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窄采区高产能露天煤矿工作线布置及发展方式优化研究

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重庆大学学报 2024年

作者：赵景昌王瀚澍侯鹏白润才任仕豪辽宁工程技术大学矿产资源开发利用技术及装备研究院辽宁工程技术大学矿业学院中煤平朔集团有限公司安家岭露天矿

以哈尔乌素露天煤矿为工程实例，针对其首采区工作线退回至矿权界内后，工作线长度变短、采区宽度变窄的特殊条件下，如何确保实现35 Mt/a原煤产能的问题，以技术可行性与经济合理性为原则，综合考虑工作线长度对生产剥采比、剥离物内... 详细信息

以哈尔乌素露天煤矿为工程实例，针对其首采区工作线退回至矿权界内后，工作线长度变短、采区宽度变窄的特殊条件下，如何确保实现35 Mt/a原煤产能的问题，以技术可行性与经济合理性为原则，综合考虑工作线长度对生产剥采比、剥离物内排运距、原煤产量规模等的影响，建立了以年剥离总费用最低为目标的工作线长度优化数学模型，确定了经济合理工作线长度为1 620～2 315 m，在此基础上，进一步结合哈尔乌素露天矿现有采掘设备生产能力和设备布置方案，分析确定了当工作线年平均推进度控制在400～515.25 m可行范围内时，使采掘设备生产能力充分发挥的工作线长度为1 820 m。基于此工作线长度，创新性地采用蒙特卡洛方法设计工作线形态，提出了3种满足工作线长度要求与年推进度限制的工作线布置与发展方式方案，在对3种方案进行模拟开采与工程推演的基础上，构建了基于各方案平均生产剥采比、剥离加权平均运距、原煤加权平均运距、剥离加权平均提升高差、原煤加权平均提升高差和平均最大推进度等6项关键指标的客观赋权法CRITIC-TOPSIS综合评价模型，对3种方案的评价结果表明，方案2与理想解贴近度最高，能够使哈尔乌素露天煤矿在采区变窄条件下以最佳技术与经济效益实现35 Mt/a的原煤产能目标。

关键词：露天煤矿窄采区高产能工作线布置与发展方式蒙特卡洛方法 CRITIC-TOPSIS综合评价模型

显微组织对TB17钛合金高周疲劳性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 529-536页

作者：商国强张晓泳王新南李超甘雪萍朱知寿周科朝中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室北京100095 湖南金天钛业科技有限公司湖南省高端装备特种钛合金工程技术研究中心湖南常德415001

对比研究了TB17钛合金3种典型组织形态(双态组织、网篮组织和片层组织)对其高周疲劳性能的影响,并分析了高周疲劳断口形貌。结果表明:双态组织特征的TB17钛合金具有最高的强塑性匹配水平,但其疲劳寿命与应力呈双线性关系,疲劳性能并不稳... 详细信息

对比研究了TB17钛合金3种典型组织形态(双态组织、网篮组织和片层组织)对其高周疲劳性能的影响,并分析了高周疲劳断口形貌。结果表明:双态组织特征的TB17钛合金具有最高的强塑性匹配水平,但其疲劳寿命与应力呈双线性关系,疲劳性能并不稳定;网篮组织的强塑性稍差,但具有最高的疲劳强度和疲劳比;片层组织的疲劳强度比网篮组织略低,但其疲劳比和拉伸塑性最差。高周疲劳加载应力处于低应力状态时,疲劳裂纹倾向于试样内部、单源萌生,而处于高应力状态时,疲劳裂纹倾向于试样表面、多源萌生。网篮组织存在更多的二次裂纹,且疲劳条带更为清晰密集,裂纹扩展路径更曲折,在扩展时消耗的能量更多。

关键词： TB17钛合金高周疲劳疲劳断口显微组织

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考虑摩擦因素的辊间法向接触刚度模型

钢铁 2024年第1期59卷 91-98页

作者：王瑾彭艳赵向阳王梦寒李爱民马斌燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 邯钢集团邯宝钢铁有限公司邯宝热轧厂河北邯郸056000

随着板带产品不断提高的质量需求,对板带轧机装备精度的要求也日益严格,轧机装备的精度是保证产品质量的基础。板带轧机辊间接触刚度是保证产品质量的基础参数,也是关于轧制过程稳定性的重要参数。当前,轧机辊间接触刚度模型仅考虑辊系... 详细信息

