统实际应用中常有的发射端线圈与接收端线圈尺寸有较大差异且位置有水平偏移的问题,进行了分析与研究。提出在常规两线圈结构间加入与发射线圈同轴共面的中继线圈,同时采用五层结构的磁镀导线代替铜导线进行线圈绕制,并建立了系统模型。进行了无线输电系统的互感分析及与常规两线圈系统的比对,对磁镀导线结构相较于普通铜线减少能量损耗的优势进行了分析及仿真。对加入特定位置线圈且使用磁镀导线的无线输电系统及原始两线圈系统进行了构建过程中各阶段的系统模拟仿真及室内实验。认为提出的加入特定位置线圈及采用磁镀导线的方法对非对称的磁耦合无线输电系统的传输效率有明显积极作用,构建的基于磁镀导线且加入特定位置线圈的非对称磁耦合无线输电系统即使结构不对称,仍能保持很高的传输效率,相较于常规两线圈系统而言,传输效率得到显著提升。     

煤矿井下磁耦合谐振WPT系统优化设计

针对煤矿井下复杂环境,为了提高其WPT(Wireless Power Transmission无线电能传输)功率并降低发射端线圈电压,改进了井下WPT发射端的线圈结构,并提出了适合井下WPT的传输模型。根据电路互感耦合理论,推导出WPT系统传输功率与传输效率的数学表达式,分别阐述了耦合系数、输入频率、负载大小对传输功率与传输效率的影响。设计过程中应用Or CAD与Matlab软件对传输系统各个影响因素进行仿真分析,在此基础上设计并制作了实验平台。实验分析得出此传输系统存在最佳功率传输距离和最佳效率传输距离,总体实验结果与理论仿真结果一致,最后通过与典型WPT系统做对比实验分析,得出改进WPT系统提高了传输功率,可为实际井下WPT提供理论参考。     

煤矿井下无线射频近场谐振耦合防爆电磁能仿真分析

针对煤矿井下电磁波能量可能存在瓦斯爆炸危险的问题,对电磁波传输过程中的电磁谐振原理、磁耦合谐振搭建等效电路,将金属结构引入天线传播理论模型进行分析,搭建谐振耦合系统进行电磁仿真验证。仿真结果表明：单环天线和单环接收线圈在谐振耦合的情况下,金属断点处能够产生较高的电势差,能量传输效率很高。电磁能仿真分析为射频电磁波防爆问题提出了解决路径,对射频电磁波防爆进行了电磁波方面的基础性分析探索。     

共轴非平行非对称线圈结构对MCR-WPT效率的影响

磁耦合谐振式无线电能传输是一种全新的电能传输方式,为工业、生活及医疗等领域带来了极大便利。但传统的对称线圈结构已制约了无线输电技术在矿井、医疗等具有特殊需求领域的应用。综合前人提出的共轴非平行结构及非对称线圈结构的无线输电系统,分析了两共轴非平行线圈传输距离半径比、线圈半径比与偏移角对无线电能传输效率的影响,并分析了各因素对效率的相互影响。仿真结果显示传输距离半径比越大效率保持基本不变的偏移角度范围越小,偏移角对传输效率的影响越平缓。随传输距离半径比的增加效率先增加后逐渐降低,偏移角度在80°附近时,传输距离半径比对效率的影响最大。线圈半径比对传输效率的影响与偏移角度、传输距离等有关。试验验证了该理论分析的正确性,为研究复杂环境下的无线电能传输提供了理论基础,也为进一步开发无线电能传输系统提供了参考。     

电磁耦合及智能标校技术在矿用甲烷便携仪中的应用研究

为解决矿用甲烷便携仪充电触点易氧化、松动,及其人工标校浪费大量人工投入的问题,提出将电磁耦合技术及智能标校技术应用于矿用甲烷便携仪,探索了电磁感应电磁耦合效率与线圈大小、形状、充电距离间的关系,得出电磁耦合的高效化方法,并通过试验验证能量传输效率可达70%左右;探索一种基于红外通信的智能标校方案,实现对便携仪的智能标校,具有延长矿用甲烷便携仪电池使用寿命,为矿井节省大量人工标校投入的巨大优势。     

