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多层厚硬顶板大采高综放工作面强动载矿压特征及机理 被引量：1
1
作者 张震 黄志增 +4 位作者 徐刚 刘晓刚 刘前进 赵铁林 蔺星宇 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3369-3387,共19页
针对榆神矿区特厚煤层多层厚硬顶板大采高综放工作面下开采液压支架立柱急剧下缩、工作面易压架等强矿压显现问题,采用立柱压力传感器和位移传感器对工作面回采期间支架工作阻力、顶板下沉量进行了全程系统监测;对工作面矿压显现宏观特... 针对榆神矿区特厚煤层多层厚硬顶板大采高综放工作面下开采液压支架立柱急剧下缩、工作面易压架等强矿压显现问题,采用立柱压力传感器和位移传感器对工作面回采期间支架工作阻力、顶板下沉量进行了全程系统监测;对工作面矿压显现宏观特征、近远场覆岩运移与矿压的联动性进行了分析,明确了多层厚硬顶板大采高综放开采工作面矿压显现特征,得到了多层厚硬顶板破断的空间形态及覆岩结构演化规律;阐述了矿压作用机制,建立了考虑煤壁前方弯曲变形、多层厚硬顶板各层位间受力关联下的低、中、高不同层位覆岩结构力学模型,给出了不同层位岩层破断失稳判据及支架临界支护强度。结果表明:多层厚硬顶板大采高综放开采工作面除具有“来压区域性明显、来压急增阻、大小周期来压、周期性强动载来压”的特点外,还呈现出强动载来压期间多次连续性或短距间断性大周期来压的新特征;强动载期间连续性大周期来压矿压显现程度总体呈先增大后减缓的趋势,工作面周期性强动载来压呈不规律性,每隔4~10个小周期来压,间隔120.9~241.9 m,平均161 m发生1次强动载来压,强动载来压期间矿压显现异常强烈;上覆岩层呈现“低位悬臂梁+中位非铰接梁+高位联贯破断叠合铰接梁结构”,低位悬臂梁结构位于煤层上方20 m以内,该结构的周期性回转破断造成工作面小周期来压,中位非铰接梁位于煤层上方20~70 m范围,该范围内岩层的架前拉伸破断或架后剪切破断导致工作面发生大周期来压,高位岩层位于煤层上方70 m以上,中部厚硬岩层破断后,对高位铰接梁有效接触及支撑力减小,造成高位铰接梁相继破断失稳,继而导致工作面多次连续性或短距间断性大周期来压的强动载来压;中位非铰接梁结构破断失稳时支架合理支护强度为1.897 MPa,高位联贯破断铰接梁回转变形失稳对应的支架合理支护强度为2.470 MPa,滑落失稳对应的支架合理支护强度为3.180 MPa,现有的高强度支架难以对顶板的强矿压进行有效控制,须采取顶板弱化的手段进行采场围岩控制。研究成果对特厚煤层多层厚硬顶板开采围岩控制具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 特厚煤层 多层厚硬顶板 矿压显现特征 破断结构 矿压作用机理
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CO_(2)-ESGR技术全生命周期碳排放分析 被引量：1
2
作者 周军平 董志强 +5 位作者 鲜学福 旷年杰 徐程浩 彭毅凡 李森圣 薛元杰 《天然气工业》 北大核心 2025年第1期195-206,共12页
在页岩气井开采后期,将CO_(2)注入页岩气藏可在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ESGR),但目前对于CO_(2)-ESGR技术减碳潜力尚缺乏从全生命周期角度进行的研究。为此,分别以重庆市双槐电厂、涪陵页岩气田作为CO_(2)源和... 在页岩气井开采后期,将CO_(2)注入页岩气藏可在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ESGR),但目前对于CO_(2)-ESGR技术减碳潜力尚缺乏从全生命周期角度进行的研究。为此,分别以重庆市双槐电厂、涪陵页岩气田作为CO_(2)源和汇,采用全生命周期评价方法,建立了CO_(2)-ESGR技术全过程CO_(2)排放量核算模型,进而基于多场耦合作用下CO_(2)、CH_(4)渗流数学模型得到了CO_(2)封存量及页岩气产量,并系统核算了CO_(2)-ESGR全过程CO_(2)排放量,分析了CO_(2)注入压力、页岩中CO_(2)相对CH_(4)的吸附选择性系数(α_(CO_(2)/CH_(4)))等参数对CO_(2)净减排量的影响。研究结果表明:①CO_(2)注入压力和α_(CO_(2)/CH_(4))对于CO_(2)净减排量具有重要影响,α_(CO_(2)/CH_(4))越大,CO_(2)净减排量越大,CO_(2)注入压力增加,CH_(4)累计产量、CO_(2)封存量、CO_(2)净减排量均越大,不同CO_(2)注入压力条件下CO_(2)净减排量为0.85~2.06 tCO_(2)/tCH_(4),而在不同α_(CO_(2)/CH_(4))条件下可达1.59~5.45 tCO_(2)/tCH_(4);②CO_(2)捕集、运输、注入环节是影响CO_(2)-ESGR技术全生命周期CO_(2)净减排量的关键因素,需要考虑不同行业组合、源汇匹配情况对CO_(2)净减排量的影响,进而对全流程CCUS工程实施方案进行优化。结论认为:①该CO_(2)-ESGR工程CO_(2)封存量大于CO_(2)捕集、运输、注入及页岩气生产与利用环节的CO_(2)总排放量,可实现CO_(2)-ESGR全过程CO_(2)负排放,说明CO_(2)-ESGR是实现中国“碳中和”的重要技术路径之一;②下一步研究应综合考虑CO_(2)注入时机、压力、速率等工程参数以及页岩气储层条件等地质因素对于CO_(2)封存量和净减排量的影响,对CO_(2)-ESGR系统进行优化。 展开更多
