检索结果-内蒙古大学图书馆

中国电机工程学报 2025年第3期45卷 1010-1021,I0017页

作者：范赫苏志刚彭献永周怀春中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏省徐州市221116 东南大学能源与环境学院江苏省南京市210096

为帮助电网消纳间歇性可再生能源发电量,直流炉燃煤机组需要大范围变负荷运行,同时维持过热汽温稳定,然而机组变负荷运行中的多种扰动和系统非线性会降低机组负荷跟踪速率和过热汽温控制品质。因此,该文结合含过热汽温的机炉协调系统动... 详细信息

为帮助电网消纳间歇性可再生能源发电量,直流炉燃煤机组需要大范围变负荷运行,同时维持过热汽温稳定,然而机组变负荷运行中的多种扰动和系统非线性会降低机组负荷跟踪速率和过热汽温控制品质。因此,该文结合含过热汽温的机炉协调系统动态模型,构建非线性控制方法,并利用高阶滑模观测器估计系统中的多种扰动,提出一种耦合过热汽温调节的机炉协调系统抗干扰控制方法。结果表明:与传统比例积分控制、二自由度比例积分及线性自抗扰控制方法相比,所设计控制系统最大绝对误差降低超过90%。该文方法能使机组快速跟踪负荷指令,有效抵制多种扰动,同时维持过热汽温稳定,保证机组安全经济运行。

关键词：直流炉燃煤机组机炉协调系统过热汽温抗干扰控制

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低速对转风扇叶片气动载荷对流动损耗的影响

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工程热物理学报 2025年第4期46卷 1120-1130页

作者：贾兴宇张晞徐泓宇史彬高苗苗中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 清华大学能源与动力工程系北京100084

相对于传统轴流风扇,低速对转风扇的前后级转子间没有静子导叶过度,周期性相互作用更加强烈,流动损耗的产生机制更加复杂。已有研究成果表明:叶片的径向气动载荷分布是影响流动损耗产生的关键因素。本文通过调节径向气动载荷系数和级间... 详细信息

相对于传统轴流风扇,低速对转风扇的前后级转子间没有静子导叶过度,周期性相互作用更加强烈,流动损耗的产生机制更加复杂。已有研究成果表明:叶片的径向气动载荷分布是影响流动损耗产生的关键因素。本文通过调节径向气动载荷系数和级间距离系数,设计了一系列低速对转风扇叶片,为了研究径向气动载荷分布对流动损耗产生的影响。首先通过运用SST k-ω湍流模型闭合雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS),完成了叶片稳态气动性能的数值计算,验证了设计方法的有效性。通过搭建自带节流阀的测试系统,实施气动性能实验验证了数值计算方案的可行性。在设计工况下,对比了12水平的径向气动载荷系数a和6水平的级间距离系数x对前后级全压升和相对全压损耗的影响,分析了它们对整级全压效率的影响。得出结论:以整级为研究对象,全压效率较高的级间距离系数为x=0.8,径向气动载荷系数为a=0.4∼0.5。根据熵产值云图定位流动损耗的显著产生位置。着重对比分析近失速工况下不同叶片前缘攻角下的流场结构,得出结论:增加前级转子顶部并减小后级转子顶部的设计载荷,能够有效地缩小叶顶处低能流的影响范围,降低了流动损耗的产生,扩大了低速对转风扇的失速裕度和高效运行区间。

关键词：低速对转风扇径向气动载荷分布流动损耗计算流体力学熵产

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耐高温电机用微弧氧化陶瓷电磁线特性

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电工技术学报 2025年第2期40卷 587-597页

作者：付东山王连可王祥瑞向波雷厉伍小杰中国矿业大学电气工程学院徐州221116 西安交通大学电气工程学院西安710049 诸暨市中俄联合材料实验室诸暨311899

电机有机绝缘电磁线的绝缘材料高温下易分解,耐热等级有限,而外包陶瓷电磁线和阳极氧化电磁线柔韧性差,弯曲变形后电性能劣化。针对上述问题,该文提出基于微弧氧化陶瓷电磁线电机绕组方案。该陶瓷电磁线具有耐热等级高、柔韧性良好、弯... 详细信息

