煤矿电气论文范文大全通用5篇思维导图

本文结合云南省省院省校科技合作项目"个旧锡矿深部与*成矿预测及矿山增储研究"(编号：2000YK-05)的科研选题,主要完成了个旧组地层和玄武岩剖面的实测研究；个旧组及区域地层、玄武岩与花岗岩的岩石学、岩石化学、地球化学分析及区域地质综合研究；矿床地质特征、矿石矿物学和组构学研究；岩(矿)石的微量元素、稀土元素、稳定同位素地球化学和流体包裹体等的系统研究工作,获得了如下的主要成果和认识： ①首次全面系统地研究了个旧矿区的非花岗岩成矿作用.研究表明,在个旧矿区,除了存在传统观点认为的燕山晚期花岗岩成矿作用外,至少还存在印支中晚期海底基性火山-沉积成矿作用和印支中晚期海底喷流热水-沉积成矿作用,取得了该区成矿理论上的突破.

随着对本安电路的研究深入,新的研究对象与内容不断出现,为理顺其与原有系统的关系,融入原有系统的概念体系,论文针对本安防爆系统的结构体系在原有基础上进行了重新整理,由此引出一次本安电源、二次本安电源、前端保护模式、后端保护模式以及火花放电的自然放电模式和截止放电模式等概念,并对其结构、特性、等方面进行了详细的说明与探讨.

建立了LC型和CL型复合电路自然放电模式时在开路与短路两种状态下的数学模型,并研究了不同电气参数下的火花能量及功率的变化规律,结合仿真得出：在振荡及非振荡情况下,增大电感量,火花电流、火花功率及火花能量都有所减小,并且延迟了火花电流达到峰值的时间,有利于提高安全性能,且大电感非振荡情况较振荡情况更有利于安全性能.另外,还分析了EC电路的火花放电特性,研究电源电势对火花放电的影响,并根据能量等效原则将其等效变换为一简单电容电路,便于应用现有的火花点燃曲线进行非爆炸性评价.

基于数理推导的方法建立了电容电路及CL复合电路火花放电数学模型,研究截止放电模式下本质安全开关电路火花放电机理及规律,定量分析截止时间等电气参数对本安电路安全性能的影响.研究发现截止放电模式与自然放电模式在火花放电规律方面有显著的差异：对于电容电路,在自然放电模式下,火花能量最终达到稳态,稳态时火花放电能量与电容值的大小成正比；而在截止放电模式下,火花能量与电容值的大小近似成指数变化.随电容量趋于无穷大,火花放电能量趋向于一个稳态值.对于CL复合电路,在自然放电模式下,增加电感值,火花功率上升到最大值的时间延长,同时最大值减小,火花能量最终达到稳态,稳态时火花能量与电感量无关.而在截止放电模式下,增加电感值,火花功率最大值的时间不变,但最大值减小,火花能量随着电感值的增大而单调减小.最后采用实验验证的方式对本安特性分析研究的结论进行验证.

通过分析影响火花放电能量的因素,提出了提高本安电源容量的方法,通过提高开关频率、缩短截止时间、采用虚拟软开关等方法提高本安电源功率.并将此方法应用到实际本安电源设计中,现已通过中煤科工集团上海研究院检测中心的认证.

设计了一款适用于大功率本安电源的截流自恢复保护电路结构及实现方法,并选取反激式三电平拓扑研制了本安型开关电源样机,通过仿真及实验分析,该电源的各项指标均达到设计要求.

矿用救援机器人是一种辅助或替代矿山救护队员进行灾区环境探测和搜救工作的应急救援装备,其应用可以有效地加快搜救速度,及时发现被困矿工,快速定位遇难人员,减少人员伤亡.煤矿井下空间狭小、地形复杂,尤其是煤矿事故后,矿用救援机器人的作业环境和作业对象是变化的、未知的非结构化环境；此外,煤矿井下通信条件极差,特别是煤矿事故后,矿井通信系统遭到破坏,而应急通信系统带宽有限,难以满足矿用救援机器人遥操作的要求.因此,要求矿用救援机器人是一种具有环境认知、行为决策、运动控制等能力的智能移动机器人,以保证其在恶劣环境中正常运行.矿用救援机器人关键技术主要有适用于煤矿事故后复杂危险环境的移动平台、矿用救援机器人智能控制系统以及三维环境建模和识别三个方面.本文主要围绕这三方面开展研究工作.