关键词 页岩气 CCUS CO_(2)封存潜力 碳中和 全生命周期评价 CO_(2)-ESGR CO_(2)净减排
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井口简易防喷器密封胶芯形变及其密封特性分析 被引量：1
3
作者 郑刚 刘新福 +3 位作者 刘广胜 魏韦 邓泽鲲 刘春花 《机床与液压》 北大核心 2025年第1期140-145,共6页
分析油液压力小于15 MPa的井口简易防喷器密封胶芯形变规律及其密封特性,对降低防喷器压力等级、防止井口失控以及尽可能减少井口非可控时间具有重要意义。依据Lindly模型,提出密封胶芯发生大、小变形时的形变改进计算方法。综合考虑油... 分析油液压力小于15 MPa的井口简易防喷器密封胶芯形变规律及其密封特性,对降低防喷器压力等级、防止井口失控以及尽可能减少井口非可控时间具有重要意义。依据Lindly模型,提出密封胶芯发生大、小变形时的形变改进计算方法。综合考虑油液压力变化、受压力与变形关系、不同阶段橡胶压缩量等因素以及壳体和闸板等结构参数,建立密封胶芯形变以及橡胶体主要面应力和抱紧力的数学模型。根据修正的Arruda-Boyce模型,揭示密封胶芯橡胶体本构模型的应力应变关系。结果表明:井口简易防喷器中部密封胶芯橡胶体环状部分的最大应力位于圆弧区域,且该区域内应力分布极不均匀;井口无压力时,中部密封胶芯橡胶体环状部分的Mises应力集中于中间位置,压力为3、10 MPa时,Mises应力集中在上下两个边缘区域,且橡胶体平面部分的中部区域应力随压力增大呈下降趋势;上部密封胶芯上部橡胶体的应力分布呈边缘大中间小的特征,上部密封胶芯较大应力分布区域的面积在闸板总成关闭时明显减小,且集中区域由开启时靠近壳体边缘和2个边角处转变为关闭时的4个边角处,且最大应力由开启状态下的2.95 MPa增加至关闭状态下的3.37 MPa。 展开更多
关键词 简易防喷器 密封胶芯 形变 密封特性 本构模型
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沉陷区大直径天然气管道受力变形全尺寸试验研究
4
作者 王文 洪磊 +4 位作者 任建东 芦晓伟 龚爽 郭润生 董淼 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期890-901,共12页
为研究煤与天然气重叠区域内开采沉陷作用下埋地天然气管道的力学特征及变形演化模式,研制均匀载荷下大直径天然气管道受力变形试验装置,结合管道变形理论和数值模拟软件研究了采动沉陷对埋地管道变形的影响。同时,基于全尺寸力学特征... 为研究煤与天然气重叠区域内开采沉陷作用下埋地天然气管道的力学特征及变形演化模式,研制均匀载荷下大直径天然气管道受力变形试验装置,结合管道变形理论和数值模拟软件研究了采动沉陷对埋地管道变形的影响。同时,基于全尺寸力学特征试验探究了载荷作用下大直径管道的受力变形特征并做出了安全运维分析。结果表明:随着管道下沉量的逐渐增大,管道两端的下沉量相较于管道中心较小;管道的变形于管道中心大致呈左右对称分布;管道中心相对位移量小于管道两端的相对位移量。在自重和载荷作用下,管道顶部和底部分别受压力和拉力作用,压缩和拉伸变形量从管道两端向管道中心逐渐增大,最大压缩和拉伸变形位置均位于管道中心。随着施加载荷的不断增大,管道的整体变形形态呈现出从平底状到漏斗状的演化过程。在自重作用下管道最大沉降量为45 cm,达到管道最大允许沉降量的35%,在载荷作用下管道的最大下沉量为63.6 cm,达到管道最大允许沉降量的50%。根据管道的拉伸应变和最大允许弹性极限变形量估算了管道的安全临界值。结合管土协同和非协同变形数据,计算拉伸分别为31 mm和90 mm,从管道整体失效判据角度分析,管道处于安全变形范围内,能够满足管道安全运维需求。 展开更多
关键词 开采沉陷 508埋地管道 伸缩变形 受力状态 下沉量
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曹家滩煤矿10 m超大采高覆岩垮落结构模型及矿压作用机理 被引量：3
5
作者 张震 黄志增 +5 位作者 刘晓刚 任建超 刘前进 蔺星宇 薛吉胜 马镕山 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1951-1964,共14页
