高温热源表面点燃甲烷和煤尘实验研究

煤矿采空区煤自燃高温区域可能导致甲烷/煤尘爆炸,有必要开展煤自燃诱发瓦斯/煤尘爆炸的研究。目前基于电火花诱发方式对瓦斯/煤尘爆炸特性的研究不能充分反映采空区内煤自燃诱发瓦斯/煤尘爆炸的特性,针对该问题,利用自主研制的40L气体爆炸设备研究在高温热源表面点火方式下甲烷/煤尘爆炸特性。结果表明:(1)通过高温热源表面点火方式得到的甲烷/煤尘爆炸过程与甲烷/空气爆炸过程一致,均可分为3个阶段。(2)甲烷/煤尘的3个爆炸参数(爆炸压力、压力上升速率和爆炸温度)随甲烷浓度的变化规律一致,即先随着甲烷浓度的增加而升高,达到峰值后随甲烷浓度的增加而降低;当甲烷浓度小于转折浓度时,甲烷/煤尘的3个爆炸参数分别大于甲烷/空气相对应的爆炸参数;当甲烷浓度大于转折浓度时,甲烷/煤尘的3个爆炸参数分别小于甲烷/空气相对应的爆炸参数;由于煤尘的加入,甲烷/空气的3个爆炸参数的转折体积分数由11.5%分别降至9.5%,10.5%和9.5%,峰值分别增加了0.8%,6.9%和0.8%,且规律性下降。(3)由于点火方式不同,爆炸温度的变化规律不同:电火花引爆甲烷/煤尘后爆炸温度在下降阶段(Ⅲ阶段)再次出现升高的现象;高温热源表面引爆甲烷/煤尘后爆炸温度变化规律与未加入煤尘时保持一致。(4)对煤尘点燃温度预测函数进行了修正,修正后的拟合优度提高了20.05%;结合实验数据得到了煤尘在高温热源表面点火方式下的点燃温度预测函数。     

煤自燃气体特征及其对瓦斯爆炸下限影响实验研究

现有研究大多从煤自燃单组分气体或部分组分混合气体角度对瓦斯爆炸极限进行分析,而对煤自燃过程中不同阶段产生的混合气体对瓦斯爆炸极限的影响分析不足,对煤自燃与瓦斯爆炸的耦合致灾开展的实验研究较少。针对上述问题,通过模拟煤自燃实验装置研究了煤自燃过程中气体生成特征规律;采用20L球形爆炸装置对瓦斯混合煤自燃各个阶段生成气体进行实验,研究了煤自燃气体对瓦斯爆炸下限的影响。实验结果表明,实验煤样自燃过程中产生的可燃性气体主要为CH_4,CO,C_2H_4,C_2H_6,C_2H_2等,其中CH_4和CO体积分数最高,最高体积分数分别为0.75%和0.37%;煤自燃不同阶段产生的可燃性气体含量随自燃时间的增加和温度的升高均呈现增大趋势,煤自燃加热初期,温度小于80℃主要产生了CH_4,CO可燃性气体,CO可以作为煤自燃缓慢氧化阶段的标志气体;随着自燃时间的持续,温度超过80℃后,开始产生C_2H_4和C_2H_6,随后逐渐产生C_3H_8气体,C_2H_4的出现表明煤氧化进入了加速阶段;煤氧化自燃后期,大约到220℃时出现C_2H_2,此时煤进入激烈氧化阶段;低体积分数的CO能抑制瓦斯爆炸,高体积分数CO能促进瓦斯爆炸,导致爆炸压力变大,爆炸下限降低;煤自燃过程中产生的混合气体增大了瓦斯爆炸压力,爆炸下限最大降低了0.55%,瓦斯爆炸的危险性变大。     

基于视频图像的瓦斯和煤尘爆炸感知报警及爆源判定方法

分析了瓦斯和煤尘爆炸视频图像特征:爆炸火球通常呈红色,亮度高、温度高,辐射较强的红外线和紫外线,火球面积迅速扩大;火焰锋面的面积、亮度、颜色、形状、辐射强度等不断变化;烟尘的面积、颜色、形状等不断变化;有物体快速移动和变形。提出了基于可见光视频图像、近红外视频图像、远红外视频图像、紫外视频图像的瓦斯和煤尘爆炸感知报警及爆源判定方法:根据高亮区域亮度及其变化率、高亮区域面积及其变化率、图像形状及变化、图像颜色及变化,辨识瓦斯和煤尘爆炸;通过不同地点摄像机采集的图像变化及变化先后时间关系、摄像机损坏的时序关系,判定爆源。提出了可见光视频图像、近红外视频图像、远红外视频图像、紫外视频图像、O_2、CO_2、CO、温度、声音、震动、气压、风速、风向、烟雾、粉尘等多信息融合的瓦斯和煤尘爆炸感知报警及爆源判定方法,减小火灾、巷道灯、矿灯、车灯、红色衣物、机电设备发热、电气设备和电缆故障放电、煤与瓦斯突出、冲击地压、顶板大面积冒落、水灾、爆破作业、工作面落煤、煤炭转载和运输等对瓦斯和煤尘爆炸辨识的影响。     