（1）从履带行驶机构的接地压力、行驶动力学、转向动力学和越障机理四个方面对履带式机器人移动平台的设计原则进行了总结.通过对履带行走机构的运动学、行驶动力学研究,确定了履带移动平台的驱动形式,以及履带行驶机构直线行驶时的平地行驶、斜坡及不同地面行驶时所需的驱动力矩.研究了双电机独立驱动履带行驶机构的转向动力学,考虑电气制动和机械制动作用下的,不同转向半径时,两侧履带驱动速度和驱动转矩的关系.并通过研究凸台、壕沟、台阶三种典型障碍的越障机理,确定了履带行驶机构外形尺寸的设计原则.

（2）为了满足平地高速度和爬坡大扭矩两种工况的需求,按照履带式机器人移动平台的设计原则,设计了带有自动变速的移动平台.根据履带行驶机构动力学计算,1m/s平地运动时和60%坡度时所需要的扭矩比为1:5,因此在驱动电机和减速器之间加入具有1和5两种速比的变速器,且可以根据指令进行变换.自动变速器采用行星轮组形式,其结构紧凑,效率高；通过电磁制动器和电磁离合器使行星轮组的三个部件进行组合,实现空挡、速比1、速比5三个档位的调节.减速采用谐波齿轮减速器,其体积小,结构紧凑,速比范围大,因此将其与驱动链轮结合为一个整体.将履带行驶机构、驱动链轮、防爆驱动电机、自动变速器装配为模块化履带单元.将左右履带单元、防爆机身通过空间连杆平衡机构连接形成矿用救援机器人移动平台,通过虚拟装配,验证各部件尺寸设计合理.

（3）通过在机械动力学仿真软件RecurDyn环境中利用高速履带HM模块建立矿用救援机器人移动平台虚拟样机.设定了履带部件间相互作用力模型,并确定了接触力和销轴轴套力参数.通过在平地和斜坡两种地形上的运动仿真,计算得到的驱动转矩与理论计算值接近,验证了带有变速器移动平台能够满足最大速度和爬坡扭矩的驱动性能要求.通过凸台、壕沟、连续台阶越障仿真试验,证明该移动平台的越障能力满足要求.

（4）将被动适应式空间平衡连杆机构与履带行驶机构相结合,根据对角线对称布置和中心线对称布置两种空间平衡连杆机构,分别设计了两种矿用救援机器人悬架.通过基于多刚体运动学的理论分析和运动仿真试验证明所设计的两种矿用救援机器人悬架平衡机构均具有差动性能,相比于采用中心对称的空间平衡连杆机构,采用对角线对称的空间平衡连杆机构设计的悬架平衡机构还具有线性均化能力.

（5）研究了基于惯性测量单元轨迹跟踪原理和无迹卡尔曼滤波的推导,通过无迹卡尔曼滤波对惯性测量单元的数据进行滤波,减小基于惯性测量单元运动轨迹跟踪的误差；然后通过轨迹跟踪试验,使用Optotrak三维运动捕捉系统获取机器人实时运动轨迹,与基于捷联惯导系统的运动轨迹推算结果进行比较,证明该方法可以有效地对移动平台进行运动轨迹跟踪.

（6）在分析矿用救援机器人行驶动力学的基础上,将防爆电池组的重量和体积对动力系统的影响考虑进去,建立了机器人动力系统模型.根据该模型,确定了续航时间长、整机重量小目标函数和12个决策变量,根据机器人的动力性能要求确定了5个约束条件,从而建立了矿用救援机器人动力系统参数匹配多目标优化模型.使用了多目标粒子群优化算法,确定了其动力系统参数匹配合理的区间.根据其取值区间,进行了实例计算,确定一种续航时间长、整机重量小的动力参数匹配方案,总重量降低了,续航时间增大了1倍,从而有效地解决了矿用救援机器人动力系统参数匹配问题.