曹家滩煤矿10 m超大采高工作面的成功开采标志着我国特厚煤层一次采全高开采技术进入了一个新的水平。基于压力、位移和能量传感器全方位监测超大采高工作面开采,分析10 m超大采高工作面的矿压显现特征,探究上覆岩层运移及破断规律,并... 曹家滩煤矿10 m超大采高工作面的成功开采标志着我国特厚煤层一次采全高开采技术进入了一个新的水平。基于压力、位移和能量传感器全方位监测超大采高工作面开采,分析10 m超大采高工作面的矿压显现特征,探究上覆岩层运移及破断规律,并建立多层厚硬顶板下超大空间开采覆岩结构模型,以阐述矿压作用机理。结果表明:10 m超大采高开采覆岩破断空间大,矿压显现强烈,具有“来压步距大、动载明显、支架下缩量大和安全阀开启率高”的特征,周期来压步距以10~25 m为主,平均17.8 m,较同翼综放开采增幅为5.2%~21%,周期来压最大动载系数为1.44~1.68,平均1.60,其中,周期来压最大动载系数为1.60以上的占比63%,较同翼综放开采增幅60%,支架最大下缩量聚集于0.4~1.0 m范围内,平均0.63 m,液压支架安全阀开启率为10.6%~78.9%,来压期间液压支架安全阀开启率大于50%的占比达48.1%;工作面来压区域性明显,且聚集于距机头75~250 m范围内,具有“大小周期来压、多次连续性大周期来压”的特点,大周期来压间隔距离为102~186.8 m,平均137.5 m,来压期间微震事件沿走向方向分布在工作面前后300 m范围内,大周期来压期间微震大能量事件聚集于煤层上方20、50和80 m处的层位,能量聚集层位随工作面的推采沿煤层走向呈“低—高—低”往复循环变化的波浪形分布,其上覆岩层在采空区后方处于长距悬顶状态,中上部厚硬岩层具有同步联动破断特征,进而造成工作面的大周期来压;应力拱扩展受坚硬顶板的影响,应力拱纵向发展临时中断,横向跨度增加,形成了前、后两端为半拱状、中部为梁的“拱—梁”结构;多层厚硬顶板下超大采高工作面开采上覆岩层呈叠合“拱—梁”结构,下位“拱—梁”破断造成小周期来压,破断后岩块成台阶状接触,中上部“拱—梁”破断造成大周期来压,其连贯性破断造成多次连续性大周期来压,破断后岩块呈铰接状态;中位主控承载层Ⅱ及高位主控承载层Ⅲ滑落及回转变形失稳时所需支架的支护强度分别为2.32~2.90和1.91~2.14 MPa,现有支护装备难以有效实现工作面的围岩控制。该研究成果对超大采高开采围岩控制具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 超大采高 矿压显现特征 覆岩结构 矿压作用机理
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特厚煤层10 m超大采高综采关键技术及装备 被引量：4
6
作者 康红普 雷亚军 +15 位作者 赵福堂 徐刚 李增林 李明忠 王锐 黄志增 刘江斌 马英 韩存地 冯彦军 张震 张金虎 任建超 宋业杰 曾明胜 程利兴 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1849-1875,共27页
超大采高综采技术是我国6~10 m特厚煤层实现高产、高效、高回收率开采的有效途径。在分析国内超大采高综采技术及装备研究现状的基础上,围绕陕煤集团曹家滩煤矿10 m特厚煤层超大采高工作面开采地质条件,从超大采高采场围岩控制、关键开... 超大采高综采技术是我国6~10 m特厚煤层实现高产、高效、高回收率开采的有效途径。在分析国内超大采高综采技术及装备研究现状的基础上,围绕陕煤集团曹家滩煤矿10 m特厚煤层超大采高工作面开采地质条件,从超大采高采场围岩控制、关键开采装备、智能协同控制3个方面分析了存在的难题,并提出了解决路径。经过5 a的技术攻关,取得一系列创新成果:(1)提出“主动强力支撑与防护+区域压裂弱化卸压”的支-卸协同超大采高工作面围岩控制策略,研发出5 m^(3)/min大流量井下水力压裂成套技术与设备,实现了超大采高工作面强矿压的有效防控。(2)研发出10 m超大采高强力液压支架,创新设计了“双层伸缩梁+三级护帮”机构,实现了超大采高工作面顶板和超高煤壁的安全防控;采煤机分区润滑与分布式冷却方案提高了大仰角长摇臂采煤机截割可靠性;高可靠中部槽、下链道悬链及慢变动力启动提高了超大运量刮板输送机对超大采高工作面煤流运输的适应性。系统集成世界首套特厚煤层10 m超大采高综采成套装备。(3)提出10 m超大采高液压支架运行状态智能控制策略,采煤机自动控制策略,通过应用粗糙神经网络技术,构建了超大采高采煤机与刮板输送机的协调控制系统。形成了超大采高重型开采装备群智能控制模式及控制逻辑。(4)构建了基于“微震-岩层移动-应力-水文”的超大采高工作面多场多参量协同监测融合分析系统,实现了工作面覆岩破坏、地表移动变形、地下水流场和矿压显现间的多元异构数据融合分析。研究成果在曹家滩煤矿得到成功应用,实现了10 m特厚煤层高产、高效、高回收率开采,取得了显著经济效益,引领了国内外特厚煤层高效智能开采技术的发展方向。 展开更多
关键词 特厚煤层 10 m超大采高 围岩控制 支-卸协同 关键开采装备 智能控制 多参量监测
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条带采空区CO_(2)气态封存下粉煤灰沙基封闭墙体抗渗性能研究
