GUD18/25G矿用本安型管道液位传感器

<正>GUD18/25G矿用本安型管道液位传感器由中煤科工集团常州自动化研究院研制推出,适用于煤矿井下各种水泵、瓦斯抽放泵的供水检测,用于检测管道内是否有液体存在。该传感器可根据管道内液位情况输出开关量信号,有水时接点闭合,无水时接点断开。主要技术参数:防爆型式为矿用本质安     

煤矿主通风瓦斯抽采泵节能智能控制系统设计

煤炭是国家关键化石能源之一,但大多数瓦斯赋存在煤层之上,为煤炭开采带来了极大的困难。瓦斯抽采是降低瓦斯浓度的关键手段,但主通风瓦斯抽采泵的能耗较高,控制效果较差,为了解决上述问题,提出煤矿主通风瓦斯抽采泵节能智能控制系统设计研究。设计系统硬件设计为瓦斯抽采泵信号采集单元、传感器选型单元及其智能控制器选型单元;软件设计为瓦斯抽采泵参数计算模块、抽采泵负压控制模块及其抽采泵水位控制模块。通过硬件单元与软件模块的设计,实现了煤矿主通风瓦斯抽采泵节能智能控制系统的运行。实验结果显示：应用设计系统后,瓦斯抽采泵运行功率得到了大幅度降低,节能效率最大能够达到43.06%,并且能够将瓦斯抽采泵负压与水位控制在合理范围内,充分证实了设计系统具有较好的节能效果与控制效果。     

一泵供多塔的自动供水装置的制作

本文介绍在一个取水点安装一台水泵,向多个高度不同的水塔(或水箱)供水,即一泵供多塔的自动供水装置的制作。由于自动供水系统无人值守,因而需要考虑以下三方面的问题:一是不能无水干抽(蓄水池或井里无水,电动机转动),也不能无引水干抽(在离心式水泵抽水时,需要泵内无空气才能上水,泵内的水就称引水,无引水时,虽蓄水池或井水有水,但不能正常抽水,而潜     

矿用打钻防着火安全保护装置的设计

为了防止煤层瓦斯抽采钻孔时因煤粉自燃而导致一氧化碳浓度过高和瓦斯爆炸,设计了矿用打钻防着火安全保护装置。该装置通过传感器监测一氧化碳和瓦斯浓度,采用单片机实现高压风和压力水的自动转换控制。现场试验显示,在打钻期间钻孔煤粉发生自燃的情况下,该装置可以实现高压风和压力水的自动转换,及时将钻孔内燃烧的煤粉熄灭。     

瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置研制及应用

瓦斯抽采钻孔孔周裂隙和封孔段空隙通道是造成钻孔漏气失效的主要原因。为有效检测钻孔漏气通道,基于管流流体力学理论和漏气检测判别方法,研制了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置。通过检测不同钻孔深度气样参数并分析其分布规律和突变情况,确定抽采钻孔失效原因和漏气通道位置;检测装置采用高稳压阻式压力传感器、激光甲烷传感器和荧光氧气传感器实现抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度检测,并采用1.5 m/节快接式25 mm薄壁不锈钢管作为取气管件,钻孔检测深度达30 m。现场应用结果表明,抽采管段检测参数变化稳定,说明抽采管未发生破损或接口漏气等,抽采管密封效果较好;在封孔段,距孔口9~18 m范围内存在多处不同程度的突变点,最大漏气通道在距孔口9~12 m范围内,说明原封孔深度不足,原封孔工艺无法有效密封漏气通道。将封孔深度增加至12 m,并采用“两堵一注”带压注浆封孔工艺,进行对比试验,结果表明,改进后试验钻孔整体抽采效果大幅改善,孔口瓦斯体积分数提升至55%以上,在距孔口12 m以深范围内瓦斯体积分数变化稳定,氧气体积分数近乎为0,漏气通道减少。试验结果验证了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置能够有效检测漏气通道,为有针对性地调整封孔方式和相关参数及后续改进工作提供依据。     