电机有机绝缘电磁线的绝缘材料高温下易分解,耐热等级有限,而外包陶瓷电磁线和阳极氧化电磁线柔韧性差,弯曲变形后电性能劣化。针对上述问题,该文提出基于微弧氧化陶瓷电磁线电机绕组方案。该陶瓷电磁线具有耐热等级高、柔韧性良好、弯曲变形后可维持电性能等特点,将其作为绕组应用于电机中可使电机工作温度达到350℃,突破传统有机绝缘电机温度的限制。首先介绍了微弧氧化陶瓷电磁线的形成机理、结构特点和高温下的物理特性;然后分析了微弧氧化陶瓷电磁线应用于电机中的电学特性,给出微弧氧化陶瓷电磁线应用于电机中的制作工艺和绝缘方式;最后研制一台基于微弧氧化陶瓷电磁线的电机样机,并对其进行了高温烘烤测试和动态性能测试实验,验证了微弧氧化陶瓷电磁线应用于高温电机的有效性和可行性。

关键词：微弧氧化陶瓷电磁线绝缘高温电机

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煤矿主运大巷轮式巡检机器人摇臂式行走机构设计与试验研究

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工矿自动化 2025年第1期51卷 126-137页

作者：杨瑞鲍久圣鲍周洋阴妍张磊潘国宇杨姣葛世荣中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083

目前主运大巷带式输送机巡检机器人主要采用悬挂轨道式巡检方式,无法巡检位置较低或被遮挡的设备,难以满足井下巷道及设备的全方位巡检需求。设计了一种基于轮式巡检机器人的摇臂式行走机构,与轨道式巡检机器人配合使用,以满足全方位巡... 详细信息

目前主运大巷带式输送机巡检机器人主要采用悬挂轨道式巡检方式,无法巡检位置较低或被遮挡的设备,难以满足井下巷道及设备的全方位巡检需求。设计了一种基于轮式巡检机器人的摇臂式行走机构,与轨道式巡检机器人配合使用,以满足全方位巡检需求。确定了轮式巡检机器人的系统结构,重点对其行走系统进行了分析,分别建立了履带式、轮履式、摇臂式3种行走机构的量化模型,利用德尔菲法与网络分析法对行走机构性能进行了综合分析,结果表明:基于摇臂式行走机构的机器人移动底盘在井下巷道环境内的行走适应性最佳。对摇臂式行走机构中的关键部件倒V型连杆进行静态性能分析,结果表明:倒V型连杆满足煤矿井下常见的坡道满载、紧急转弯、紧急制动3种工况下的强度与刚度需求。面向煤矿井下主运大巷地形特点及运输装备环境,开展模拟巷道内的机器人巡检试验,结果表明:摇臂式轮式巡检机器人在坡道、台阶、沟道的行走测试中均表现出良好的环境适应性,能够满足对煤矿井下巷道及其内部主要设备的巡检需求。

关键词：主运大巷轮式巡检机器人巷道巡检摇臂式行走机构履带式行走机构轮履式行走机构倒V型连杆

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产-需全链条耦合的矿山综合能源电-热-煤协同低碳调度

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电力自动化设备 2025年第2期45卷 61-68页

作者：吕超贤罗刚孙文梁睿张鸽中国矿业大学电气工程学院江苏徐州221116 国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山063000

矿山产-需环节耦合紧密,如何实现多环节的协同优化以提升系统的用能经济性与减碳效益是亟待解决的问题。为此,提出产-需全链条耦合的矿山综合能源系统(CMIES)电-热-煤协同经济低碳优化调度方法。从矿山生产工艺流程出发,分析各环节之间... 详细信息

