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深海采矿技术与装备研究进展及系统方案综述

机械工程学报 2023年第20期59卷 325-337页

深海底蕴藏着丰富的矿产资源,但因其赋存环境特殊,必须依赖专门的技术和装备才能开发利用。近年来新能源电池等对关键金属需求的迅猛增长,推动了深海采矿技术与装备的研究向商业化发展。回顾深海采矿技术和装备的研究进展,介绍近年来几... 详细信息

深海底蕴藏着丰富的矿产资源,但因其赋存环境特殊,必须依赖专门的技术和装备才能开发利用。近年来新能源电池等对关键金属需求的迅猛增长,推动了深海采矿技术与装备的研究向商业化发展。回顾深海采矿技术和装备的研究进展,介绍近年来几次大型深海采矿系统海试的情况。从深海矿产资源商业开采的视角,梳理对深海采矿技术和装备的功能要求和性能指标。以深海多金属结核商业开采为对象,分析商业生产要求下可能选择的采矿系统基本技术方案,梳理采矿船需具备的基本功能并估计其排水量及主要尺度参数,推荐采矿车采集装置和行走装置的结构形式并测算其尺度规模,分析大产能指标下气力提升方式可能遇到的问题,提出水力提升系统的初步设计及主要零部件的选用方案。通过对深海采矿技术与装备研究进展和商业开采系统基本方案的综合分析指出,管道水力提升已成为当前深海采矿系统的主流方案,海底采矿车的行走及定位导航技术研究取得了很大进展,水下提升系统等可以借鉴海洋油气工程的相关技术和装备,深海采矿技术与装备研究已达到开展商业采矿系统装备开发的水平,而尽量减小采矿作业对海洋环境的扰动成为了又一个重要的方向。

关键词：深海采矿装备采矿船深海采矿车水下提升

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深海多金属结核开采技术发展历程及展望

中国有色金属学报 2021年第10期31卷 2848-2860页

作者：康娅娟刘少军佛山科学技术学院机电工程与自动化学院佛山528000 中南大学深圳研究院深圳518000 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室长沙410083

深海多金属结核富含镍、钴、铜等新能源技术发展所需的金属,将其从数千米深海底开采出来需要依靠独特和高效可靠的开采技术和装备。本文全面总结了国内外深海多金属结核开采技术及装备的研究历程和发展现状。首先梳理了20世纪西方财团... 详细信息

深海多金属结核富含镍、钴、铜等新能源技术发展所需的金属,将其从数千米深海底开采出来需要依靠独特和高效可靠的开采技术和装备。本文全面总结了国内外深海多金属结核开采技术及装备的研究历程和发展现状。首先梳理了20世纪西方财团进行的深海多金属结核采矿海试系统,并分析了水力管道提升式采矿系统原型的技术和经济可行性;接着全面回顾了中、韩、印等深海先驱投资者对深海多金属结核采集及水下输送等关键技术的攻关;然后分析了深海多金属结核开采技术所面临的商业化和高环保要求的形势以及近期在这方面的发展动态及研究进展;并且系统地总结了中国深海多金属结核开采技术研究的发展历程。最后在此基础上,展望了深海多金属结核开采技术研究发展面临的机遇,以及在商业开采要求下,深海多金属结核开采系统可能的技术方案及其高可靠、高环保、高智能的发展趋势,为我国深海多金属结核得高效开采技术和装备的研究开发提供了参考价值和指导作用。

关键词：深海采矿多金属结核集矿技术水力输送采矿海试

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多级深海输送电泵叶轮径向不平衡力研究

机械工程学报 2021年第22期57卷 406-415页

作者：康娅娟刘少军姜永明佛山科学技术学院机电工程与自动化学院佛山528000 中南大学深圳研究院深圳518000 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室长沙410083 南方泵业股份有限公司杭州311107

针对我国自主研发的深海输送电泵运行在非设计工况下这一客观情况,其内部的非定常流体径向力可能会导致泵的振动甚至给整个采矿系统带来危害,目前还无法直接通过理论公式准确计算该径向力,故采用数值模拟的方法研究径向力的产生机理及... 详细信息

针对我国自主研发的深海输送电泵运行在非设计工况下这一客观情况,其内部的非定常流体径向力可能会导致泵的振动甚至给整个采矿系统带来危害,目前还无法直接通过理论公式准确计算该径向力,故采用数值模拟的方法研究径向力的产生机理及作用规律。通过输送电泵的水力性能试验验证了数值模拟方法的准确性,研究六级深海输送电泵内的压力分布云图以及各级泵内的流体径向力分布情况和产生机理。对比分析不同流量下两级深海输送电泵的径向力分布规律。结果表明,各级叶轮内的流体径向力均呈周期性规律变化,且越到末级规律性越强;各级叶轮内的流体径向力的变化周期均与叶轮的叶片数相关;在其他参数不变的情况下,流量越小,径向力越大,径向力的不平衡特征越严重。