7
作者 张志义 张吉雄 +5 位作者 周楠 宋永泽 程刚 刘宁宁 闫瑞兵 孙大森 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2922-2939,共18页
在条带采空区内进行CO_(2)气态封存是我国西北地区大型煤炭煤电基地实现绿色低碳内涵式发展的理想模式,防止CO_(2)气体水平逸散的采空区外围封闭墙体的抗渗性能是该模式成败的关键。以我国新疆荒漠化矿区准东二矿煤电项目为工程背景,通... 在条带采空区内进行CO_(2)气态封存是我国西北地区大型煤炭煤电基地实现绿色低碳内涵式发展的理想模式,防止CO_(2)气体水平逸散的采空区外围封闭墙体的抗渗性能是该模式成败的关键。以我国新疆荒漠化矿区准东二矿煤电项目为工程背景,通过高压渗透实验、酚酞滴定实验、XRD衍射实验、SEM电镜扫描实验和COMSOL数值模拟等方式,研究了0.2、0.4、0.6、0.8和1.0MPa的CO_(2)气体在质量比为23(风积沙)∶11(粉煤灰)∶2(生石灰)∶1(石膏)组成的粉煤灰沙基试件内28d的渗透过程,结果表明:①CO_(2)气体在试件内的渗透速度均随渗透时间逐渐降低,5种气压下28 d的渗透深度分别为1.49、2.40、3.20、4.0和4.77 cm;②粉煤灰沙基试件的孔隙率和渗透率亦在CO_(2)气体渗透过程中显负指数趋势减小,5种气压下28 d的孔隙率和渗透率分别为30.44%和5.94×10^(-15 )m2、29.44%和5.70×10^(-15) m^(2)、29.03%和5.57×10^(-15) m^(2)、28.13%和5.23×10^(-15) m^(2)、27.02%和4.95×10^(-15) m^(2);③CO_(2)气体在粉煤灰沙基试件内渗透过程中生成针絮状分布的CaCO_(3)晶体,其晶胞体积较Ca(HO)_(2)增大1.15倍,使得试件更加致密;④通过对材料碳化前后渗透率的动态赋值,模拟得出5种气压下CO_(2)气体在粉煤灰沙基封闭墙体内3 a的渗透深度距离分别为0.606、0.921、1.172、1.465和1.800 m。最后以新疆荒漠化矿区准东二矿煤电基地的矿井工程地质条件为背景,对采空区封闭墙体的构筑工艺参数进行设计,可为我国西北荒漠化矿区煤炭资源的绿色开采和低碳利用提供参考。 展开更多
关键词 条带采空区 二氧化碳气态封存 封闭墙体 抗渗性能 数值模拟
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基于响应面的粉煤灰湿法脱硫条件优化与机理
8
作者 鞠恺 刘颖 +5 位作者 李新 任武昂 鱼郑 唐仁龙 金鹏康 孙丽萍 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期407-422,共16页
为考察粉煤灰作为脱硫剂的脱硫效果与机理,采用单因素试验与响应面法对参数粉煤灰浆液固液质量比、SO_(2)体积分数、气体流量进行分析,并结合X射线荧光光谱、扫描电镜等手段探索粉煤灰湿法脱硫的反应机理。结果表明:在一定范围内,提高... 为考察粉煤灰作为脱硫剂的脱硫效果与机理,采用单因素试验与响应面法对参数粉煤灰浆液固液质量比、SO_(2)体积分数、气体流量进行分析,并结合X射线荧光光谱、扫描电镜等手段探索粉煤灰湿法脱硫的反应机理。结果表明:在一定范围内,提高固液质量比可以通过升高pH的方式来提升穿透时间、SO_(2)总吸附量与单位粉煤灰浆液吸附SO_(2)量,但当固液质量比超过1∶1后会出现穿透时间与SO_(2)吸附量下降的现象。随着SO_(2)体积分数增加,粉煤灰浆液对SO_(2)的吸附量呈现先升高后降低的趋势,SO_(2)体积分数为750×10^(-6)时取得最大吸附量64.35 mg,高SO_(2)体积分数能显著降低穿透时间。提升气体流量,穿透时间、SO_(2)总吸附量与单位质量粉煤灰浆液吸附SO_(2)量均有所降低。以A、B、C分别表示因素固液质量比、SO_(2)体积分数和气体流量,AB、AC、BC分别表示其是交互项进行响应面分析,结果显示:影响穿透时间因素的主次顺序为C、B、A、BC、AC、AB;影响SO_(2)总吸附量因素的主次顺序为B、A、C、AB、BC、AC;影响单位质量粉煤灰浆液吸附SO_(2)量因素的主次顺序为A、B、C、AB、AC、BC。最佳脱硫工艺条件为固液质量比为0.87、SO_(2)体积分数为472×10^(-6)、气体流量为1500 mL/min。对脱硫前后粉煤灰的XRF和SEM分析显示:脱硫后粉煤灰硫氧化物含量显著增多,原表面板状Ca(OH)_(2)生成了块状和针棒状物的CaSO_(4)·2H_(2)O和CaO·Al_(2)O_(3)·3CaSO_(4)·32H_(2)O。可能的脱硫机理为:粉煤灰在水中溶出大量Ca^(2+)和OH^(-)。SiO_(2)和Al2O_(3)在强碱条件下与Ca(OH)_(2)反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质(C-S-H和C-A-H凝胶)。当含硫烟气通入粉煤灰浆液中,SO_(2)转移至液相,形成H^(+),HSO_(3)^(-)和SO_(2)^(2-),H^(+)与粉煤灰浆液反应,使粉煤灰中含有的Ca^(2+)、Fe^(3+)等元素浸出并催化氧化溶解于粉煤灰浆液中的SO_(2)气体,生成H2SO4与CaSO_(4),CaSO_(4)与浆液中水分子结合后以CaSO_(4)·2H_(2)O形式析出。 展开更多