矿山产-需环节耦合紧密,如何实现多环节的协同优化以提升系统的用能经济性与减碳效益是亟待解决的问题。为此,提出产-需全链条耦合的矿山综合能源系统(CMIES)电-热-煤协同经济低碳优化调度方法。从矿山生产工艺流程出发,分析各环节之间的耦合特征,构建含煤矿生产-用能多环节的CMIES电-热-煤耦合拓扑;剖析矿山安全开采前提下的煤流工序、伴生能源产出和利用方式,刻画运煤、排水环节的柔性特征,建立多环节运行模型;以矿山用能成本与碳排放惩罚成本最小为目标,构建电-热-煤协同的CMIES经济低碳调度模型。以山西省某煤矿为算例进行仿真,验证所提模型与方法的有效性。仿真结果表明,所提模型与方法通过工序调整、环节优化有效降低了矿山的用能成本及碳排放量,实现了多环节协同下的CMIES经济低碳运行。

关键词：矿山综合能源系统煤流伴生能源电-热-煤协同低碳调度

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热分析获取锅炉内煤着火特性—Part Ⅰ:比热容、着火温度和着火热

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煤炭学报 2025年第2期50卷 1303-1314页

作者：刘洋石泽正陈朝帅苟皓语陶继业徐世明余波赵培涛傅培舫周怀春中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 中国华能集团有限公司北京100031 华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 华能营口热电有限责任公司辽宁营口115003

现有热分析获取的煤/低温热解焦着火温度值比锅炉内煤着火温度低200~300 K,普遍观点认为热分析仪的升温速率β过低是导致上述结果的主因,但其本质原因应是以往的研究选择的样品反应性过高而导致煤/焦着火提前,同时常用的TG-DTG切线法求... 详细信息

现有热分析获取的煤/低温热解焦着火温度值比锅炉内煤着火温度低200~300 K,普遍观点认为热分析仪的升温速率β过低是导致上述结果的主因,但其本质原因应是以往的研究选择的样品反应性过高而导致煤/焦着火提前,同时常用的TG-DTG切线法求着火温度不够准确。为解决上述问题,采用非等温TG-DSC获取了2种高温(1400℃)快速热解准东煤焦在不同β下的着火特性包括比热容、着火温度和着火热,考察了β对煤焦着火特性的影响。采用David Merrick模型获取了煤焦的比热容,发现其不受β的影响但与温度的变化相关;用指数函数描述了比热容与温度的关系,得到2种煤焦在0~1600℃的比热容为0.65~1.99 kJ/(kg·K)。采用基于Semenov热爆炸理论的DSC或DTG拐点法和TG-DTG切线法获取了煤焦的着火温度,发现DSC拐点法和DTG拐点法获取的着火温度相当,即两者具有等效性,且始终高于TG-DTG切线法获得的着火温度;着火温度随着β的增加而增加,但增加幅度逐渐减少,可用指数函数描述。将β设置为锅炉中常见的升温速率如105 K/s,可获得煤焦的极限着火温度。采用DSC拐点法和TG-DTG切线法获得的煤焦极限着火温度分别为673~680℃和644~659℃,前者与文献中在携带流反应器(类似锅炉环境)中获得的同类型煤样的着火温度值一致,而后者则会低估着火温度。结合高温热解焦比煤/低温热解焦的反应性低的事实,指出制取反应性合适的高温热解(类似锅炉环境温度)煤焦样品和采用DSC或DTG拐点法获取煤焦的极限着火温度可实现热分析对锅炉内煤着火温度的预测。根据极限着火温度获取了锅炉内2种煤焦的着火热q_(ig)为3414~3669 kJ/kg,并计算了风煤比为0.9~2.5下2种煤焦的理论着火热为1826~2811 kJ/kg。q_(ig)比相应煤焦的理论着火热值大,表明理论着火热可能高估煤在锅炉内的实际着火能力。对热分析获取锅炉内煤着火特性的合理性进行了全方位诠释,所提出的热分析方法论可为获取CFD模拟锅炉内煤着火特性所需的基础数据提供参考。

