基于模糊控制信息融合的采煤机喷雾降尘控制系统

为了有效降低综采工作面采煤机在采煤过程中产生的大量粉尘,在综采工作面的液压支架处增设采煤机的外喷雾降尘系统;通过多点分布式粉尘浓度传感器对采煤机作业区附近的粉尘浓度进行实时检测,将多传感器信息融合技术与模糊控制方法进行有机结合,对粉尘浓度空间分布进行立体重组和综合分析,从而控制喷雾系统实现对综采工作面的快速降尘。实验结果表明,基于模糊控制信息融合的采煤机喷雾降尘系统响应速度快,采煤机累计作业100 h时,采用改进后的水雾降尘系统较原有水雾降尘系统节约水能消耗近30%,粉尘浓度平均值下降了约55%,降尘效果理想,大大节约水能能耗,系统的鲁棒性好,因而具有非常好的实用价值和推广价值。     

综采面架间喷雾引射除尘技术

为了有效解决综采面采煤机割煤及液压支架移架产尘难以控制的难题,根据喷雾引射除尘机理、采煤机及液压支架结构、产尘特点,对综采面架间喷雾引射除尘技术进行研究;在12种空心和实心锥形喷雾场喷嘴中,实验选定综合雾化性能(包含雾化角、有效射程及雾滴粒径)最优的喷嘴。研究结果表明:最佳喷雾压力为8 MPa,在该压力下,架间喷雾引射除尘技术形成的喷雾场可基本完全覆盖煤壁至液压支架立柱的空间区域,总吸风量为22.03 m3/min,可有效吸入人行道处的含尘气流;相对采取原有除尘措施,综采面全尘和呼尘的降尘率平均值分别提高26.2%和27.3%,移架工处全尘和呼尘的降尘率分别提高30.6%和31.9%。     

梁北矿大采高松软突出煤层工作面综合防尘技术

分析了梁北矿11081工作面粉尘分布特点,通过理论分析和现场测试,定性给出了大采高松软突出煤层综采工作面的产尘特点和扩散规律,分析了煤壁垮落产尘特点和采煤机割煤产尘中粉尘分布特征。提出综采工作面三维"立体"控尘、防尘技术,即含尘气流控制技术、采煤机高压外喷雾降尘技术和采煤机尘源跟踪降尘技术相结合的综合防尘技术。在原有降尘措施基础上降尘效率提高了82.2%,使得工作面工作环境得到了很大的改善。     

供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响

为了掌握供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响,基于自主研发的气水喷雾降尘实验平台,对不同供水压力下的气水喷雾喷嘴流量、雾化特性参数及降尘效率进行了测定.结果表明:随着供水压力的增加,喷嘴耗气量以指数形式不断递减,而耗水量以指数形式递增;喷嘴雾化射程和雾滴体积浓度均随着供水压力的增加而增大,而雾化角先增大后减小;随着供水压力的增加,雾滴粒径呈现先增大后减小的变化规律,且供气压力越大所对应的拐点供水压力越高;随着供水压力的增加,气水喷雾对全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均呈现先升高后降低的变化规律;气水喷雾对不同粒径粉尘的降尘效率存在差异,分级效率随着粉尘粒径的增加呈现先增大后减小的变化规律;气水喷雾分级效率存在一峰值,位于峰值粒径区域的粉尘保持较高的降尘效率,峰值粒径与雾滴粒径保持相同的变化趋势.在矿山采掘工作业场所进行气水喷雾降尘时,供水压力即不能过高也不能过低,为确保全尘和呼吸性粉尘的降尘效率,应选择接近且略高于供气压力的供水压力.     