（7）总结了三维机器视觉环境距离信息的获取方法.以点云库作为工具,研究了基于深度图像的边界提取；研究了基于深度图像的NARF关键点的提取,通过试验确定了基于NARF关键点提取算法的最佳参数；研究了基于NARF点的FPFH描述子方法；并基于FPFH描述子实现两幅点云图的初始配准,然后以ICP算法实现两幅点云图的精确配准,经过多幅点云图的两两匹配环境的三维建模.该方法基于深度图像实现环境三维建模,不需要其他辅助信息参与建模,适用于矿井低照度环境下使用.

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矿山电气引用文献:

近年来,我国煤矿时常发生重、特大瓦斯爆炸事故,目前我国国内预防瓦斯爆炸事故,最主要的策略是采用工程技术手段来解决物的不安全状态这个事故的直接原因,而解决事故另一个直接原因人的不安全动作的研究较少,主要做法是密集的安全检查,检查到员工的不安全动作后采取处罚、制止等严厉措施,称为"即时"解决方法,但"即时"纠正的效果持续时间很短,很难建立安全生产长效机制.研究数据表明,瓦斯矿井占全国煤矿总数的70%以上,煤矿瓦斯事故占煤矿事故总数的35%以上,在重特大瓦斯爆炸事故中,瓦斯矿井的瓦斯爆炸事故占瓦斯爆炸事故总数的42%以上,因此,专门研究瓦斯矿井的瓦斯爆炸事故有其必要性和现实意义.本文针对易导致瓦斯爆炸事故发生的不安全动作这一难题,采用统计分析方法和理论分析方法相结合的综合研究方法,对瓦斯矿井瓦斯爆炸事故发生机理、基于人为失误的瓦斯爆炸不安全动作类型、关键不安全动作的预防与控制措施进行了研究,获得以下主要研究成果:(1)瓦斯爆炸主要有三个条件,一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和爆炸所需要的氧气.统计分析得知人因因素在我国所有煤矿重大事故的直接原因中占,在重、特大瓦斯爆炸事故中占.人因因素在矿井作业、生产过程中实际表现为人的行为控制失当,即人的不安全动作.个人不安全动作包括两方面:作为事故直接原因之一的事故引发者引发事故瞬间的具体动作,称为一次性不安全行为,作为事故间接原因,即产生事故直接原因的习惯性不安全行为,可以是安全知识、安全意识和安全习惯三项中的一项或者几项.利用行为安全"2-4"模型分析了84起瓦斯爆炸事故,建立了瓦斯矿井瓦斯爆炸事故的不安全动作库.基于引起煤矿瓦斯爆炸事故的不安全动作和不安全物态,对导致瓦斯爆炸事故的原因进行了统计分析,得出造成井下瓦斯积聚和可能引起瓦斯爆炸的火源分别有三十二种和二十七种,其中瓦斯集聚的多发地点为采煤工作面、掘进工作面和采空区.造成瓦斯集聚的不安全动作和不安全物态有:煤与瓦斯突出、瓦斯喷出、盲巷瓦斯积聚等.井下点火源有:静电火花、冒顶岩石撞击产生火花、放炮火花等.(2)基于人为失误和组织管理理论将瓦斯矿井导致瓦斯爆炸的不安全动作划分为技能型不安全动作(skilled-based unsafe act)、决策型不安全动作(decision-based unsafe act)、认知型不安全动作(perceptual unsafe act)和违规型不安全动作(violation unsafe act)四类.通过对84起事故案例中的不安全动作统计分析,得到:①技能型不安全动作共发生59次,其中封孔不使用水炮泥、放炮未检验施工炮孔是否合格、局部通风机安装位置错误、随意开停局部通风机和"一风吹"排放瓦斯发生的次数排在前五位,②决策型不安全动作共发生15次,其中未处理无风区域、未及时将受风流短路影响区域停电撤人、无计划停电致主要通风机和局部通风机停转停风和对采空区火区未采取有针对性的防灭火措施加以控制发生的次数排在前四位,③认知型不安全动作共发生40次,其中敲打撞击拆卸矿灯、未及时延接风筒(风筒距离掘进迎头过远)、放炮时未使用矿用乳胶*、井下检修作业时使金属发生碰撞产生火花和随意开启风门使得风流短路发生的次数排在前五位,④违规型不安全动作共发生190次,超过前三类动作的总和,其中作业前未检测瓦斯浓度、未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度、超层越界乱采滥挖、工作面处于无风或微风状态下工作和检测得瓦斯超限未及时停电撤人发次的频次排在前五位.