随着板带产品不断提高的质量需求,对板带轧机装备精度的要求也日益严格,轧机装备的精度是保证产品质量的基础。板带轧机辊间接触刚度是保证产品质量的基础参数,也是关于轧制过程稳定性的重要参数。当前,轧机辊间接触刚度模型仅考虑辊系弹性变形与受力的关系,而轧辊在其上机服役的周期内,轧辊表面状态不断恶化,辊间接触摩擦状态发生变化,传统辊间接触刚度模型未考虑辊间接触摩擦因素,导致模型不能准确反映轧制过程中随轧辊表面状态对辊间接触刚度的影响。为了对轧机辊间接触刚度进行全面深入的研究,需要建立考虑摩擦因素的辊间接触刚度模型。基于上述问题,以分形理论为基础对轧辊粗糙表面进行建模,通过分析轧辊粗糙表面微凸体接触的变形状态与辊系曲面接触特征,建立了考虑摩擦因素的辊间法向接触刚度模型,并以2250mm热轧机为例,研究了分形参数、辊间接触参数与辊系尺寸对辊间接触刚度的影响规律。通过研究发现,分形维数、分形粗糙度与辊间接触刚度的关系分别为正相关与负相关,两者共同指示了轧辊表面越粗糙辊间接触刚度越小。同时,随着辊间接触摩擦因数的增大,辊间接触刚度逐渐减小,辊间接触载荷与辊径越大,辊间接触刚度越大。所建立的模型可为评价轧机装备精度提供参数基础与理论依据。

关键词：接触力学分形理论微凸体辊间接触刚度摩擦因素

基于自适应阻抗适配器的新能源并网系统稳定性提升策略

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电网技术 2024年

作者：周柯李旭阳金庆忍陈燕东谢志为徐嘉诚广西电网有限责任公司电力科学研究院国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

电力电子发电装备输出阻抗在宽频带范围内存在负电阻特性，在接入弱电网时，发电装备与电网阻抗交互作用，易诱发新能源并网系统宽频带振荡现象。为解决这一问题，本文提出在公共耦合点（Point of Common Coupling，PCC）并联一个基于... 详细信息

电力电子发电装备输出阻抗在宽频带范围内存在负电阻特性，在接入弱电网时，发电装备与电网阻抗交互作用，易诱发新能源并网系统宽频带振荡现象。为解决这一问题，本文提出在公共耦合点（Point of Common Coupling，PCC）并联一个基于自适应虚拟阻抗控制的自适应阻抗适配器，在不同工况下自适应增强系统的阻尼，提高系统的稳定性，实现新能源并网系统的宽频带振荡抑制。所提方法无需复杂的虚拟阻抗设计，通过引入PCC点电压峰值变化量控制支路，即可得到自适应虚拟电阻，有效提高了阻抗适配器的灵活性与适应性。本文建立了考虑频率耦合的自适应阻抗适配器序导纳模型，对比分析了并入自适应阻抗适配器前后新能源并网系统的导纳特性，并入自适应阻抗适配器后，新能源并网系统的负阻性区域显著减少。基于所建的导纳模型，采用广义奈奎斯特稳定判据对系统稳定性进行了分析，分析结果表明自适应阻抗适配器有效提升了新能源并网系统在弱电网下的稳定性。最后，仿真验证了理论分析的准确性和所提基于自适应虚拟电阻控制的自适应阻抗适配器有效性。

关键词：阻抗适配器序导纳模型频率耦合稳定性分析自适应

超高压容器开孔处裂纹最深点处应力强度因子的计算方法

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机电工程 2024年第6期41卷 1109-1115页

作者：汪志福秦宗川张羽牛铮范海俊戴兴旺合肥通用机械研究院有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心安徽合肥230031 河南中原特钢装备制造有限公司河南济源459000

由于超高压容器开孔处的应力梯度变化很大,通常由最小二乘法拟合的三次多项式往往与实际的应力分布之间存在较大偏差。针对这一问题,提出了一种分段插值求解的计算方法。首先,基于应力强度因子及通用权函数的理论,推导出了常数插值、线... 详细信息

由于超高压容器开孔处的应力梯度变化很大,通常由最小二乘法拟合的三次多项式往往与实际的应力分布之间存在较大偏差。针对这一问题,提出了一种分段插值求解的计算方法。首先,基于应力强度因子及通用权函数的理论,推导出了常数插值、线性插值、二次插值求解的计算公式;其次,结合工程实例,基于无裂纹体的弹性应力分析,对比分析了常规最小二乘法与常数插值、线性插值、二次插值的应力分布表征精度及应力强度因子计算结果,确定了线性插值和二次插值方法的可靠性;然后,分析了数据采集量对线性插值和二次插值计算结果的影响,确定了线性插值方法的实用性;最后,对线性插值与有限元分析的计算结果进行了分析验证。研究结果表明:应力分布表征精度为“最小二乘法工程计算;线性插值与有限元法的计算结果高度一致,证明了线性插值计算的可靠性。

关键词：超高压容器开孔处应力强度因子通用权函数分段插值求解计算方法裂纹最深点处线性插值计算方法

虚拟惯量控制对直驱风电机组载荷影响的分析及评估

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 258-266页

作者：杨超李东翰雷显帅李辉李海啸刘静重庆市能源互联网工程技术研究中心(重庆理工大学) 重庆市400054 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044 中国船舶集团海装风电股份有限公司重庆市401123

针对虚拟惯量控制诱发风电机组机械载荷的问题,开展虚拟惯量控制对采用直驱永磁同步发电机(D-PMSG)的风电机组载荷影响的理论分析和仿真评估研究。从叶片、塔筒等机械结构低阶模态出发,建立虚拟惯量控制下D-PMSG线性化多体动力学模型,... 详细信息