关键词 粉煤灰 湿法脱硫 固液质量比 响应面分析 脱硫机理
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采动应力场下巨厚覆岩层分区水压致裂关键技术
9
作者 张晓悟 徐金海 +4 位作者 曹悦 温双武 许志军 台连海 孙垒 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第5期1076-1089,共14页
针对巨厚覆岩层导致采场矿山压力大,矿压显现明显的问题,采用数值模拟和相似实验方法,分析了不同回采阶段巨厚覆岩层内各关键岩层采动应力场分布特征,对比研究了正常回采和预制裂隙回采条件下采场巨厚覆岩层破断运移特征,提出了基于定... 针对巨厚覆岩层导致采场矿山压力大,矿压显现明显的问题,采用数值模拟和相似实验方法,分析了不同回采阶段巨厚覆岩层内各关键岩层采动应力场分布特征,对比研究了正常回采和预制裂隙回采条件下采场巨厚覆岩层破断运移特征,提出了基于定向钻孔的采动应力场下巨厚覆岩层分区水压致裂关键技术。研究表明:回采期间,受采动支承压力影响,巨厚覆岩层内垂直应力逐渐超过水平应力;在巨厚覆岩层应力集中区和原岩应力区进行水压致裂能够分别制造竖直和水平水力裂隙;预制裂隙能够改变巨厚覆岩层破断形式,增加上覆岩层垮落高度。工程实践表明,采动应力场下巨厚覆岩层分区水压致裂能够有效减小工作面来压步距,降低工作面支架阻力,为工作面安全生产提供保障。 展开更多
关键词 巨厚覆岩层 采动应力场 预制裂隙 分区致裂 定向钻孔
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潜油电泵机组常规感应电机运行特性分析
10
作者 曹砚锋 刘新福 +4 位作者 于继飞 欧阳铁兵 周伟 刘春花 刘学森 《机床与液压》 北大核心 2025年第13期147-152,共6页
以电潜螺杆泵举升系统及其机组配套感应电机为研究对象,建立潜油常规感应电机驱动螺杆泵功率和实际扭矩的数学模型。通过数值求解和实例计算,揭示电潜泵机组不同型号螺杆泵的理论扭矩和摩擦扭矩耦合后的实际运行扭矩的瞬时变化规律。通... 以电潜螺杆泵举升系统及其机组配套感应电机为研究对象,建立潜油常规感应电机驱动螺杆泵功率和实际扭矩的数学模型。通过数值求解和实例计算,揭示电潜泵机组不同型号螺杆泵的理论扭矩和摩擦扭矩耦合后的实际运行扭矩的瞬时变化规律。通过求解潜油感应电机的输出功率和输入功率,探究宽幅调速不同负载率下常规感应电机效率的瞬时变化规律。此外,通过求解电潜泵机组各设备功率损耗和举升系统效率,分析常规感应电机举升系统各部分能耗占比情况。结果表明:额定泵压大的螺杆泵实际运行扭矩大于额定泵压小的;感应电机运行效率随负载率增大呈现先上升后显著下降的趋势,当负载率为45%~65%时,电机效率达到最大;常规感应电机驱动电潜泵井举升系统的主要耗能部件为感应电机和螺杆泵,二者总能耗占比约为85%,而变压器、控制柜等损耗功率相对较小。 展开更多
关键词 感应电机 潜油电泵机组 螺杆泵 运行特性 能耗占比
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用于冶金烟气热回收的复合式换热器设计与特性分析
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作者 郝宏滨 徐建新 王华 《昆明理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
本研究提出了基于低品位烟气废热回收和间壁式换热的新型复合式直接接触换热器,在回收低品位烟气废热的同时能够较大提高有机朗肯循环的热效率.考虑到陶瓷的耐高温性以及耐腐蚀性,螺旋通道内采用规整的陶瓷填充材料,最大限度地回收低品... 本研究提出了基于低品位烟气废热回收和间壁式换热的新型复合式直接接触换热器,在回收低品位烟气废热的同时能够较大提高有机朗肯循环的热效率.考虑到陶瓷的耐高温性以及耐腐蚀性,螺旋通道内采用规整的陶瓷填充材料,最大限度地回收低品位烟气废热,同时增加换热器内部的扰动和换热效率.探讨了在6种不同温度和6个不同流量比组合循环下的热经济性,并与直接接触式换热器进行了比较.结果表明:复合式换热器的体积换热系数、[火用]效率、效能、热效率和气体介质出口温度均显著高于直接接触换热器.复合式换热器在提高换热器性能的同时又可以大限度地回收利用低品位烟气. 展开更多
关键词 直接接触 体积传热系数 工业烟气 传热
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基于蚁群算法的模具生产过程优化调度研究