煤矿瓦斯和煤尘爆炸感知报警与爆源判定方法研究

分析了煤矿瓦斯和煤尘爆炸特征:空气中O2浓度迅速降低,CO2和CO等有毒有害气体浓度迅速升高;环境温度迅速升高,空气压力迅速增大后回落;产生较强的红外和紫外辐射;产生高温、高压、高速的爆炸冲击波和火焰锋面;产生爆炸音和震动;产生大量烟雾和粉尘;风速迅速增大后回落,风流反向;巷道垮塌、机电设备移动和损坏;造成大量人员伤亡。提出了气体(O2,CO2,CO)浓度、温度、声音、震动、气压、风速、风向、烟雾、粉尘、红外线、紫外线、图像等多信息融合的煤矿瓦斯和煤尘爆炸感知报警与爆源判定方法:通过多参数变化,辨识瓦斯和煤尘爆炸;通过不同位置参数变化幅度、变化的先后时序关系和传感器损坏情况,判定爆源。提出了传感器防护与设置方法:传感器应采用流线形或圆弧形外壳,传感器外壳应采用耐高温、防火、隔热材料;传感器应设置在巷道顶部中央;采煤工作面和掘进工作面应设置传感器,传感器应设置在距工作面10～15m处;每一段巷道(没有分支)中部应设置传感器。提出了电缆和光缆防护与设置方法:应采用铠装电缆和光缆,电缆和光缆应具有阻燃、耐高温、抗冲击等性能;电缆和光缆应埋入巷帮和底板的夹角处;电缆和光缆也可引入压风管,用压风管防护。     

氧化铝陶瓷基无线无源压力传感器的高温性能研究

利用高温烧结陶瓷技术制备了一种基于氧化铝陶瓷的LC谐振式无线无源压力传感器,并通过合理地设计圆柱螺旋天线以及隔热结构,实现了该传感器在高温环境中的无线耦合测试。研究了传感器在不同温度下的阻抗频率特性,分析并探讨了传感器的高温性能。测试结果表明,在29℃(室温)至700℃的温度范围内,测试天线端的最高瞬时温度为188.4℃,保证了传感器高温测试的可靠性。谐振频率对温度的平均变化量为1.314 kHz/℃,两次重复性测试的相对变化量为3.81%,重复性较好。该压力传感器可应用于高温恶劣环境下的压力测试,其高温性能的研究为压力信号的准确读取奠定了良好的基础。     

煤尘爆炸特征参数影响因素研究

采用20L球形爆炸装置研究了煤尘粒径、浓度、点火能量对煤尘爆炸最大压力、爆炸最大压力上升速率的影响。研究结果表明,在煤尘粒径一定的条件下,随着煤尘浓度的增大,爆炸最大压力及爆炸最大压力上升速率先增大后减小,煤尘浓度在400~480g/m3之间取得爆炸最大压力最大值0.94MPa、爆炸最大压力上升速率最大值28.79MPa/s;在煤尘浓度一定的条件下,爆炸最大压力不随煤尘粒径的减小而单调变化,爆炸最大压力上升速率随煤尘粒径的减小而逐渐增大;随着点火能量的增大,爆炸最大压力及爆炸最大压力上升速率明显增加。     

基于Petri网的煤矿瓦斯爆炸危险源分析

通过分析与煤矿瓦斯爆炸相关的危险源,将Petri网理论与瓦斯爆炸演变过程结合起来,构建了基于Petri网的瓦斯爆炸演变模型GEFRPN,并得出了如下结论:从瓦斯爆炸演变模型的推理过程可以很清楚地看到瓦斯爆炸演变过程中各个危险源可信度的变化,从而得出各个危险源在瓦斯爆炸演变过程中所起的作用大小;由推理结果以及Petri网图可分析危险源对瓦斯爆炸的重要度,以便及早采取措施,避免瓦斯爆炸事故发生;瓦斯爆炸演变模型引入了置信度,演算结果具有模糊性,克服了事故树方法所得结果与实际情况有一定出入的不足。     

固体电解质电位型甲烷传感器的气敏性能研究

研究了甲烷浓度和工作温度对氧化锆基混合电位型传感器响应值的影响.以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质,氧化锡(SnO2)为工作电极的传感器对(200~1000)×10 -6浓度的甲烷具有良好的传感性能,传感器响应值与甲烷浓度的对数值呈良好的线性关系,传感器在650℃时具有良好的传感性能,其中响应时间和恢复时间均低至5 s.     