基于跨平台架构的全矿井瓦斯抽采智能管控软件设计

现有煤矿瓦斯抽采异常识别需要借助人工辅助查看相关数据分析,缺乏自主式、智能化分析手段;抽采异常及时处置能力弱,缺乏瓦斯灾害发生时的多系统联动控制功能;软件部署环境单一、无法实现跨平台、跨端应用访问。针对上述问题,设计了一套基于跨平台架构的全矿井瓦斯抽采智能管控软件。该软件包括公司端、矿端瓦斯抽采智能管控软件2个部分。采用抽采多源数据采集、抽采钻孔辅助设计、抽采数据分析、抽采设备运维管理、抽采GIS展示、抽采融合控制等技术实现了抽采系统全域可视化,形成了井上下一体化抽采全貌数据展示,建立了多层级数据溯源访问机制,通过构建专题数据特征图谱实现抽采数据数理特征、抽采评判特征、设备故障特征、抽采异常特征、钻孔轨迹特征的综合分析。在抽采发生异常时,该软件能自动联动广播系统告知瓦斯涌出危险区域撤离人员,同时联动通风监控系统加强异常区域通风,并通过消息推送策略自动将异常告警消息推送给相关负责人,便于及时、快速解决抽采问题。采用Docker技术实现软件跨平台设计,在Docker环境中部署SQL Server数据库与Web终端应用程序。采用原生HTML技术结合响应式布局样式,实现HTML网页、手机APP...     

煤矿瓦斯抽放浓度控制系统设计

针对现有煤矿瓦斯抽放控制采用粗放式控制方法存在瓦斯抽放浓度控制缺失和水环真空泵能耗高等问题,设计了一套煤矿瓦斯抽放浓度控制系统。该系统基于分级调节思想,在控制程序集中控制下,通过瓦斯浓度传感器检测抽采管路中的瓦斯浓度,利用PLC逻辑运算功能计算出瓦斯浓度变化率,并根据瓦斯浓度变化分级调节电动瓦斯调节阀开度和水环真空泵变频电动机转速,以提高抽采瓦斯浓度,从而提高抽采瓦斯利用率。试验结果表明,该控制系统能有效提高抽采瓦斯浓度,瓦斯体积分数可提高3.6%～4.2%,使抽采瓦斯利用率大大提高;且节能效果明显,瓦斯抽放浓度控制后节能效果提高了24%。     

瓦斯抽采数据预处理技术及达标评判应用

针对瓦斯抽采达标人工测定数据周期长、在线监测装置存在数据缺失等问题,采用数据拟合的方法研究井下管道瓦斯抽采时长与累计抽采量的关系以及单点缺失、连续缺失这2种情况下的瓦斯监测数据修补算法,设计并实现一套瓦斯抽采达标评判系统。石壕煤矿N1633北回风巷抽采评价单元试验效果显示,该系统达到了煤矿瓦斯抽采达标评价需求,为矿井现阶段瓦斯抽采达标提供了应用示范。     

某矿顺层钻孔瓦斯抽采及布孔参数数值模拟

在综合考虑瓦斯流动惯性和滑脱效应的基础上,建立了瓦斯抽采流动模型。以松河煤矿15号煤层12150采煤工作面为工程背景,通过数值模拟分析了单一钻孔和多钻孔情况下瓦斯压力分布规律和渗透率变化情况,并结合钻孔抽采有效半径,得出了合理的抽采钻孔直径和钻孔布置参数。当单一钻孔瓦斯抽采240d时,通过比较钻孔直径为40,65,75,94mm时的瓦斯抽采效果,得出钻孔直径选取为65mm较为适宜。当3个钻孔在钻孔间距分别为3,4,5m时,进行不同时间段的瓦斯抽采的有效半径分析,得出当预抽采超过180d时,选用5m钻孔间距较为适宜;当抽采时间在120～150d时,选择4m钻孔间距较为适宜;当抽采时间少于120d时,选用3m钻孔间距较为适宜。煤层渗透率随抽采时间增加而逐渐增大,但增大幅度逐渐减小,抽采初期瓦斯压力梯度较大,大量吸附瓦斯解吸,瓦斯压力大于吸附膨胀应力,裂隙孔隙通道打开,此时煤层渗透率较大;抽采中后期,瓦斯压力持续降低,瓦斯压力相对吸附膨胀应力优势不大,孔隙裂隙增加量较小,造成在抽采中后期煤层渗透率增幅不大。     

