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矸石电厂粉煤灰喷浆材料的研究

矸石电厂粉煤灰喷浆材料的研究

作者：高尚勇西安科技大学

学位级别：硕士

煤炭是我国的主要能源之一,但在开采过程中带来许多经济、环境问题。利用煤炭开采中产生的煤矸石发电是变废为宝、解决污染的有效途径。但是,煤矸石燃料中灰分较高,燃烧产生的粉煤灰量相当于燃煤电厂的2倍,且其品质低于国家建材标准的... 详细信息

煤炭是我国的主要能源之一,但在开采过程中带来许多经济、环境问题。利用煤炭开采中产生的煤矸石发电是变废为宝、解决污染的有效途径。但是,煤矸石燃料中灰分较高,燃烧产生的粉煤灰量相当于燃煤电厂的2倍,且其品质低于国家建材标准的三级灰标准,难以高效利用,给煤矿企业造成沉重的经济和环境负担。如果将这种劣质粉煤灰经活化处理,用于制备喷浆材料,就近用于煤矿井巷围岩与顶板的固化与支护,可以显著地降低掘进成本,解决粉煤灰堆放问题,实现循环经济。通过粒度分析、化学分析、扫描电镜和X射线衍射分析等手段研究了黄陵矸石电厂粉煤灰的理化性能。与燃煤电厂粉煤灰相比,矸石电厂粉煤灰的颗粒较粗,由大量的多孔玻璃体、不定形碳粒和少量晶体组成,球形颗粒很少,晶相主要为石英、莫来石等;化学成分主要是SiO、AlO、CaO和FeO,且属于低钙灰,烧失量和需水量较大,品质低劣,应用受限。通过胶砂强度实验,研究了工业级硫酸钠、生石灰、二水石膏的单掺及其复合掺加对矸石电厂粉煤灰的活化效果。结果表明,活化效果:硫酸钠>生石灰>二水石膏;且复合活化效果更好,其中,对试样早中期强度影响最大的是生石灰,硫酸钠次之,对后期强度影响最大的是硫酸钠,生石灰次之。最终确定活化剂的最佳配合比为CaO(4%)、NaSO(3%)、二水石膏(0.7%)。将活化后的矸石电厂粉煤灰用于制备煤矿井巷支护的喷浆材料,研究了沙的含泥量、胶沙比、粉煤灰掺量、质量浓度及外加剂等因素对其工作特性和抗压强度的影响规律。确定了喷浆材料质量配比为:水泥:粉煤灰:河沙:水=1:9:5:6.1,聚羧酸型减水剂1.0%,葡萄糖酸钠型缓凝剂0.05%,铝酸钠型速凝剂4.5%,硫酸钠型早强剂2.7%。新拌料浆稠度、流动度、泌水率及凝结时间等性能均符合管输要求,粘聚性和保水性较好;脱模后的试件8 h、3 d和28 d抗压强度分别能达到0.4 MPa、1 MPa和2 MPa以上,270 d强度达到5 MPa以上。因此,矸石电厂粉煤灰喷浆材料的工作特性和抗压强度均能满足矿井支护要求,且成本低、绿色环保,能带来经济、环境和社会等多方面的效益。采用旋转粘度计研究了减水剂和缓凝剂的种类和掺量对喷浆材料流变参数的影响规律。各料浆试样的剪切应力与剪切速率呈线性正相关,符合宾汉流体模型;塑性粘度随剪切速率的增大而减小,最终趋于稳定;屈服应力与塑性粘度随减水剂、缓凝剂掺量的增加而不断降低,最后趋于稳定,表明减水剂与缓凝剂在使用中均存在饱和掺量。采用FLUENT对喷浆材料的管输过程进行了数值模拟,研究了管道倍线为2.6条件下的料浆的管道入口流速对速度分布、压力分布及沿程阻力损失等参数的影响规律,并结合理论和模拟计算得出自流输送与泵送的临界流速为1.5 m/s,确定了喷浆材料采用自流输送方式是可行的。矸石电厂粉煤灰喷浆材料的应用降低了矿井掘进与支护成本,为解决矸石电厂粉煤灰的堆放与污染问题提供了可行的途径,对循环经济、生态保护和社会可持续发展具有重要意义。