采煤机喷雾嘴内流场的数值模拟

为了改善采煤机灭尘、降尘效果,利用Pro/Engineer建立采煤机喷雾嘴的三维模型,选用标准k-ε湍流模型,通过ANSYS/FLOTRAN CFD模拟了喷嘴结构参数对内流场的影响。仿真结果表明：随着喷嘴出口直径和旋芯中心孔直径的增大,出水口的流速也增加,但雾化分散锥度角变小;螺旋孔螺旋角增大,雾化分散锥度角也增大,但出水口的流速降低。该研究明确了喷嘴结构参数与其内部流场的关系,可为喷嘴结构的参数选择和优化设计提供依据。     

基于遗传算法的掘进机外喷雾降尘效率最大的参数优化

 为了提高掘进机外喷雾降尘效率,降低煤矿掘进工作面生产时产生的大量粉尘,改善工作面工作环境及人体健康,提高掘进机截割头的使用寿命,抑制由于粉尘浓度达到一定程度后而发生粉尘爆炸情况造成的人身财产的重大损失;为了避免过多的雾滴落在截割机构上造成水的浪费,令喷雾截面圆与大端面圆近似相切,并保证喷雾覆盖区域相互重叠1/4、捕集区的喷雾截面积近似为环形、雾流形状在有效的作用区内为圆锥形以及喷雾捕集区的粉尘分布是均匀的,建立了掘进机外喷雾降尘效率的数学模型,选择喷雾压力、喷雾有效作用区的长度、喷雾扩散角度以及喷嘴的直径为设计参数,以掘进机外喷雾降尘效率最大为优化目标,建立了相应的约束条件,并且将优化模型进行了无约束化处理,采用遗传算法对影响掘进机外喷雾降尘效率的主要参数进行了优化。优化结果表明,喷雾压力增大了9.79%,喷雾作用区的长度降低了8%,雾化角度减小了11.15%,掘进机外喷雾的降尘效率增加了15.19%。该研究为工程实践提供了理论基础,为掘进机外喷雾系统结构参数的整体优化,使其整体功能达到最佳状态提供了依据,并且对于掘进机内喷雾系统的建模及优化方法提供了重要参考,具有一定的指导意义。     

拜城煤矿粉尘危害控制效果评价

拜城煤矿为了提高产能而进行升级改造,按照国家相关法律规定对该煤矿粉尘危害控制效果进行评价。将生产系统分为井下生产系统、井下辅助系统、地面生产系统,以此确定粉尘种类;根据相关标准规范确定检测项目,检测分析方法和判定标准。经过检测发现采煤机头、移架处和清煤处定点呼尘超标;采煤司机、清煤工个体呼尘超标,原因是采煤机外喷雾水压不够,喷雾不能覆盖整个采煤机头部。后经过增加喷雾压力复测结果全部合格,表明高压喷雾能够有效降尘。     

新型水动力喷雾降尘器设计与实现

针对采煤机喷雾系统喷雾面覆盖不足、设备老化等问题，设计一种新型水动力喷雾降尘器，并在不同水压下对使其进行性能试验和现场应用。结果表明，同等水压下，新型水动力喷雾降尘器相比无旋转喷雾降尘器的喷雾场惯性力更大。当水压为3MPa时，前者比后者的喷雾有效距离增大28.8%;在3m/s侧向风干扰下，同等水压的新型水动力喷雾降尘器比无旋转喷雾降尘器喷雾抗风能力强，当水压为2MPa时，喷雾抗风能力提高了60%,且随着水压的增大，喷雾的抗干扰能力越大；新型水动力喷雾降尘器喷雾最大覆盖面积和流量与水压呈正比关系，且相比于无旋转喷雾降尘器，其喷雾场更为稳定且均匀。现场应用高压水动力喷雾降尘器后，综采面平均全尘、呼尘降尘效率提高至84.58%,83.99%。     

综采面自动定位智能喷雾降尘控制系统

分析综采面的特点和采煤工艺流程,根据其粉尘扩散运动规律及降尘要求,采用软件调试及模拟运行的方法,设计一套综采面自动定位智能喷雾降尘控制系统,以改善煤矿井下综采面的工作环境。系统通过红外线收发器自动采集采煤机位置信息,无线触控传感器自动采集移架和放煤位置信息,根据设置参数控制数道喷雾组件开启喷雾。现场运行试验表明,系统能够在综采面架间、移架作业、放煤作业时自动喷雾以及井下自动照明。     

