用于煤自然发火期预测的神经网络模型和实验技术

根据煤的硫分、灰分以及煤自燃过程中的耗氧速率、CO和CO2产生率等随温度变化的序列值与煤自然发火期之间存在的密切对应关系，建立了前向多层人工神经网络模型，用已有的煤自然发火实验数据对网络进行训练，得到了神经元间的联结强度，从而准确地表征这种对应关系．设计了一套油浴程序升温实验装置，确定了实验试管的尺寸和实验条件，从而能够准确测定煤自燃在不同温度下的耗氧速率及气体产生率．将煤样油浴程序升温实验数据及煤质分析数据代入人工神经网络，可算出煤的自然发火期．与煤自然发火实验相比，该方法测定煤样的自然发火期用煤量减少了99％以上，实验耗时缩短了90％以上，二者测试结果的偏差小于3d．     

煤自燃指标气体及极限参数实验研究

为了掌握王洼二矿煤自然发火特征,采用西科大XKIII型煤自然发火实验台对1.5t煤进行了煤自燃全过程模拟实验,测试出该矿开采煤样实验发火期为25天,掌握了自燃过程中温度的变化及对应气体的变化规律,测算了开采煤层煤样的最小浮煤厚度、下限氧浓度、上限漏风强度等极限参数,为该矿煤自燃灾害的预防提供了依据。     

特厚煤层综放工作面回撤期间预防自然发火的技术应用

分析了三台子煤田特厚煤层综放工作面回撤期间自然发火原因,阐述了综放工作面回撤期间预防自然发火的技术措施,并对综放工作面停采后采空区自然发火的位置进行了空间位置的研究。     

煤自燃特征信息的模糊聚类与模式识别

研究煤自燃特征信息,确定煤自然发火预测指标,实现煤自燃的早期预报,对煤矿的安全生产具有重要的实际意义.根据煤样自燃发火过程模拟实验和程序升温实验,得出煤自燃特征温度段,依据多元信息融合技术,结合现场采集煤自然发火观测气体数据,应用模糊聚类的方法,提取煤自燃多项指标信息的特征,并采用模糊模式识别的方法,确定出煤自燃特征信息及其与特征温度段的对应关系,从而实现煤自燃状态的识别和早期预报.     

采用前向多层神经网络预测煤的自然发火期

煤自燃是煤氧复合的结果,在不同温度下煤氧复合的耗氧速率及CO、CO2产生率与煤的实验自然发火期之间存在复杂的对应关系,采用S型函数的前向多层人工神经网络来描述这种对应关系,用煤自然发火实验测定的数十个煤样的自然发火期及不同温度下耗氧速率及CO、CO2产生率作为训练样本,用BP算法对网络进行训练,得到了神经元间的联结强度.通过少量煤样程序升温氧化实验得到不同温度下煤样的耗氧速率及CO、CO2产生率,将其代入此人工神经网络程序就可以确定煤的实验自然发火期.该方法实验时间短、用煤量少得多,结果与实际吻合.     

采场自然发火的预测和识别

以采场自然发火为充要条件，依据时空一致的观点，分析自然发火因素空间，并提出了用人工神经元网络研究自然发火与因素空间的模式识别问题。     

基于模糊渗流理论的采场自然发火

针对煤矿井下采空区岩石冒落形成的多孔隙介质空间的极度不规则性,提出了模糊渗透系数的概念,建立了一种以模糊分析和模糊微分方程为基础的及各种边值为条件的计算采场气体模糊渗流问题的数学模型.该项理论研究成果为预防采空区自然发火提供了有效的途径,对采场内自然发火位置的预测及发火位置控制有较好的理论价值和指导意义.研制了相似模拟模型,针对采空区自然发火问题进行了多项模拟实验,观测并绘制了不同风量下采空区风压等值线及风流分布图;绘制了采空区不同位置漏风情况下风压等值线及风流分布图;绘制了上隅角设置瓦斯排放风筒后采空区风压等值线及风流分布图.     

义马常村矿煤样自燃倾向性研究

利用大型煤自然发火实验台，模拟自燃过程的各种条件，向其中通入空气，使煤与氧发生氧化反应。煤氧复合发生氧化反应，并发出热量引起自然升温，最终引起自燃。通过测定耗氧速度、热释放速率，可算出实际自燃的极限参数。根据这些实验参数可以推算出义马常村矿煤层在不同条件下的最短自然发火期、煤特征温度和其他自燃特性参数等。     

大断面全煤巷高冒区自燃过程的三维数值模拟

通过对大断面全煤巷道高冒区特点和影响煤炭自燃因素的分析,根据多孔介质流体动力学、传热和传质理论,建立了高冒区松散煤体自然发火过程三维数学模型。以枣泉煤矿11201面巷道高冒区为例,利用Fluent软件进行了数值模拟,得到了遗煤不同时间各位置的温度场和氧浓度场分布,分析了高冒区自然发火的过程及高温区域的移动规律,明确了高冒区松散煤体的中下部区域为最易自然发火区,是现场防治高冒区自然发火的重点区域。现场实测数据验证了数值模拟结果的合理性。     

煤与氧反应动力学数学模型及其求解

研究煤自然发火的核心是研究煤自然发火机理.在煤氧复合作用学说基础上,建立了煤与氧反应动力学数学模型,通过该模型并结合实验数据,能计算出煤在氧化过程中的一系列动力学参数.计算实例表明,该模型所计算的各项参数能充分反映煤与氧反应的特征,为探索煤自然发火机理以及如何评价煤自然发火危险性提供了一条可行的技术途径.表3,参6.     