关键词：深海输送电泵非定常流体径向力数值模拟水力性能试验

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大型概率筛筛箱动态特性分析及筛分性能评价

大型概率筛筛箱动态特性分析及筛分性能评价

作者：康娅娟湘潭大学

学位级别：硕士

机制砂作为新型绿色节能环保的建筑原料,获得了国家政策的大力推广及应用。概率筛是机制砂生产过程中的关键设备,用于对砂石颗粒进行分级处理。概率筛质量的好坏直接影响着机制砂的性能和产能。在概率筛的实际筛分作业过程中,长期经受... 详细信息

机制砂作为新型绿色节能环保的建筑原料,获得了国家政策的大力推广及应用。概率筛是机制砂生产过程中的关键设备,用于对砂石颗粒进行分级处理。概率筛质量的好坏直接影响着机制砂的性能和产能。在概率筛的实际筛分作业过程中,长期经受高频交变激振力的作用,容易发生侧板开裂、横梁断裂等问题。目前概率筛筛分性能的评价方法还存在着不足。针对这些问题,本文以中联重科股份有限公司自主研发的大型概率筛4GLS2530为研究对象,主要进行了以下几个方面的工作:1.在全面了解概率筛结构、工作原理的基础上,计算了相关的动力学参数,为后续的动态特性分析奠定基础。2.基于ANSYS软件对4GLS2530型概率筛侧板进行了模态分析,得到侧板的固有频率和模态振型。并以此为依据,对侧板结构进行改进。利用ANSYS15.0对改进后的4GLS2530型概率筛筛箱的进行模态分析,检验其筛箱是否会产生共振现象,然后对该概率筛进行了谐响应分析,检验其筛箱在交变激振力作用下的动态响应情况。3.在理论模态分析的基础上进行实验模态测试,基于LMS软件,采取多测点实验建模,对实验数据进行分析与处理,获得了4GLS2530型概率筛的固有频率和模态振型等动态特征,再分析比较实验模态与理论模态所得的结果。4.在研究概率筛结构性能的基础上,对概率筛的筛分性能也进行了研究。针对采用规定粒度计算筛分效率以评价多层概率筛筛分性能方法的局限性,提出分别采用规定粒度和分配粒度作为分级粒度计算筛分效率,进行多层概率筛筛分性能综合评价的方法。本论文利用振动测试技术和动力学理论分析,将理论建模与实验建模相结合的动态设计方法应用于大型概率筛的动态设计改进过程,改善了其动态特性,避免了结构共振,提高了其使用寿命,并提出了一种多层概率筛筛分性能综合评价的方法。为我国大型概率筛的设计与改进提供一条行之有效的途径,而且对其他类似的振动筛分机械的研究也具有重要的参考价值。

关键词：大型概率筛动态特性分析实验模态筛分性能

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深海开采矿浆泵水力管道提升理论与设计

中国有色金属学报 2021年第10期31卷 2953-2962页

作者：邹伟生李浩天康娅娟湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院佛山528000

水力管道提升系统是联系海底采矿车和水面采矿船的中间环节和海底矿石运输通道。本文对矿浆泵水力提升系统的关键技术和关键装备进行研究,提出了粗颗粒海底矿石浆体在提升管道中的流动模型和理论,并提出了具有通过粗颗粒、高扬程、轴向... 详细信息

水力管道提升系统是联系海底采矿车和水面采矿船的中间环节和海底矿石运输通道。本文对矿浆泵水力提升系统的关键技术和关键装备进行研究,提出了粗颗粒海底矿石浆体在提升管道中的流动模型和理论,并提出了具有通过粗颗粒、高扬程、轴向流、能回流特性的矿浆泵的高比转数混流泵型和技术以及矿浆泵放大流量、等功率设计理论,得到了试验室矿浆试验、海底矿石提升海上试验的验证,应用这些理论和技术对海洋矿产资源商业开采矿浆泵水力提升系统进行了改进。

关键词：海洋矿产资源水力提升系统粗颗粒浆体矿浆泵

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深海多金属结核商业开采水下垂直提升方案

中国有色金属学报 2021年第10期31卷 2938-2952页

作者：康娅娟王长伟刘少军邹伟生许怡赦佛山科学技术学院机电工程与自动化学院佛山528000 中南大学深圳研究院深圳518000 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室长沙410012 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 湖南开放大学网络与技术学院长沙410004