一种多自由度-刚柔耦合筛分机械的构型设计与分析

针对振动筛是一种通过柔性关节连接浮动中心刚体和挠性附件(如弹簧、阻尼器等)组成的刚柔耦合复杂系统,在筛面采用不同的运动形式时,将影响系统的稳定度和筛分能力。基于模块化理论,提出一种多自由且自由度间存在强耦合的振动构型,对其结构特点、筛分原理和设计理念进行了分析,并在理论上解析了筛面不同方向的运动学参数。建立虚拟样机进行仿真分析,验证了所提出的构型通过改变耦合传动比能灵活地调整筛面的运动轨迹,筛面的小幅振动有利于提高筛分效率。     

无接触变压器传输性能研究

非接触电能传输系统(Contact-less Electrical Energy Transmission)的特点是用电设备和供电系统之间没有直接的物理连接,实现了两者之间的相对运动以及远距离传输。无接触变压器是非接触电能传输系统的核心部分,通过建立变压器互感模型,对二次侧进行电容补偿分析,得到在谐振条件下能量传输能力最强。利用MagNet电磁场仿真软件,通过具体的电容并联补偿实验充分得到了验证。     

轨道式非接触电能传输系统耦合结构仿真研究

针对轨道式非接触电能传输系统特性进行分析,介绍非接触感应耦合电能传输技术基本原理,讨论耦合系数对系统效率的影响。建立感应耦合结构的数学模型,采用电磁场分析软件Ansoft对不同耦合结构进行有限元分析,通过对比磁通在铁芯内部的分布和磁场强度,比较耦合结构之间的差异,提出一种CIC形铁芯耦合结构,为轨道式非接触电能传输耦合结构选择提供参考。     

基于改进EQ-MAC协议的矿井无线传感器网络

针对煤矿井下特定的巷道容迟移动无线传感器环境特征,提出了一种基于改进EQ-MAC协议的矿井无线传感器网络高效MAC传输机制。并通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

井下通信线圈的谐振频率自适应检测技术研究

常规旋转导向的井下无线短传是磁耦合式定频传输的,存在通信线圈的谐振频率随环境变化的现象,容易导致接收信号强度随钻进过程浮动,严重时可能收不到信号,甚至造成乱码。本文提出了基于自动窗口算法自适应检测井下通信线圈谐振频率的技术,先从井下通信线圈谐振频率自检原理入手;然后对比4种自适应选频算法,确定自动窗口算法是更合理的自适应选频算法;最后采用自适应选频和扫频2种方法,对定制的两批井下线圈进行谐振频率检测,论证了自动窗口选频技术的可靠性。该技术能够自动适应井下环境,为井下无线短传提供可靠的谐振频率参数。井下旋转变压器的电能传输效率与谐振频率密切相关,该技术也可推广至井下旋转变压器的变形设计,优化钻进过程的电能传输效率。     

GXD-5S型水平岩心钻机动力头的设计与分析

针对千米级水平绳索取心钻进工艺对桅杆式钻机动力头的要求,阐述了GXD-5S型千米级水平岩心钻机动力头的设计思路和设计方案,介绍了动力头变速、减速的传动结构;采用三维虚拟样机技术在Solidworks软件中对动力头进行快速设计建模,并在Simulation环境中对传动齿轮副、主轴、动力头箱体等关键零部件进行有限元分析,具有较高的设计效率和直观明了的分析校核结果,FEA分析结果与传统校核计算公式所得结论一致。     