关键词：矸石电厂粉煤灰活化喷浆材料数值模拟循环经济

三相交流异步电机在汽车电动助力转向系统中的应用研究

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三相交流异步电机在汽车电动助力转向系统中的应用研究

作者：高尚勇重庆大学

学位级别：硕士

为顺应汽车向节能环保“绿色”主题方向的发展,汽车助力转向系统渐渐地由液压助力转向向电动助力转向发展。尤其是随着21世纪的清洁汽车—电动汽车的发展,电动助力转向技术受到越来越多的重视。近一二十年来国内众多院校、科研机构大多... 详细信息

为顺应汽车向节能环保“绿色”主题方向的发展,汽车助力转向系统渐渐地由液压助力转向向电动助力转向发展。尤其是随着21世纪的清洁汽车—电动汽车的发展,电动助力转向技术受到越来越多的重视。近一二十年来国内众多院校、科研机构大多集中在以直流电机为助力电机的汽车电动助力转向系统来开展研究,对三相交流异步电机在汽车电动助力转向系统中的应用研究很少。直流电机在满足高性能电动助力转向性能要求的同时存在一些不易克服的困难,如有刷直流电机的炭刷寿命问题和无刷直流电机的转矩脉动问题,因此国外已经有一款中高级车型装配有基于三相交流异步电机的EPS系统。为了弥补国内在此存在的空白,论文开展了基于三相交流异步电机的汽车电动助力转向系统的研究。虽然国内已经有相关的研究但是主要方向或是对三相交流异步电机汽车电动助力转向系统试验台进行了分析和研究,或是使用交流220V的三相交流异步电机做近似研究,还未见论文中采用额定电压为8V的低电压大电流三相交流异步电机(我们已经国产化)做EPS驱动系统研究、EPS控制系统研究和EPS用三相交流异步电机外特性研究的相关文献。驱动系统硬件设计中,主控制芯片采用的是飞思卡尔公司电机数字控制专用芯片MC56F8346。由于汽车电动助力转向系统由车载12V蓄电池供电,这种低压大电流的三相交流异步电机的驱动系统是设计中最具挑战性的部分,在国内汽车电动助力转向系统的工程中也未见报道。驱动系统的软件设计中包含:电机矢量控制、电磁转矩的随动控制、故障保护控制和CAN通讯模块等等,这些控制算法都是为了实现EPS的助力控制,回正控制和阻尼控制。该论文完成了汽车电动助力转向系统中的异步电机矢量控制,并实现了助力控制。论文中首先通过对三相交流异步电机作为汽车电动助力转向系统的助力电机的控制方法进行理论推导和分析,提出了交流转矩伺服系统应用于汽车电动助力转向系统中的基本控制方案,并通过Matlab仿真和相应的电机控制试验进行了验证。之后,重点介绍了驱动系统的方案和控制系统的软件实现方法。最后,针对这种低压交流异步电机的外特性进行试验和分析,取得了大量的试验数据,证明了控制算法和电机驱动控制器硬件能满足车用的要求。

关键词：电动助力转向三相交流异步电机力矩控制 Matlab仿真飞思卡尔

基于软件的多链路移动通信服务质量仿真测试平台研究

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铁道通信信号 2022年第3期58卷 56-59页

作者：刘畅高尚勇蒋志勇中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所中国铁道科学研究院集团有限公司国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081

提出了一种基于软件的多链路移动通信服务质量仿真测试平台设计,阐述了其实现原理和工作流程。该仿真测试平台可在实验室中为被测系统提供接近于现场动态条件下的多链路网络环境,可大幅降低多链路相关设备和算法的测试难度和成本,提高... 详细信息

提出了一种基于软件的多链路移动通信服务质量仿真测试平台设计,阐述了其实现原理和工作流程。该仿真测试平台可在实验室中为被测系统提供接近于现场动态条件下的多链路网络环境,可大幅降低多链路相关设备和算法的测试难度和成本,提高研发效率。为铁路移动通信领域即将面临的专网、公网融合应用难题的研究,提供了更加便利的测试条件。

