基于CAN总线的矿用通信分站的研究

针对矿井监测监控和预警系统采用的基于RS485总线的主从式通信方式存在实时性差、通信距离较短的问题,提出了一种基于CAN总线的矿用通信分站的设计方案;详细介绍了该通信分站的硬件及软件设计。该通信分站的CAN总线应用层协议通过对CAN消息ID号和数据的功能定义,实现了紧急数据的及时上传。实验结果表明,该通信分站通信可靠,实时性高,满足煤矿井下的通信要求。     

矿用高压电缆在线监测系统CAN总线控制器的设计

针对矿用高压电缆在线监测系统缺乏高效监测平台和可靠通信方式的现状,提出了一种矿用高压电缆在线监测系统CAN总线控制器的设计方案,详细介绍了该控制器的硬件电路设计、程序状态机的实现、波特率的设定及SPI通信的实现。该控制器以FPGA芯片EP2C20F484C8为监测核心,以MCP2510作为总线控制器,采用Verilog HDL语言编写应用程序。实验结果证明了该控制器的实时性和可靠性。     

基于多源信号融合的离心泵叶轮磨损故障分析

针对离心泵故障信号易被噪声淹没、数据分析困难的问题,提出了一种基于多源信号融合的离心泵叶轮磨损故障分析方法。采集离心泵叶轮正常状态和磨损状态下蜗壳、出水口和底座3处的振动信号及原动机接线端的电信号;采用小波包分解提取振动信号的特征频段,通过横向比较各频段能量值确定底座可作为最佳检测点,通过纵向比较各频段能量值以缩小频率分析范围;在缩小频率分析范围的基础上,采用线性调频Z变换对原动机接线端的电信号进行频谱分析,将故障特征频率与3次谐波频率分离,从而精确提取到故障特征频率。试验结果验证了该方法的有效性。     

矿用高压屏蔽电缆结构对电场分布的影响

为了研究矿用高压屏蔽电缆结构尺寸对电场分布的影响,以6/l0 kV MYJV22矿用XLPE电缆为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立了电缆结构模型,分析电缆半导电屏蔽层、绝缘层厚度、线芯半径及电缆长度对电场分布的影响,并通过电缆绝缘击穿强度的分析对研究结论进行了验证。结果表明:电缆中最大电场强度位于导体屏蔽表面处,且半导电屏蔽层结构对改善绝缘径向电场分布有很大的作用;最大电场强度随着绝缘层厚度的增加而减小,而击穿强度变化不大;随着电缆长度的增加,最大电场强度与击穿强度略微下降;随着线芯截面的增大,击穿强度随之下降,但绝缘层承受的最大场强也相应减小。     

乙丙橡胶表面电痕腐蚀对极化/去极化电流的影响

为了探究乙丙橡胶绝缘的表面电痕放电对其极化去极化电流的影响,文中依据IEC 60587:2007模拟乙丙橡胶在实际运行中的表面污秽环境,对乙丙橡胶绝缘试样进行了电痕放电试验,分析了电痕的形成机理,测量了不同电痕腐蚀程度的试样的极化/去极化电流。试验结果表明:绝缘的潮湿污秽区域极易产生泄漏电流,并导致干燥区的形成。在干燥区内引发的重复放电会进一步破坏绝缘表面,从而形成电痕放电。乙丙橡胶的极化电流与其表面电痕腐蚀程度有关:随着乙丙橡胶表面电痕腐蚀程度加重,乙丙橡胶电导率升高,极化电流逐渐增大。     

矿井主排水预警监控系统的开发

针对我国矿井主排水系统智能化程度低、数据挖掘和故障诊断功能欠缺等问题,开发了一套集实时控制、数据分析和远程故障诊断等功能于一体的矿井主排水预警监控系统。设计了软件和硬件,开发了预警监控软件并进行了实验室性能测试。试验结果表明,该系统能够完成矿井主排水无人值守全自动和对排水机组关键设备离心泵的故障诊断工作,实现了矿井主排水系统的自动化及智能化。     

单位功率因数三相PWM整流器的设计

针对传统的二极管整流器和相控整流器对电网造成的谐波污染问题,设计了一种单位功率因数三相PWM整流器,详细介绍了该整流器功率电路的拓扑结构、PWM整流器的控制策略、硬件电路和软件设计方法。实验结果表明,该PWM整流器采用电压电流双闭环的直接电流控制策略,网侧功率因数高,谐波畸变率低,减小了对电网的污染。     

温度对乙丙橡胶绝缘表面沿面放电特征的影响

为了评估温度对乙丙橡胶绝缘表面沿面放电特征的影响,搭建了变温沿面放电试验系统,测量了不同温度下的沿面放电起始放电电压、熄灭电压及闪络电压。研究了不同温度下乙丙橡胶表面从起始放电到闪络过程的沿面放电特性,分析了放电次数、起始放电相位、平均放电功率和放电电流等随温度和电压幅值的变化规律。结果表明:乙丙橡胶表面的沿面放电过程与温度密切相关,随着温度的升高,沿面放电起始电压与熄灭电压均呈减小趋势,闪络电压呈先增大后减小的趋势;放电次数、平均放电电流和放电功率均逐渐增大,正、负半周放电相位左移;随着温度升高,同一电压下的平均放电电流和放电功率相差增大,负半周的平均放电电流和放电功率始终小于正半周。根据放电过程中放电功率和放电电流的变化趋势,可将放电过程分为4个阶段:放电起始阶段、放电发展阶段、放电相持阶段、临近闪络阶段,为不同温度下乙丙橡胶沿面放电的特征识别提供了理论依据。     

矿用高压电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布及影响因素分析

为了全面掌握电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布的影响因素及规律,以矿用高压XLPE电缆为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立了包含气隙缺陷的电缆结构模型;在对绝缘中气隙的形状、尺寸与电场强度的关系进行理论分析的基础上,仿真研究了气隙的形状、尺寸、位置及绝缘层厚度对气隙中电场分布规律的影响。结果表明,4种不同形状的气隙中,椭圆柱体气隙缺陷处的电场强度最大,且垂直于绝缘中电场方向的气隙长度越大,气隙中电场强度越大;对于气隙尺寸,r值越大,气隙处电场强度越大,而气隙大小的变化对气隙处电场强度的影响并不大;对于不同半径的气隙,随着气隙距离导体屏蔽层距离的增大,气隙处最大电场强度均先增大后减小;对于给定尺寸的气隙,随着绝缘层厚度的减小,气隙中电场强度与绝缘中电场强度均相应增大。这些结论为气隙缺陷局部放电等相关研究奠定了基础,同时也为电缆的运行与维护检修提供了技术指导。     

基于磁阻效应的矿井杂散电流检测系统

针对杂散电流对煤矿安全生产带来严重威胁的问题,提出了一种基于磁阻效应的矿井杂散电流检测系统,介绍了系统检测原理,设计了检测电路和传感器外围电路,并进行了实验。实验结果表明,该系统可以准确稳定地测量杂散电流,电流的检测精度基本满足检测需求,且非接触式的检测系统安全可靠,对矿井杂散电流的防治具有十分重要的现实意义。