基于工业互联网架构的煤矿瓦斯智能抽采管控系统设计

目前煤矿瓦斯智能抽采管控系统存在以下问题：(1)系统功能局限于某一段流程管控,导致瓦斯抽采业务管理覆盖不全、措施落实不到位。(2)基于传统的“烟囱式”IT架构,导致子系统分散、数据利用率低、协同能力差,后期子系统融合代价大、系统扩展不便。(3)瓦斯抽采过程仍存在较多的人工环节,系统智能化、自动化能力还有待进一步提升。针对上述问题,设计了一种基于工业互联网架构的煤矿瓦斯智能抽采管控系统。基于发布/订阅模式开发了瓦斯抽采多源异构数据采集流程,促进了数据的解耦和共享,降低了系统复杂度,实现了瓦斯抽采管网数据、钻孔作业及轨迹数据、设备工况数据、达标评判数据等多源异构数据的统一采集。基于数字孪生技术,构建了三维抽采系统模型,达到了井上下抽采系统的立体化展示。基于规则引擎技术,根据订阅的Topic对经过消息中心处理后的传感器数据进行判断,可进行告警消息的推送,并将处理后的传感器数据存入数据库中,以实现瓦斯抽采达标评判的自动化、流程化运行。利用机器视觉视频分析技术识别钻杆根数,从而实现钻孔过程的钻杆根数（钻孔深度）的自动计数和钻孔工程的信息化管理,结合钻孔测量仪器,实现了钻孔轨迹左右、上下偏差分析及...     

一种基于单传感器的热式气体流量测量方法

基于热传递的原理,提出了基于单一铂电阻的热式气体流量测量方法.首先研究了在不同温度和电流下铂电阻的温度特性.然后设计了流量测量系统的电路,分析了流量测量原理及温度补偿.最后通过恒温控制算法使铂电阻工作在2个不同的设定温度.由铂电阻的输出电压计算出气体的流量.实验结果表明该测量方法的测量精度优于1%.流量量程比近100:1.     

矿井供水管道监测系统的设计

为确保供水施救系统正常使用,设计了一种矿井供水管道监测系统。该系统通过传感器实时监测各管道流量、压力、温度等参数,并将采集的数据传送给监测分站,监测分站实时将监测数据上传到监控主备机,监控主备机对接收到的数据进行分析,判断管道是否有异常情况发生,并保存处理完成的数据,形成报表及曲线供决策者分析、处理用。实际应用表明,该系统运行稳定可靠,能真实反应井下的水文状况,为供水施救系统的完善提供了可靠依据。     

Thin-film calorimetric H2O2 gas sensor for the validation of germicidal effectivity in aseptic filling processes

In common aseptic filling processes, hydrogen peroxide vapour is a predominantly applied antimicrobial for the inactivation of microorganisms in packages. During this process, the germicidal effectivity of the antimicrobial treatment depends especially on the H₂O₂ concentration of the gas mixture. For the detection of H₂O₂ in aseptic filling processes, a novel thin-film calorimetric gas sensor based on a differential set-up of a catalytically activated and a passivated temperature sensing element has been realised in the present work. The sensor device contains two meander-shaped platinum resistances as temperature sensing elements; both have been passivated with spin-coated perfluoralkoxy. As catalytically active materials for the calorimetric gas sensor, palladium, platinum black and manganese oxide particles have been studied in the developed experimental set-up, wherein MnO₂ has shown the highest sensitivity of 0.57 °C/% (v/v) towards H₂O₂. Afterwards, the characteristic of the sensor device with MnO₂ particles as catalyst has been examined at various H₂O₂ concentrations and additionally, the influence of gas temperature and gas flow rate on the sensor signal has been validated in the experimental set-up.     

无线传感网络在管道输送监控系统中的应用研究

在国际上,管道输送是与铁路、公路、水运、航空并列的五大运输方式之一。作为一种特殊承压设备,其在石油、化工、冶金、电力等行业,以及城市燃气和供热系统中的应用越来越广。管道输送的介质容易泄漏,难以检测,如何保证管道输送系统的安全运行成为管道运输不可忽略的问题。结合管道输送的相关检测理论,提出了一种低成本、低功耗的基于无线传感器网络（WSN）技术的实时监测、实时报警的管道输送监控系统。经实验室局域网测试证明,该设计是可行的。     

基于管网特性曲线的分时变压供水研究

在分析了恒压和变压两种供水方式能耗的基础上,基于范宁公式建立了管网阻力特性模型,利用变频器、远传压力表和水泵特性估算出流量,根据不同用水量改变水泵工作扬程使其沿着管网阻力特性曲线移动,以达到水泵供给与用户需求间的能量平衡,从而实现节能的目的.在上海某高校宿舍区一段时间的应用实践表明,该宿舍区使用该技术后节约用水量17％、用电量28％,其单位水用电量节约13％.     