关键词：热分析 DSC拐点法极限着火温度着火热比热容升温速率准东煤

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无间隔棒输电线路轨迹提取与椭圆检测的舞动辨识

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电力系统保护与控制 2025年第4期53卷 165-175页

作者：金沫含张辰冯子瑜王琛刘舒梁睿中国矿业大学电气工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 国网连云港供电公司江苏连云港222000 国网泰州供电公司江苏泰州225300

无间隔棒输电线路由于缺少机械部件的分隔与连接,在大风、冻雨、暴雪等条件下舞动风险更大,当前研究仍无法实现针对性的实时高精度监测。针对该问题,提出了一种无间隔棒输电线路轨迹提取与椭圆检测的舞动辨识方法。首先进行数据增广和... 详细信息

无间隔棒输电线路由于缺少机械部件的分隔与连接,在大风、冻雨、暴雪等条件下舞动风险更大,当前研究仍无法实现针对性的实时高精度监测。针对该问题,提出了一种无间隔棒输电线路轨迹提取与椭圆检测的舞动辨识方法。首先进行数据增广和低照度图像增强处理。其次对传统DeepLabV3+模型进行轻量化改进,在视频初始帧锁定目标线路并实现快速分割。最后在提取短时段内线路运行轨迹的基础上,结合巡检专家知识将舞动监测转化为线路轨迹的椭圆检测。结果表明,在复杂环境条件下,所提方法有效平衡了线路轨迹提取的速度与精度,能够分析得到对应线路的舞动程度,对极端天气下的输电线路巡检有重要现实价值。

关键词：输电线路无间隔棒线路轨迹舞动轻量化

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机械应力对气体扩散层界面传输特性影响

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化工学报 2025年第2期76卷 637-644页

作者：张恒魁殿禄常虹詹志刚中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070

气体扩散层(GDL)多孔介质由多孔传输层(PTL)和微孔层(MPL)两个结构差异显著的组件构成,PTL/MPL界面对电池的性能有不可忽视的影响。为了深入研究机械应力对PTL/MPL界面传输特性的影响,首先利用X射线断层扫描表征商用GDL,重构出界面三维... 详细信息

气体扩散层(GDL)多孔介质由多孔传输层(PTL)和微孔层(MPL)两个结构差异显著的组件构成,PTL/MPL界面对电池的性能有不可忽视的影响。为了深入研究机械应力对PTL/MPL界面传输特性的影响,首先利用X射线断层扫描表征商用GDL,重构出界面三维微尺度结构。随后使用有限元方法模拟界面在不同机械压缩比下的应力、应变和微结构参数分布。最后利用孔尺度模型获得机械压缩比与各向异性有效传输特性的关系。研究表明,40%的机械压缩比导致界面上的孔隙率减小了41%,平均孔径下降了近62%。此外,平面内方向的曲度增加了61%,气体扩散率降低了57%,传导率增加了1倍;厚度方向上曲度增加了1倍,气体扩散率降低了67%,有效传导率增加了3倍。

关键词：气体扩散层多孔介质界面微尺度机械应力孔尺度模型传输特性

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基于微项目的传热学实验课程教学模式探索

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实验室研究与探索 2025年第3期44卷 113-117,123页

作者：李乃良陈敬炜张一帆中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

面向新工科建设的需求,构建了基于微项目的传热学实验教学模式。以专业前沿典型工程应用为主线,实现传热学基本知识和实验项目的有机贯通,从而打通传统实验教学模式存在的知识和技能孤岛,提升了学生对传热学基本理论知识链学习完整性和... 详细信息

面向新工科建设的需求,构建了基于微项目的传热学实验教学模式。以专业前沿典型工程应用为主线,实现传热学基本知识和实验项目的有机贯通,从而打通传统实验教学模式存在的知识和技能孤岛,提升了学生对传热学基本理论知识链学习完整性和系统性。教学实践表明,微项目式教学解决了传统传热学实验课程存在的理论与实验联系不紧密、学生应用和创新能力不足等问题,使学生从传热学知识与实验技能的被动接受者转变为知识的主动获取者和构建者,通过自主探究,实现知识掌握与应用能力的同步提升。