将多金属结核从数千米的海底提升到水面是采矿作业的关键环节。本文阐述了深海多金属结核商业开采对水下垂直提升系统的要求,总结了气力和水力两种提升方式的工作原理,研究了主要提升参数对系统的性能影响,从系统结构可靠性、经济性、... 详细信息

将多金属结核从数千米的海底提升到水面是采矿作业的关键环节。本文阐述了深海多金属结核商业开采对水下垂直提升系统的要求,总结了气力和水力两种提升方式的工作原理,研究了主要提升参数对系统的性能影响,从系统结构可靠性、经济性、能效指标、产能实现等方面全面分析了两种提升方式的优劣,通过对比认为,水力提升方式更适合深海多金属结核商业开采。在此基础上,开展了深海多金属结核商业开采水下垂直提升系统的设计研究,提出了提升系统基本技术方案。结合提升泵试验样机的清水试验和矿浆输送试验,验证了深海多金属结核商业开采水下垂直提升系统方案及设计方法的可行性。该研究为深海采矿技术和装备的研发提供了参考和指导。

关键词：多金属结核商业开采气力提升水力提升提升系统设计

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审计人员做好资产清查的建议

营销界 2020年第37期 78-79页

作者：康娅娟宁夏回族自治区烟草公司银川市公司

随着烟草企业的迅速发展,企业想要通过资产清查专项审计来对企业内部的资产进行清查,以确保财务资料能够真实地呈现。通过资产清查,能够了解到烟草企业资产质量情况,并且能够加强对于烟草企业的资产管理,使烟草企业的内部资产能够提升... 详细信息

随着烟草企业的迅速发展,企业想要通过资产清查专项审计来对企业内部的资产进行清查,以确保财务资料能够真实地呈现。通过资产清查,能够了解到烟草企业资产质量情况,并且能够加强对于烟草企业的资产管理,使烟草企业的内部资产能够提升使用效率。相对于外部审计人员而言,内部人员对于企业的真实情况更为了解,因此,在资产清查工作中,也更为高效。

关键词：审计人员资产清查工作建议建议措施

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同方期刊数据库

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基于信息掌握和利用视角的控制方法分析

中国科技经济新闻数据库教育 2022年第9期 162-166页

作者：康娅娟刘少军佛山科学技术学院机电工程与自动化学院广东佛山528000 中南大学机电工程学院湖南长沙410083

信息是控制的基础。对系统及环境信息的掌握和利用程度的不同构成了不同的控制方法。本文从信息掌握和利用的视角,比较反馈控制、最优控制、预见控制、模糊控制和鲁棒控制等不同控制方法的信息掌握要求和信息应用方法,分析各控制方法的... 详细信息

信息是控制的基础。对系统及环境信息的掌握和利用程度的不同构成了不同的控制方法。本文从信息掌握和利用的视角,比较反馈控制、最优控制、预见控制、模糊控制和鲁棒控制等不同控制方法的信息掌握要求和信息应用方法,分析各控制方法的基本原理、控制特点和应用目的,并以一个汽车主动振动控制系统为案例,介绍不同控制方法的设计工具及控制效果。通过这些分析和案例应用比较,提升控制理论学习过程中对不同控制方法的本质和特点及应用目的的认识和掌握。

关键词：信息控制方法教学方法主动振动控制

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多层概率筛筛分工艺性能评价方法研究

机械设计 2017年第1期34卷 66-70页

作者：康娅娟姚尧黄毅郭岗徐建华湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 国家混凝土机械工程技术研究中心湖南长沙410013

针对采用规定粒度计算筛分效率以评价多层概率筛工艺性能方法的局限性,提出分别采用规定粒度和分配粒度作为分级粒度计算筛分效率,进行多层概率筛工艺性能综合评价的方法。该方法利用最优法计算筛分物料产率,确定规定粒度和分配粒度,分... 详细信息

针对采用规定粒度计算筛分效率以评价多层概率筛工艺性能方法的局限性,提出分别采用规定粒度和分配粒度作为分级粒度计算筛分效率,进行多层概率筛工艺性能综合评价的方法。该方法利用最优法计算筛分物料产率,确定规定粒度和分配粒度,分别计算两种分级粒度下的筛分效率并进行比较。若两者相差较大,表明概率筛筛分性能没有得到最大程度的发挥,可通过调整筛分参数使得分配粒度和规定粒度尽可能接近,获取概率筛的最佳分级效果。最后,将此方法应用于中联重科机制砂概率筛2GLS2030工艺性能的评价,为产品后续改进提供了重要指导。

关键词：分配粒度规定粒度分配曲线筛分效率多层概率筛