电涡传感器在水泵橡胶轴承间隙在线测量中的应用

电涡流传感器被用于对水泵转轴与橡胶轴承的间隙进行在线测量,以监测轴承磨损状况。首先通过电磁计算工具设计一个直径为14mm的双层平面电涡流电感。接着对制作在印刷线路板上的电感分别在空气和水中两种条件下的电阻抗特性进行测量。然后制作相应的电感检测电路,得到一个探头和检测电路一体的电涡流传感器。传感器采用RS485接口输出,不受通讯电缆长度影响。传感器经密封防水处理后尺寸为76×25×12mm。传感器经过实验室测试和水泵工况测试。实验室测试进行静态测试和动态测试,获得了传感器在水中进行间隙测量的特性,测量精度达到0.02mm。水泵工况测试在一台轴流泵上进行,试验结果表明电涡流传感器可以对水泵橡胶轴承间隙进行在线测量。     

一种新型光纤布拉格光栅气体泄漏检测传感器

提出了一种新颖的基于光纤自加热效应的气体泄漏检测用传感器,不仅可对管道连接处等易发生泄漏的部位进行实时监测,还可提供定量的有关管道泄漏速度的数据。泄露到光纤外部的泵浦光能被附着在光纤光栅外部的金属涂敷层吸收,导致温度上升,改变了光栅的栅格周期,进而影响了光栅的谐振波长。当有气流通过光纤光栅时,由于热量被带走,导致光纤光栅温度变化,通过监测谐振波长的改变即可求得气体的泄漏速度。为简化信号解调方法,利用长周期光纤光栅的边沿滤波器特性,实现光纤光栅传感波长的解调。实验通过控制CO2的流速,证实了该方法的可行性。     

基于超声波时差法的管道流量测定仪设计

煤矿现有抽采管道使用传统瓦斯流量计存在易产生堵塞故障等问题,基于超声波时差法的流量计测量精度高、测量结果重复性好,但不适用于瓦斯抽采管道流量测量,并且需要单独设计超声波驱动电路和信号处理电路,实现难度较大。针对煤矿瓦斯抽采管道的特点,设计了一种基于超声波时差法的管道流量测定仪。在固定的传播距离下,超声波换能器发出的超声波在流体中的传播时间与气体的流速呈函数关系,而流速与管道截面积的乘积即为流量,从而间接得到管道气体流量。该管道流量测定仪以低功耗微处理器STM32F103为核心控制元件,在时间数字转换芯片MAX35104内部通过自动差分飞行时间测量法计算超声波顺逆流传播时间,根据传播时间计算气体流速、瞬时流量和累计流量。测试结果表明,基于超声波时差法的管道流量测定仪的最大绝对误差为0.15 m/s,最大重复性误差为0.17%,符合JJG 1030—2007《超声流量计检定规程》中2级精度要求,同时也满足MT 448—2008《矿用风速传感器》中对超声波式风速传感器基本误差的要求。     

基于水流分割的石油钻井水流异常检测

通过对钻井管道水流的智能监控技术实现,可以解决石油钻井污染气体的自动监测问题,最大程度的减少人工监测成本;但是依然有以下几个难点需要攻克:(1)传统的特征提取方式不能描述水流形态的变化过程;(2)因为异常情况发生的概率很低,所以异常样本稀少,全监督的方法不再适用;为解决特征提取问题,提出了一种基于图像分割的新特征特提取方式——形态流,形态流可以从时序上描述水流形态的变化;另一方面,为克服异常样本稀少的问题,通过无监督的方式——多元高斯建模,来判别水流数据是否正常;实验表明在水流异常数据检测任务中算法检测精度达到了93.6%,在使用GPU并行加速处理时可达到28帧每秒的处理速度,能够准确地检测出水流数据中的异常数据帧。     

高校宿舍防火防盗及热水供应系统设计

为实现高校宿舍有效防火、防盗以及宿舍热水供应智能化目标,设计的系统综合考虑火焰传感器和烟雾气敏传感器采集的两种信号作为是否有火灾发生的依据,采用人体热释电感应电路实现防盗功能,利用DS18B20温度传感器采集水温,并通过PWM波对水温实时调控。实验结果表明：该系统能够解决高校宿舍的防火防盗及学生使用热水的问题。