(3)统计分析了不同类型员工的不安全动作,对瓦斯事故不同员工类型的不安全动作进行了识别和归类,得出瓦斯煤矿导致瓦斯爆炸事故相关的9类员工的不安全动作.井下电气作业人员共有8种不安全动作,其中"给无风区域电气设备送电"和"带电检修电气设备"发生次数最多,井下爆破作业人员共有10种不安全动作,其中"封孔不使用水炮泥"发生次数最多,通风作业人员共有16种不安全动作,其中"工作面处于无风、微风状态下工作"发生次数最多,瓦斯检查作业人员共有10种不安全动作,其中"作业前未检测瓦斯浓度"发生次数最多,,安全检查作业人员共有6种不安全动作,其中"未及时检查和处理盲巷及报废巷道"发生次数最多,运输操作作业人员共有5种不安全动作,其中"拉拽带电电缆"发生次数最多,采掘操作作业人员共有16种不安全动作,其中"违章进入无风作业地点"发生次数最多,中基层管理人员共有6种不安全动作,其中"井下吸烟"发生次数最多,高层管理人员共有8种不安全动作,其中"超层越界、乱采滥挖"发生次数最多.同时,对共性类不安全动作做了定义并归类得9种共性不安全动作,分别是:进入无风作业地点作业、停风停电后继续作业、无安全措施进入密闭作业、进入采空区作业、在瓦斯超限区继续作业、随意关停局部通风机、随意开启风门、操作设备工具时使金属发生摩擦撞击、拉拽带电电缆,且共性不安全动作中的违规型不安全动作多于其他三类动作类型.(4)根据灰色理论和熵理论,建立样本矿井不安全动作的灰熵综合评价模型,根据综合评价模型可知,评价结果越大,说明该分类中此种不安全动作重要程度越高,属于该类型矿井的关键动作.依据所得的综合关联值的大小进行排序,该顺序为各指标序列的相对优劣顺序,可以用来评估该类型矿井和其他矿井安全水平的差距,为同类型矿井避免瓦斯爆炸事故提供了重要依据.对样本中84起瓦斯爆炸事故的不安全动作进行统计分析并计算综合关联值,取每类数值较大的5个不安全动作进行排序,得到以下结论:大型矿井中的不安全动作主要有:作业期间未检查作业地点瓦斯浓度,炮孔未使用水炮泥填堵,检测得瓦斯超限但未停电、撤人,未执行"一炮三检"制度和拉拽带电电缆,中型矿井中的不安全动作主要有:作业前未检测瓦斯浓度,未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,密闭施工质量不合格,对于井下长期存在的采空区火区未采取有针对性的防灭火措施加以控制,对工作面存在瓦斯富集的断层破碎带安全隐患没有检查到位,小型矿井中的不安全动作主要有:未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,作业前未检测瓦斯浓度,井下吸烟,掘进工作面未安装局部通风机或未通风,微型矿井中的不安全动作主要有:检测得瓦斯超限未及时停电、撤人,作业前未检测瓦斯浓度,放炮时封孔未使用水炮泥,未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度和超层越界、非法组织生产,乡镇煤矿中的不安全动作主要有:进入微风、无风地点作业,作业前未检测瓦斯浓度,放炮时封孔未使用水炮泥,检测得瓦斯超限未及时停电、撤人和未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,国有地方煤矿中的不安全动作主要有:进入微风、无风地点作业,未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,放炮时封孔未使用水炮泥,井下吸烟和井下停风未及时通知停工撤人,国有重点煤矿中的不安全动作主要有:未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,作业前未检测瓦斯浓度,使用带有明接头的煤电钻,超层越界、乱采滥挖和放炮时封孔未使用水炮泥,山西的不安全动作主要有:封孔不使用水炮泥,作业前未检测瓦斯浓度,未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