关键词：实验教学改革传热学微项目教学设计

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坚硬顶板特厚冲击煤层智能高效安全开采关键技术

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煤炭学报 2025年第1期50卷 245-263页

作者：于斌孟祥斌邰阳尚子榆彭明贤匡铁军郭飞龙李东印王世博重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008 晋能控股煤业集团有限责任公司技术中心山西大同037000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221008

针对坚硬顶板特厚冲击煤层难以实现源头消冲和高效开采的难题,首先开发了坚硬顶板特厚冲击煤层安全开采保障技术,为智能放煤高效开采创造了有利环境;在此基础上攻克智能放煤技术瓶颈,形成了坚硬顶板特厚冲击煤层智能高效开采技术,具体... 详细信息

针对坚硬顶板特厚冲击煤层难以实现源头消冲和高效开采的难题,首先开发了坚硬顶板特厚冲击煤层安全开采保障技术,为智能放煤高效开采创造了有利环境;在此基础上攻克智能放煤技术瓶颈,形成了坚硬顶板特厚冲击煤层智能高效开采技术,具体研究过程如下:在坚硬顶板特厚冲击煤层安全开采保障技术方面,采用Timoshenko梁理论建立了坚硬顶板周期破断弹性能集聚模型,分析了不同单轴抗拉强度下顶板能量密度分布规律,揭示了基于地面预制人工缝网的坚硬顶板特厚冲击煤层超前消冲机理,据此开发了地面水平井压裂技术和地面液体炸药爆破技术,形成了基于地面预制人工缝网的超前消冲技术;采用Reissner中厚板理论建立了坚硬顶板切顶前后的初次破断力学模型,分析了人工定向裂缝对顶板弹性能密度和煤体静载增量的影响规律,揭示了基于井下人工定向造缝的坚硬顶板特厚冲击煤层超前消冲机理,发明了复合爆破定向造缝技术,形成了基于井下人工造缝的超前消冲技术。在坚硬顶板特厚冲击煤层智能高效开采技术方面,发明了顶煤厚度雷达在线探测技术、基于近红外光谱的煤矸识别技术、基于振动特征辨识的煤矸识别技术、基于音频的煤矸识别技术和基于激光三维扫描的放煤量实时监测技术,形成了特厚煤层智能感知与识别技术;建立了智能综放工作面“人-机-环”多源信息数据库,开发了特厚煤层综放工作面采放协调决策模型,发明了智能放煤模式与工艺智能决策技术,形成了智能放煤模式与工艺智能决策技术;开发了智能综放工作面三机位姿高精度惯导检测与控制技术,建成了智能综放远程通信及综合控制平台,形成了特厚煤层远程放顶煤智能控制技术。基于以上研究得出:①当抗拉强度分别为0.76、1.57、2.68、3.95和5.68 MPa时,坚硬顶板对应的弹性能密度峰值分别为6.5、25.4、71.6、168.2和340.1 kJ/m,弹性能密度峰值U_(max)^(e)与坚硬顶板抗拉强度σ_(0)呈现二次函数关系,具体关系为U_(max)^(e)=10.715σ_(0)^(2)-0.718σ_(0)。②定向人工裂缝改变的坚硬顶板的边界条件,以兖矿能源集团103_(上)02工作面为例,理论上人工缝网使得工作面砂岩层的初次破断步距从250 m减小为123 m。③基于地面预制人工缝网的超前消冲机理:大量人工缝网在岩层中形成结构弱面,有效降低了坚硬顶板弹性能集聚量,削弱顶板破断产生的矿震强度,从而控制了工作面及巷道内的冲击地压;基于井下人工定向裂缝的超前消除机理:定向裂缝能降低甚至消除坚硬顶板在巷道附近的弹性能,同时减小切顶侧的静载增量,从而控制了巷道内的冲击地压。

关键词：坚硬顶板冲击地压智能识别与控制源头消冲地面压裂

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