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作者 杨胜丰 周晓红 +3 位作者 黄思齐 陶政坪 王闻蓉 龙曦 《模具技术》 2025年第4期76-84,共9页
模具制造在现代制造业中占据重要地位,其设计与制造过程的效率和精准性直接影响产品质量和生产周期。传统调度方法存在处理复杂序列及资源约束的局限,导致生产周期延长和成本增加。本文引入蚁群优化算法(ACO)作为解决方案,通过设定机器... 模具制造在现代制造业中占据重要地位,其设计与制造过程的效率和精准性直接影响产品质量和生产周期。传统调度方法存在处理复杂序列及资源约束的局限,导致生产周期延长和成本增加。本文引入蚁群优化算法(ACO)作为解决方案,通过设定机器连续调度和加工时间作为约定条件并设定初始化参数,构建了适用于模具设计与制造过程的优化调度模型。采用ACO系统中的状态转移、局部更新和全局更新规则对制造流程进行建模,优化了作业分配和工具调度。实验结果表明,ACO能够有效缩短模具开发周期,提高生产效率。 展开更多
关键词 模具制造 蚁群算法 优化调度模型 生产周期
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多孔骨架增强型甲烷/氮气分离用混合基质膜的制备及性能
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作者 梁运涛 王永敬 +2 位作者 冯文彬 徐靖凯 肖伟 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期340-348,共9页
煤层气作为一种富含甲烷(CH_(4))的非常规能源,其低浓度富集对于提升能源利用效率和减少温室气体排放具有重要意义。研究聚焦于通过膜分离技术实现CH_(4)/N_(2)的有效分离,设计一种具有增强骨架结构的新型膜材料。首先,采用静电纺丝法... 煤层气作为一种富含甲烷(CH_(4))的非常规能源,其低浓度富集对于提升能源利用效率和减少温室气体排放具有重要意义。研究聚焦于通过膜分离技术实现CH_(4)/N_(2)的有效分离,设计一种具有增强骨架结构的新型膜材料。首先,采用静电纺丝法成功制备了聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜,并将其与嵌段聚合物SBS及金属有机框架材料Ni-MOF-74复合,形成具有增强结构的混合基质膜,并对所制备的膜进行了详细的形貌、结构及理化性能表征,包括X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积分析、拉伸强度和气体渗透测试。结果表明:PVDF多孔骨架与膜层材料间的结合性良好,形成了相互钳制的复合结构,显著提高了膜的机械稳定性。在最佳条件下,Ni-MOF-74与SBS聚合物质量比为0.2%的PM20膜具有显著改善的机械性能,拉伸强度达到29.5 MPa,较纯SBS树脂膜提高约50%。另外,PM20膜的单组分气体渗透性能优异,其CH4渗透率达到97×10^(-4) m^(2)/s,CH_(4)/N_(2)理想选择性为4.03。对于CH_(4)-N_(2)二组分混合气体,该膜也表现出较高的CH4渗透性和选择性。因此,本研究的新型膜材料具备优异的机械性能和气体渗透性能,在甲烷富集领域有一定应用潜力。 展开更多
关键词 混合基质膜 甲烷/氮气分离 MOF填料 多孔骨架 性能兼容
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采动岩体变形BOTDA-DIC联合监测效果及差异性
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作者 杜文刚 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第10期212-222,共11页
针对煤层开采诱导上覆岩层变形相似模型试验研究中模型内部变形难以监测问题,将基于布里渊散射的分布式光纤传感技术(Brillouin Optical Time Domain Analysis,BOTDA)与数字散斑(Digital Image Correlation,DIC)应用于急倾斜煤层相似模... 针对煤层开采诱导上覆岩层变形相似模型试验研究中模型内部变形难以监测问题,将基于布里渊散射的分布式光纤传感技术(Brillouin Optical Time Domain Analysis,BOTDA)与数字散斑(Digital Image Correlation,DIC)应用于急倾斜煤层相似模拟试验,通过内置光纤获取模型内部形变数据,借助DIC实时监测模型表面的位移和应变场,综合分析了采动围岩的变形破坏演化规律。研究表明:BOTDA与DIC两者配合实现分析采动覆岩离层裂隙发育过程;采动离层裂隙发育光纤传感表现为应变值突变,出现阶跃式跳增,数字散斑表现为离层位置形成应变局部化突变带;光纤受自身属性限制,监测应变范围受限,超出后则光纤传感失效,DIC应变测量上限远超BOTDA;工作面推进3 cm时,大部分岩体未受开采扰动影响,此时DIC测量已经有2 000με,表明光纤监测系统误差远小于散斑监测。通过模型内部光纤应变的检测,分析煤层开采围岩变形机制与力学机理。研究成果可为光纤传感与摄影测量用于岩土体变形破坏监测提供借鉴。 展开更多