金属矿山气-水喷头雾化特性及降尘能力实验研究

为分析金属矿山多中段高溜井喷头雾化特性及其降尘效果,建立高溜井喷雾降尘实验平台。采用激光粒径分析仪及喷雾实验设备对新型气-水喷头雾化特性、冲击气流对喷雾捕尘能力影响规律进行研究分析。研究结果表明:气、水流量比是影响新型气-水喷头雾化效果的关键因素;当喷头工作时气、水流量比为100～150时,雾化效果最佳,最佳气压和水压区间分别为[0.4, 0.6] MPa和[0.3, 0.5] MPa,雾滴粒径分布在15～35μm范围内;在最佳气压和水压区间内,雾化角度随气压的增加而增大,随水压先增大后减小,最大雾化角度为40°,调整气压是优化雾化角度的主要手段;溜井卸矿冲击气流对喷雾雾滴粒径影响较大,喷雾捕尘能力与冲击气流速度呈负相关。     

大型环路液体喷雾实验装置设计与开发

大型环路液体喷雾实验装置设计是模拟化工设备喷雾式反应器的结构,喷雾式反应器关键部件是雾化喷嘴的选型。该实验装置的设计与开发目的是让学生了解化工先进设备,并对雾化喷嘴的选型进行研究。实验表明,该实验系统可模拟气液喷雾式反应嚣内部喷雾场的实际效果,对单个雾化喷嘴的雾化特性参数(流量特性、雾化锥角、雾滴粒度及分布)进行测试,也为其他高校建立实验平台提供较好的信息。     

一种新的高效降尘方法

针对目前煤矿使用低压水降尘效率低,水患严重的现象,提出采用高压小流量喷雾降尘。从喷雾降尘机理、射流结构和形式、雾滴粒度和分散性、雾滴运动速度及雾滴带电效应等方面论证高压小流量的优越性。初步试验表明,降尘效率提高到90％左右,并消除了水患。     

喷雾降尘效率的研究与分析

为了有效地利用喷雾技术沉降工矿企业作业场所中的粉尘,通过对水雾粒度与供水压力的内在联系进行理论分析与研究,结合粉尘沉降效率与水雾粒度的关系,得出粉尘沉降效率与喷雾水压力之间的关系,应用MATLAB软件将其绘制成曲线图。针对一定口径的雾化喷嘴,不同的供水压力对应不同的粉尘沉降效率曲线,且压力越大,效率越高。通过实践,实测降尘效率与曲线图上对应的值很接近,因此,可以以该曲线图为依据指导实际工作。当限定耗水量时,宜选择小口径雾化喷嘴,可以提高喷雾水压力获得细微的水雾,从而达到较高的降尘效率;对于粒径大于2μm的粉尘,在相同供水压力下,各级别粒度的粉尘沉降效率变化不大。此外,惯性碰撞捕尘机理对于粒径小于2μm的粉尘,沉降效率急剧下降,尤其是在供水压力比较低的情况下。     

表面活性剂的强化喷雾降尘实验

利用自行设计制作的喷雾降尘实验装置,针对粒径小于75μm范围的煤尘,通过回归分析方法研究了SDS、SDBS、OP乳化剂和Tween60等4种表面活性剂及其质量浓度的喷雾降尘效果.实验结果表明,表面活性剂种类及其质量浓度对降尘效果影响很大,实验所用4种表面活性剂降尘均优于纯水效果,尤其是OP乳化剂溶液降尘效率比纯水降尘效率高22.9%.研究成果对完善煤尘喷雾沉降理论,提高煤矿井下喷雾降尘效果提供技术支撑.     