,进入微风、无风地点作业和使用电缆带有明接头的煤电钻,黑龙江的不安全动作主要有:封孔不使用水炮泥,未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,进入微风、无风作业地点,未及时延接风筒,风筒距离掘进迎头过远和随意拆除密闭,进入密闭内无风掘进作业,河南的不安全动作主要有:未处理无风区域,检测得瓦斯超限未及时停电、撤人,电工带电检修电气开关,导致电缆短路产生火花,放明炮和未安设通风设施,陕西的不安全动作主要有:漏检作业地点瓦斯浓度,超层越界、乱采滥挖,停风停电的情况下未及时撤出井下人员,风筒长度不够未及时延接风筒,距离迎头过远和放炮时没有使用水炮泥封孔,内蒙古的不安全动作主要有:作业前未检测瓦斯浓度,拉拽带电电缆(电缆被拉出短路产生电火花),作业时未及时处理井下顶板冒落巷道,局部通风机安装位置错误和未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度,贵州的不安全动作主要有:掘进工作面迎头未及时延接风筒,未安设通风设施,局部通风机安装位置错误,使用明接头爆破母线和敲打、拆卸矿灯,辽宁的不安全动作主要有:放炮时没有使用水炮泥封孔,排放瓦斯没有制定措施,裸露爆破,采掘工作面未实现独立通风和爆破作业未执行"三人连锁"和"一炮三检"制度.(5)针对上述研究成果,提出了关键不安全动作预防和控制建议.为了控制和预防关键不安全动作的发生,首先应对企业员工及领导人员进行必要的职业技能、安全知识、安全意识等方面的培训.且针对不同类型的关键不安全动作,还建立了针对性的控制方法.在技能型不安全动作的统计分析过程中,"封孔不使用水炮泥"这个动作发生的频次最多,达到20次,"放炮未检验施工炮孔是否合格""局部通风机安装位置错误"和"随意开停局部通风机"发生的频次都是5次.针对这些不安全动作可以采用视频教学法和应用虚拟现实的方法来控制.在认知型不安全动作的统计分析过程中,"敲打、撞击、拆卸矿灯"这个动作发生的频次最多,达到6次,"未及时延接风筒,风筒距离掘进迎头过远"发生5次,"放炮时未使用矿用乳胶*"发生的频次是4次.针对这些不安全动作可以采用课堂讲授法和观看三维动画的方法来控制.在违规型不安全动作的统计分析过程中,此类动作发生的频次明显比其它三类都多,其中"作业前未检测瓦斯浓度"发生的频次最多,达到32次,"未执行‘三人连锁’和‘一炮三检’制度"发生28次,"超层越界、乱采滥挖"发生过16次,"工作面处于无风、微风状态下工作"发生过15次,"检测得瓦斯超限未及时停电、撤人"发生过12次.针对这些不安全动作可以采用亲情教育模式和学习案例视频的方法来控制.对决策型不安全动作的统计分析过程中发现,此类动作发生的频次比认知型、违规型和技能型不安全动作发生的频次都要少,其中"未处理无风区域"这个动作发生的频次最多,达到6次,"未及时将受风流短路影响区域停电撤人"和"无计划停电致主要通风机和局部通风机停转,停风"发生的频次都是2次.针对这些不安全动作,可以通过对企业高层管理人员采取提升决策能力进行培训来预防和控制.

以电气传动驱动的矿山牵引电机车作为矿山广泛使用的一种重要运载工具,其工作环境复杂,供电可靠性低,运行轨道条件差,超载现象突出.因此,矿山牵引电机车需具有大力矩起动、调速平稳、运行可靠、过载能力突出和抗干扰能力强等优越性以满足矿山牵引的要求.

我国矿山牵引电机车大多采用直流串励电动机作为牵引电动机.伴随着电力电子技术、微电子技术、控制理论和信息技术的不断发展,各类电气传动系统正在越来越多的被国内外学者和工程技术人员开发与研究,交流异步电动机调速技术日趋成熟,交流异步电机在矿山牵引领域正逐步取代直流电机.

异步电动机的控制方法可分为基于稳态模型和基于动态模型两种.基于稳态模型的控制方法主要采用转速开环变压变频控制,系统结构简单,成本较低,但调速性能较差；基于动态模型的控制方法主要是矢量控制和直接转矩控制,系统结构复杂,调速性能优越,能够满足高性能控制要求.论文以矿山牵引电机车为研究对象展开研究,主要的研究工作如下：