高效率节能车点火时刻的最优设计

针对高效率节能车点火时刻的最优设计问题,本文作者提出了节能车点火设计问题的目标函数和约束条件,并将所涉及的约束条件分为强约束条件和弱约束条件,易于选择惩罚项加权系数,并阐述了基于粒子群算法的最优点火时刻优化算法. 仿真实验结果表明:在400 m标准跑道总路程为2 000 m的情况下,最优的点火次数为13次,同时也给出了具体的点火时刻、点火位置和危险的驾驶区域,从而起到了智能辅助驾驶的作用.      

综放工作面回收期间自然发火原因理论分析

从矿井火灾的基本要素和煤炭自燃的条件出发,以煤层自然发火机理为理论基础,对有自燃倾向综放工作面自然发火原因进行了理论分析,并提出了相应的防灭火措施.     

油页岩粉尘层着火的理论模型与实验研究

为了解油页岩粉尘着火爆炸危险性,利用化学反应动力学、传热学以及Thomas热自燃理论,建立了稳态条件下粉尘层着火的不对称理论模型.利用热板测试装置测试了我国4大产地油页岩粉尘层的最低着火温度,结果介于503~613 K,最低着火温度随粉尘层厚度的增加而降低,不同产地油页岩粉尘着火温度高低依次为:抚顺桦甸龙口茂名,与油页岩挥发分含量成反相关.利用测试结果确定了油页岩粉尘层燃烧动力学参数值,代入不对称着火理论模型,计算得到相应厚度粉尘层的临界着火温度,和实验结果对比,误差在10%以内,为预测生产过程油页岩着火危险性提供了可行的理论方法.     

室内火灾中非连续介质着火时间研究

室内发生火灾时,和火源间隔一定距离的可燃物即非连续介质突然发生着火燃烧的现象较为普遍,且具有较强的危害性。从非连续介质着火的原因入手,通过将着火条件进行量化,提出了非连续介质着火时间的确定方法,即:非连续介质着火时间为烟气层和处于着火浓度下限的可燃挥发份接触所需要时间与烟气层温度达到非连续介质自燃点所需要时间的最大者,并通过实验验证了该预测方法和相关计算关系式的有效性,对火灾预防和火灾风险评估具有重要的指导作用。     

“发动机原理”均质充量压燃燃烧的仿真教学设计

“发动机原理”课程中的均质充量压燃燃烧涉及大量化学动力学机理,学生理解较为困难,运用Chemkin软件搭建发动机均质充量压燃燃烧的仿真实验模型,通过修改相应参数,得到不同初始条件下的放热率、缸内温度、缸内压力等仿真结果,针对仿真结果进行分组讨论,得到相应结论,并将燃料扩展到天然气,分析参数变化对天然气发动机均质充量压燃燃烧的影响,激发了学生的兴趣,加深了学生对教学内容的理解。     

高温热表面油料热着火过程的时变模型与实验

针对高温热表面油液蒸发和着火过程的时变特征,考虑这一过程中的对流传质传热,建立了热源作用下油液蒸发与着火理论模型,并通过"热图法"和"奇点分析"求解出控制体着火所需的热源最低温度。以正庚烷为研究对象,对高温热表面油液蒸发与着火过程进行了实验。理论分析与实验表明:油液着火所需的热源最低温度随时间变化较大,尤其在蒸发开始的前10min内,点火温度存在极值,具有明显的时变特征,油液热着火时变模型理论预测结果与实验结果吻合较好,对机舱防火、灭火实践具有一定的参考作用。     

认识点火源 消除火灾隐患

本文从燃烧的基本条件入手,对容易引发火灾的关键因素——点火源,进行了细致了分析,提出了其引起火灾的原因及防范方法,为消除火灾隐患,确保生产安全提供了建议。     

天然气井喷点火空间范围和热辐射对井场周边设施的影响

 天然气开发过程中,井喷事故后果非常严重,井喷天然气燃烧产生的热辐射会对井场周边人员及设施造成严重伤害。本文以实际工程项目为例,利用计算流体动力学软件CFD,以3种不同压力、外界风速和2种出口直径为边界条件,分别对井喷情况下的流场分布进行了数值模拟计算,并对模拟结果及其对周边设施的影响进行了分析。数值模拟结果表明,其他参数不变的情况下,压力或出口直径的变化不会导致出口流速的变化,井喷后气流的出口速度约为400m/s,而火焰表面温度超过1500K,喷射火对周边建筑物的损伤半径在40m左右,对人员的伤害半径在104m左右。     

通风环境下保温材料XPS的火灾特性

在0,0.6和1.2m/s机械通风条件下,实验研究不同火源距离和火源位置时挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的火灾行为、引燃特性及烟气特性.结果表明,随着风速的增大,XPS表面火焰蔓延速度逐渐增大且较早出现结焦现象.通风风速和火源位置相同时,XPS引燃时间与火源距离近线性相关;火源位于垂直墙面位置时,风速从0.6m/s增加到1.2m/s,XPS最大引燃距离从0.2m缩短至0.15m.与其他工况相比,风速为0.6m/s时,烟气温度达最大值,且氧气、二氧化碳及一氧化碳浓度变化量最小,XPS燃烧速率随着风速的增加先增大后减小;当风速较小时,氧气浓度增加对XPS燃烧起主导促进作用;随着风速的进一步增加,其热效应对燃烧的抑制作用显著增强.     

火力发电厂线型感温探测器与分布式光纤线型感温探测器的比较

分析了火力发电厂中电缆着火的原因,介绍了火灾探测报警方法,对火灾探测报警中常用的模拟量线型感温探测器与分布式光纤线型感温探测器各自的特点进行了对比,结论是分布式光纤线型感温探测器最终将取代传统的模拟量线型感温探测器。