关键词：智能化多链路通信服务质量网络仿真流量控制

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一种新型列尾设备的硬件开发方案探讨

铁道通信信号 2022年第2期58卷 44-48页

作者：李月明窦垭锡高尚勇中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081

既有列尾设备是通过检测列车风管尾部风压来提醒司机判定列车的完整性,其应用存在局限性,为此提出一种新型列尾设备。在列车风管尾部风压采集的基础上,增加基于北斗卫星的位置和速度信息的实时采集,并将采集到的信息周期性上报给ATP车... 详细信息

既有列尾设备是通过检测列车风管尾部风压来提醒司机判定列车的完整性,其应用存在局限性,为此提出一种新型列尾设备。在列车风管尾部风压采集的基础上,增加基于北斗卫星的位置和速度信息的实时采集,并将采集到的信息周期性上报给ATP车载设备,配合ATP车载设备完成列车完整性检查。其中风压采集和与ATP车载设备数据交互能够满足SIL4级的设计要求,保证了新型列尾设备的可靠性和可用性,提高了数据传输的安全性。

关键词：列车尾部装置设备架构硬件构成功耗开发

基于匿名代理签名的LTE-R车-地无线通信安全认证方案

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铁道学报 2020年第3期42卷 76-84页

作者：王宇张文芳王小敏蔺伟高尚勇吴文丰西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081

针对铁路下一代移动通信系统LTE-R的车地无线通信实体认证安全漏洞及认证效率问题,提出了基于匿名代理签名的车-地无线通信安全认证方案。该方案针对3种认证场景分别设计了注册认证协议、初始认证协议和重认证协议,通过引入匿名代理签... 详细信息

针对铁路下一代移动通信系统LTE-R的车地无线通信实体认证安全漏洞及认证效率问题,提出了基于匿名代理签名的车-地无线通信安全认证方案。该方案针对3种认证场景分别设计了注册认证协议、初始认证协议和重认证协议,通过引入匿名代理签名机制,实现了IMSI的机密性保护和MME的预认证功能,可抵抗中间人攻击、重放攻击和拒绝服务攻击。此外,本方案实现了认证信息的本地生成,有效提高了高速移动环境下频繁重认证的计算和通信效率,避免了认证向量耗尽而重启初始认证协议的问题。性能分析表明,本方案能够满足LTE-R系统车地认证对安全性和实时性的实际需求。

关键词： LTE-R EPS-AKA 认证匿名代理签名 IMSI保护

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矸石电厂粉煤灰基膏体充填材料研究

材料科学与工艺 2016年第3期24卷 80-84页

作者：陈杰刘永石莹黄庆享高尚勇西安科技大学材料学院西安710054 厦门天润锦龙建材有限公司福建厦门361027 西安科技大学能源学院西安710054

以矸石电厂粉煤灰为研究对象,通过化学分析、X射线衍射分析、扫描电镜等分析其理化特征的基础上,采用正交试验研究了以活化的矸石电厂粉煤灰为主要原料的膏体充填材料的输送性能和强度特性,并采用扫描电镜对膏体充填材料在不同龄期下的... 详细信息

以矸石电厂粉煤灰为研究对象,通过化学分析、X射线衍射分析、扫描电镜等分析其理化特征的基础上,采用正交试验研究了以活化的矸石电厂粉煤灰为主要原料的膏体充填材料的输送性能和强度特性,并采用扫描电镜对膏体充填材料在不同龄期下的微观结构进行了表征与分析.研究结果表明,灰胶比达到3∶1的充填材料料浆初始坍落度为200 mm,粘聚性和保水性好,静置泌水率3%,初凝时间大于5 h,符合泵送要求.充填材料脱模后的试件8 h能够自稳,3 d和28 d强度为1 MPa和10 MPa左右,满足采空区充填要求.采用活化的矸石电厂粉煤灰制备的膏体充填材料成本低、环保,能为矿区带来经济、社会和环境等效益.

关键词：膏体充填材料矸石电厂粉煤灰输送性能抗压强度循环经济