关键词 光纤传感 岩体变形监测 相似模拟试验 数字散斑 差异性分析
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面向特种船的相变蓄热装置固-液相变特性研究
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作者 吴延嘉 金恺宸 +3 位作者 沈乔勇 李娜 华维三 胡锦厦 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第12期159-163,共5页
特种船需经常工作于恶劣环境中,在这类环境下船舶需要配套新风预热系统来维持全船人员和财产安全。但已有新风预热系统时而出现供热不足、无法供热的情况。本文选用共晶复合技术制备的导热强化型己二酸-癸二酸作为套管式相变蓄热器的储... 特种船需经常工作于恶劣环境中,在这类环境下船舶需要配套新风预热系统来维持全船人员和财产安全。但已有新风预热系统时而出现供热不足、无法供热的情况。本文选用共晶复合技术制备的导热强化型己二酸-癸二酸作为套管式相变蓄热器的储热材料,通过CFD软件分析相变材料在相变蓄热器内的固-液变化特性,并解释相变蓄热器在蓄放热时出现的热积累现象。此外,分析介质在不同入口温度条件下相变蓄热器的充放热完成时间,研究表明充热温度在140℃及以上、放热温度在95℃及以下时,该材料表现出优异的蓄放热特性,结果表明船舶新风预热系统加装套管式相变蓄热器的可行性。 展开更多
关键词 相变材料 热利用 防冻 蓄热器
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矿业系统工程60年发展与展望 被引量：17
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作者 王家臣 刘云熹 +1 位作者 李杨 王蕾 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期261-279,共19页
矿业是以安全高效绿色开发和清洁高效低碳利用矿产资源为目的行业,也是经济社会发展的基础行业。为了使矿业开发更加经济、考虑的因素更加全面、设计和开发过程更加优化,20世纪50年代末期,将运筹学和计算机技术引入到了矿业工程,形成了... 矿业是以安全高效绿色开发和清洁高效低碳利用矿产资源为目的行业,也是经济社会发展的基础行业。为了使矿业开发更加经济、考虑的因素更加全面、设计和开发过程更加优化,20世纪50年代末期,将运筹学和计算机技术引入到了矿业工程,形成了矿业系统工程这一新的学科分支。早期的矿业系统工程主要是以采矿生产过程优化和计算机在矿山设计、采掘计划编制、信息处理、应用软件开发为主,且多以露天矿为研究对象。近年来矿业系统工程研究紧密结合大数据、人工智能、网络技术等,在矿山信息网络构建、运销系统、智能开采、设备管理、安全管理等方面取得了丰硕成果。详细阐述了矿业系统工程的起源和发展过程,并以运筹学和计算机在矿业中的应用国际会议(APCOM),尤其是已经举办的十五届全国矿业系统工程学术会议为脉络,客观地总结了矿业系统工程的发展过程和研究内容演变。以CNKI数据库为数据基础,通过聚类分析,研究了近20 a矿业系统工程的刊文量和研究对象及其变化。矿业系统工程的未来发展应聚焦于系统科学思想与现代采矿技术的结合,建立科学的系统及其边界,比如科学采矿系统、矿山全生命周期系统、智能矿山系统等八大系统,矿业系统工程的发展将更加注重数字化、智能化、可持续发展、信息化和自动化等方面的创新和应用,同时将不断拓展其应用领域,以实现矿业开发的最优化、高效化、绿色化和低碳化。 展开更多
关键词 矿业 系统工程 APCOM 发展趋势 智能开采
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基于优化PSO算法的电力储能设备运行异常检测方法
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作者 褚红飞 《电工技术》 2025年第18期103-104,108,共3页
鉴于电力储能设备的复杂性和运行环境多样性,其状态监测和异常检测至关重要,为此提出基于优化PSO算法的异常检测方法,优化PSO算法构建异常诊断模型,输入特征进行异常检测与判定。实验证明,该方法不仅可以提高异常检测的准确率,还可以增... 鉴于电力储能设备的复杂性和运行环境多样性,其状态监测和异常检测至关重要,为此提出基于优化PSO算法的异常检测方法,优化PSO算法构建异常诊断模型,输入特征进行异常检测与判定。实验证明,该方法不仅可以提高异常检测的准确率,还可以增强鲁棒性,实现电力储能设备运行异常的准确检测。 展开更多
关键词 电力系统 异常检测 电力储能设备 设备运行异常 优化PSO算法
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基于LFT-D复合材料的建筑模具成型优化研究