基于模糊PID的综采面降尘喷雾恒压供水系统

 针对综采工作面降尘喷雾的恒压供水系统问题,提出了一种模糊PID 控制策略,利用Simulink 软件针对不同工况,对降尘喷雾恒压供水系统进行仿真分析。结果表明,模糊PID 控制比传统PID 控制达到稳定值的时间快5 s,遇到干扰恢复平稳运行比传统PID 控制快36%,且无较大的超调现象,提高了系统的静动态性能,模糊PID 控制能够满足综采工作面降尘喷雾恒压供水系统的要求,方法可行。     

煤矿防尘技术革新——风水联动喷雾

为了解决矿井生产过程中产生的粉尘,以及减小粉尘的危害,根据生产过程中所产出粉尘的比例以及粉尘特性,设计使用风水联动喷雾降尘装置,该装置有效的解决了现有喷雾装置“出水不出雾”的现象,风与水的联动增强和加大了喷雾装置的雾化效果,使水雾布满整个巷道,充分湿润附着在井下空气中的粉尘,有效的控制了井下空气中的粉尘浓度,提高了降尘效果,使矿井粉尘防治工作得到了很大的改进,较好地将矿井粉尘隐患消灭在萌茅状态。     

喷雾冷却轴线处的雾化特性分析

喷雾冷却具有极强的冷却能力,在电力电子设备中拥有广阔的应用前景,其传热机理一般认为与其雾化特性具有重要关联,本文对喷雾冷却的雾化性能进行了实验研究,总结出喷嘴口径、喷雾压力及喷雾介质对喷嘴雾化参数的影响规律。对喷嘴的雾化性能及其影响因素进行了理论分析,通过因次分析建立了喷嘴轴线处的雾滴sauter平均直径（SMD）与喷雾压力、喷嘴口径、喷雾高度、雾化介质的物性参数之间的实验关联式。结果表明,该实验关联式可以较为准确的描述轴线处的雾滴粒径的变化规律。研究结果将为喷雾冷却系统设计中喷嘴的选型、喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供参考。     

喷雾冷却轴线处的雾化特性的实验研究与数值分析

喷雾冷却具有极强的冷却能力,在电力电子设备中拥有广阔的应用前景;其传热机理一般认为与其雾化特性具有重要关联。对喷雾冷却的雾化性能进行了实验研究,总结出喷嘴口径、喷雾压力及喷雾介质对喷嘴雾化参数的影响规律。对喷嘴的雾化性能及其影响因素进行了理论分析,通过因次分析建立了喷嘴轴线处的雾滴sauter平均直径(SMD)与喷雾压力、喷嘴口径、喷雾高度、雾化介质的物性参数之间的实验关联式。结果表明,该实验关联式可以较为准确的描述轴线处的雾滴粒径的变化规律。研究结果将为喷雾冷却系统设计中喷嘴的选型、喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供参考。     

喷嘴雾化性能测试实验及计算机模拟

雾化喷嘴广泛应用于各类喷雾式反应装置中。为了获得具备高效雾化性能的喷嘴结构形式,设计搭建了一套喷嘴雾化性能测试实验系统,并结合CFX软件对三种不同结构形式的压力旋流式喷嘴的雾化特性进行实验分析和内部流场数值模拟。研究结果表明螺旋槽式喷嘴的雾滴平均直径SMD较小,喷雾锥角适中,且喷嘴出口速度分布均匀,能够形成喷雾质量较好的实心锥喷雾。     

某型喷嘴雾化特性实验研究

为了研究某型单路压力雾化喷嘴的雾化特性对发动机启动性能的影响,利用激光粒度仪测试了某型涡喷发动机的燃烧室喷油环喷嘴在低压阶段的喷雾雾化特性,得到了此喷嘴在低压阶段的压力流量关系、喷雾雾化锥角、雾化粒子的速度以及雾化颗粒度的关系。结果表明:采用的单路压力雾化喷嘴流量稳定,雾化角度稳定,雾化粒子分布均匀,但是雾化粒子速度较低,雾化颗粒度较大,需要加大发动机启动时的点火能量。