基于ZigBee的瓦斯监测系统研究

针对传统的瓦斯监测方法的不足,提出了一种采用ZigBee技术的瓦斯监测系统。分析了瓦斯浓度恒温检测方法的原理,根据检测原理设计了瓦斯信号采集终端装置,采用ZigBee模块组建了无线通信网络,实现了对井下瓦斯含量的实时监测,当瓦斯浓度超限时会及时报警并短信通知管理人员。试验测试发现:该系统的瓦斯检测精度高,数据传输可靠,具有很强的实用性。     

基于特征频繁度的勒索软件检测方法研究*

勒索软件的变种及新的家族呈指数型增长,检测勒索软件及其未知家族的成员逐渐成为了研究热点。杀毒软件通常使用检测恶意代码的方法来检测勒索软件,存在构造的特征复杂、检测率低的问题。在对勒索软件的行为进行分析时,发现勒索软件有频繁读取、加密和删除文件等特点。根据其行为特点,提出一种基于行为频繁度的特征构造方法,该方法基于动态分析,计算勒索软件对特定后缀、路径以及API调用等行为的频繁度并结合内存行为构建特征,再使用优化参数后的随机森林算法构造勒索软件检测模型。测试数据集包括16类勒索软件家族的1412个软件和379个正常软件。通过与其他算法及多种杀毒软件进行比较,来检测算法的性能。实验结果表明该方法能很好的检测勒索软件以及未知类型的勒索样本。     

基于PHM的舰艇装备视情维修技术研究

针对PHM技术在舰艇装备视情维修中的应用需求,在分析剩余寿命预测机理的基础上,为解决舰艇装备历史数据少、状态变化普遍表现为非线性等难题,建立基于粒子滤波的多步剩余寿命预测模型,通过仿真表明：随着时间的推移剩余寿命PDF图变狭窄,剩余寿命预测误差逐渐降低,证明了预测方法的有效性。在此基础上,考虑装备维修费用最低为目标,建立以费用最低为目标的预防性维修时间确定模型,使得单位时间内的平均维修费用最低,并通过采用建立的基于粒子滤波的多步剩余寿命预测模型,最终确定了最优预防性维修时间,为装备保障人员拟订精确维修保障计划提供依据,也为舰艇装备开展视情维修奠定基础。     

基于Stateflow的设备维修过程仿真研究

设备维修是工业企业的一项复杂工作,提高设备维修的效率对减少维修周期、节省企业成本具有重要意义。针对传统计划评审技术（PERT）在设备维修过程工期计算和关键路线分析等方面的局限,提出了基于Stateflow的设备维修过程仿真方法,进行了实例分析。仿真结果表明,基于Stateflow的仿真分析方法能够有效评估设备维修过程的完工时间和关键线路的分布情况,具有可视化、流程化和层次化的特点。     

基于阻抗特性的磁环应用研究

在简要介绍磁环的基本特性及其抑制电磁干扰机理的基础上,分析了磁性材料、尺寸大小及绕线圈数这三个因素对磁环阻抗大小的影响方式。同时,基于某变频分体壁挂空调外机设计实验验证了磁环阻抗特性与其抑制电磁干扰能力的关系,即在不饱和的情况下,磁环在应用场合下的阻抗越大,抑制电磁干扰的能力越强;并且,由于特定应用下的阻抗特性与供应商提供的阻抗特性是不一定相同的,磁环在使用中需要根据实际情况进行评估,从而为电子设备电磁兼容性能整改实验提供指导。     

自主研发网络变频器的网络控制应用研究

本文介绍了基于工业以太网通信变频器的设计思想,在分析网络变频器的通信机制的基础上,建立了一种基于数据通信优先级分类的工业以太网通信控制策略.系统利用上位机PID算法,根据网络传递的水位信号计算变频器输出频率,从而控制双容水箱水位.实验结果表明,通过这种工业以太网通信可有效地控制变频器进行双容水箱水位控制.     

基于GPS技术的速度标准装置研究

本文介绍了一种利用GP5技术研制的公路测速系统速度标准装置,通过GPS接收处理模块,采用多普勒频移变换速率的测量方式,可直接输出与速度成比例的数字脉冲频率信号,经滤波、放大、整形后,送入单片机运算处理,以实现对机动车速度和里程的测量.本标准装置适用于各种具有超速拍照功能的机动车超速自动监测系统的检定与校准.