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作者 邱仕雄 程莲吉 +2 位作者 邱伟 李恒斌 杜文友 《模具技术》 2025年第3期105-113,共9页
建筑工程的稳定性直接影响整体工程质量,为提高建筑工程结构的稳定性,本文以建筑模板为研究对象,采用PA6+GF30%的LFT-D复合材料设计模具结构及冷却系统。通过分析冷却管道直径,计算冷却用时及管道与型腔表面的距离,优化模具工艺参数。... 建筑工程的稳定性直接影响整体工程质量,为提高建筑工程结构的稳定性,本文以建筑模板为研究对象,采用PA6+GF30%的LFT-D复合材料设计模具结构及冷却系统。通过分析冷却管道直径,计算冷却用时及管道与型腔表面的距离,优化模具工艺参数。结果表明,模具温度45℃、熔体温度215℃、注射时间8 s、保压时间10 s以及保压压力80 MPa的工艺参数组合为最优方案。固体接触面中,冷却过程中固体接触面的换热量呈下降趋势,且冷却液流体温度越高,换热量越低。液固接触面中,随着冷却液温度的升高,换热量逐渐降低,而当冷却液温度为40℃时,换热量表现出缓慢上升的趋势。此外,模具铸件的拉伸强度、弯曲强度和冲击韧性分别为203 MPa、 269 MPa、 32.5 kJ/m^(2)。在浇筑规程中,浇注时间、剪切速率、填充率分别为8.74 s、 4×10^(5)s^(-1)、 98.44%,优化后的模具成型工艺显示出最佳效果。 展开更多
关键词 建筑工程结构 LFT-D复合材料 物料模具 模具成型 工艺优化
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致密气井筒热流耦合高压气水两相温度场动态特性 被引量：2
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作者 刘春花 刘新福 +2 位作者 郝忠献 黄守志 李明 《机床与液压》 北大核心 2024年第22期162-167,共6页
分析井筒气水两相管流温度的动态分布对保障致密气井连续稳定安全开采和实现智能计产具有重要意义。综合井筒流体、油管、环空、套管、水泥环和地层之间热流耦合传热,将井筒流体的焓、焦耳-汤姆逊系数、温度梯度、传热速率等热力学和两... 分析井筒气水两相管流温度的动态分布对保障致密气井连续稳定安全开采和实现智能计产具有重要意义。综合井筒流体、油管、环空、套管、水泥环和地层之间热流耦合传热,将井筒流体的焓、焦耳-汤姆逊系数、温度梯度、传热速率等热力学和两相流动力学进行统一,提出适用于致密气井筒气水两相流态温度场分布预测方法,从而通过数值模拟和井场测试更全面和准确地分析致密气井筒温度分布随产量、管径、地层温度、导热率等动态变化情况。结果表明:在气水两相流热耦合作用下,提高致密气井产量、缩小油管内径、提升地层温度和降低地温梯度会增大井筒内单位质量流体承载的热量,并有助于井筒保温和有效抑制水合物的生成,且深井处井底温度的影响较大;改变油管、环空和套管以及水泥环导热率会影响井筒传热系统的总热阻、松弛距离与无因次时间,并改变井筒整体温度的分布;与产量和地层温度相比,总传热系数对井筒温度的影响较小。 展开更多
关键词 智能计产 致密气井 气水两相流 热流耦合 温度场分布
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基于光纤感测的急倾斜煤层采动围岩变形特征研究 被引量：1
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作者 王毅 杜文刚 +1 位作者 张丁丁 袁强 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1327-1333,1344,共8页
将分布式光纤传感技术应用于急倾斜煤层采场围岩变形及应力分布特征物理相似模型试验,通过在模型中沿煤层倾向布置传感光纤与沿煤层底板铺设压力传感器,实时监测模型内部变形场与应力场,并结合数值模拟分析了急倾斜煤层顶板应变分布及... 将分布式光纤传感技术应用于急倾斜煤层采场围岩变形及应力分布特征物理相似模型试验,通过在模型中沿煤层倾向布置传感光纤与沿煤层底板铺设压力传感器,实时监测模型内部变形场与应力场,并结合数值模拟分析了急倾斜煤层顶板应变分布及演化特征。结果表明:工作面上部区域应力值小于下部和中部区域,中部区域应力值最大;随工作面推进,采空区底板应力逐渐释放,应力值不断降低,采空区两侧边界煤柱下方煤层底板应力逐渐升高,且中、下部采空区底板应力恢复程度显著高于上部底板;沿煤层倾向布置的光纤应变曲线呈三段分布,具有前后2处应变波峰区及采空区对应的中部波谷区,前波峰远高于后波峰;工作面中上部顶板变形程度大于下部顶板;数值模拟与光纤检测结果一致,均表现出中上部顶板变形显著大于下部。研究弥补了物理相似模型试验监测手段短板。 展开更多
关键词 相似模拟试验 急倾斜煤层 底板应力 变形监测 光纤传感
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