采煤机摇臂齿轮传动系统固-热-力耦合特性分析

针对采煤机摇臂齿轮传动系统瞬态温度高,容易引起齿面胶合的问题,采用齿轮混合弹流润滑理论和虚拟仿真技术研究了不同环境温度下惰轮齿轮的生热特性。以Reolands黏温黏压效应、Ree-Eyring模型、非牛顿流体理论为基础,综合考虑润滑条件下齿轮摩擦因数、齿轮油膜刚度与油膜阻尼、对流换热系数等参数对齿轮传动系统生热效益影响,建立了润滑条件下齿面实时摩擦因数计算公式,再将公式导入COMSOL Multiphysics数学模块中获得了不同初始温度下的摩擦因数值,再以采煤机实验测试载荷为激励,采用COMSOL多体动力学模块与固体传热模块对惰轮齿轮的固-液-热耦合特性进行分析研究,结果表明:环境温度在281.15~311.15 K内,齿轮在啮合节点温度接近于环境温度,环境温度与温差成反比,环境温度与温升成正比。     

滚动联轴器与滚珠联轴器的摩擦性能分析

对滚动联轴器与滚珠联轴器性能进行了分析，当补偿轴向位移、径向位移和角偏差时，滚动联轴器的滚动体在滚道上滚动，产生很小的摩擦阻力、附加弯矩和功率损失，对设备性能的影响很小，具备使用寿命长，传动效率高，维修方便等优点。而滚珠联轴器补偿轴向位移、径向位移和角偏差时，滚珠与滚道产生滑动摩擦，滑动速度较大，同时产生很大摩擦阻力、附加弯矩和功率损失。与滚动联轴器相比，滚珠联轴器的传动效率低，容易磨损破坏，维修相对困难。     

我国海洋风能产业化财政支撑政策研究:基于系统动力模型

运用系统动力学理论和方法,分析海洋风能产业化过程中的主体及循环反馈结构,遵循“投入—转化—产出”反馈回路选取若干系统影响变量,通过分析各变量之间的因果关系最终构建我国海洋风能产业化系统动力模型。基于系统动力模型,研究并比较我国海洋风能产业化财政支撑政策的作用回路,得出结论：政府购买支撑政策作用于产出子系统,适用于海洋风能产业化发展的初期阶段;政府补贴支撑政策作用于转化和产出子系统,适用于产业化发展的初期和中期阶段;优惠税率支撑政策作用于转化子系统,适用于产业化发展的中期和后期阶段。     

基于小波变换的电力系统数据传递一致性分析

国家电网对电力行业提出了新的标准和要求,跨系统协同流程中的电子化移交带来了新的运作机制,也更符合电力信息产业高质量、节能环保发展的要求。对电子化移交的发展现状进行了阐述,提出电子化移交还存在资料合规性、流程不明确、不完善等方面的问题;针对跨系统协同数据传递准确性,采用小波变换的算法对电力数据进行压缩研究;通过模型验证了优化后的模型在跨系统数据传输效率和一致性方面的优势;针对电力企业数据协同流程中的数据传递一致性问题,从细节处加强管理、完善流程监控制度以及做好全局监控3个方面给出建议以及在电力、清洁能源等方面所起的作用进行了探讨,保障企业信息化转型和升级。     

超声导波在锚杆锚固体系中传播规律的研究

通过理论分析与实验测试,研究了超声导波在锚杆锚固体系中的波动能量的外泄特征,研究了超声导波在锚杆、锚固介质及其耦合体系中的传播规律,为锚杆锚固质量的无损检测提供了重要的理论依据。     

基于空心包体应变计的扰动应力云监测系统构建

扰动应力是导致地下工程岩体破坏失稳的原因,扰动应力监测岩体工程稳定性及地下结构应力状态的及时反馈,为地下结构的安全提供重要保障。目前,扰动应力监测使用电磁辐射技术或微震测试技术易受到电磁干扰影响测量精度;钻孔应力监测技术又受到设备长期供电、数据采集复杂等因素制约。本文基于数字化完全温度补偿型的空心包体监测应变计,优化岩石力学实时扰动应力计算方法,通过研发并构建扰动应力云监测系统,实现了对金川镍矿二矿区1 150m水平有轨联络道实验洞段的线上扰动应力长期监测。近416d的应力监测数据表明,该系统数据传输稳定,系统运行过程稳定可靠,实现了远程云端长期采集和数据传输,提高了扰动应力监测的效率,为后续其他项目中应力测量数据和监测数据的实时入网上传提供接口和平台。研究方法和监测方案对同类型工程具有借鉴意义。