针对虚拟惯量控制诱发风电机组机械载荷的问题,开展虚拟惯量控制对采用直驱永磁同步发电机(D-PMSG)的风电机组载荷影响的理论分析和仿真评估研究。从叶片、塔筒等机械结构低阶模态出发,建立虚拟惯量控制下D-PMSG线性化多体动力学模型,并通过线性化多体动力学模型分析虚拟惯量控制对机组载荷的影响机理。采用软件联合建模方法,构建涵盖永磁同步电机及其控制、电网、机械和气动特性等的D-PMSG非线性机电耦合模型。依据冲击载荷最大值、最大变化幅度百分比及等值疲劳载荷等指标,通过所建立的非线性机电耦合模型仿真分析并量化评估虚拟惯量控制对机组冲击载荷和动态疲劳载荷的影响。结果表明,D-PMSG附加虚拟惯量控制后,电网侧频率突变会使得传动轴和塔底侧向出现显著冲击载荷,且其随虚拟惯量时间常数增大而增大,在湍流风运行工况下机组传动轴和塔底侧向等值疲劳载荷较无附加虚拟惯量控制均有所减小。

关键词：风力发电直驱永磁同步发电机虚拟惯量控制机械载荷

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考虑模糊变量的声子晶体带隙特性研究及优化

机械强度 2024年第2期46卷 348-354页

作者：汪柯宇胡启国白熊周小明郝建旭重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中国国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司宝鸡721002 宝鸡石油机械有限责任公司宝鸡721002 辰致科技有限公司重庆404000

针对声子晶体设计中存在模糊变量导致带宽不可靠问题,建立新型二维多组元局域共振型声子晶体,通过数值计算得到带隙曲线并探究带隙产生机制,并基于分析包覆层几何参数和材料参数对带隙影响结果,考虑将环状包覆层材料参数作为模糊变量,... 详细信息

针对声子晶体设计中存在模糊变量导致带宽不可靠问题,建立新型二维多组元局域共振型声子晶体,通过数值计算得到带隙曲线并探究带隙产生机制,并基于分析包覆层几何参数和材料参数对带隙影响结果,考虑将环状包覆层材料参数作为模糊变量,几何参数作为设计变量,通过拉丁超立方体抽样进行实验设计建立基于Kriging模型的声子晶体带隙优化模型,利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)对Kriging模型进行全局寻优,得到声子晶体最优设计解。结果表明,优化后带隙宽度从101.17 Hz变为224.164 Hz,增大121.5%,且带宽边界均在设计目标范围内,所提出的Kriging带隙优化模型在避免大量数值计算的同时,考虑了模糊变量的影响,具有较高的预测精度和可靠性,为声子晶体设计提供新研究思路。

关键词：声子晶体模糊变量带隙 Kriging模型麻雀搜索算法

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冷轧过程中板带开腔缺陷研究与改进

轧钢 2024年第4期41卷 79-82页

作者：邢德茂王帅宝山钢铁股份有限公司冷轧厂上海200941 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

在冷连轧机组生产板带过程中,不合理的轧制工艺参数会导致板带产品发生严重的塑性变形,造成所生产板带在卷取时出现开腔缺陷。为了防止开腔缺陷造成的严重损失,充分结合冷连轧机组的工艺流程和设备特点,通过计算润滑油膜厚度、摩擦因数... 详细信息

在冷连轧机组生产板带过程中,不合理的轧制工艺参数会导致板带产品发生严重的塑性变形,造成所生产板带在卷取时出现开腔缺陷。为了防止开腔缺陷造成的严重损失,充分结合冷连轧机组的工艺流程和设备特点,通过计算润滑油膜厚度、摩擦因数和轧制力,建立了以预防板带开腔缺陷为目标的张力制度优化模型。该模型通过优化冷连轧机组各机架之间的张力,在保证压下率的同时尽可能降低轧制力,有效解决了冷连轧机组轧制过程中出现的板带开腔问题。在国内某生产现场应用该优化模型后,板带开腔缺陷发生率下降约6%,显著提高了板带生产企业的产品质量与生产效率。

关键词：冷连轧机组板带开腔缺陷张力制度轧制力板带质量

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煤矿智能压风系统的应用研究

煤炭工程 2024年第3期56卷 91-95页

作者：谷树伟马孝威国家能源包头能源有限责任公司李家壕煤矿内蒙古鄂尔多斯017010 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

针对传统压风系统多电机之间无法协同配合,压风机房需要定时巡检等问题,设计了一种智能压风系统。该系统通过在控制侧加入可编程控制柜,并引入模糊控制算法,实现压风系统的按压供风、负载均衡、自动轮换的功能。通过布置故障诊断装置,... 详细信息

针对传统压风系统多电机之间无法协同配合,压风机房需要定时巡检等问题,设计了一种智能压风系统。该系统通过在控制侧加入可编程控制柜,并引入模糊控制算法,实现压风系统的按压供风、负载均衡、自动轮换的功能。通过布置故障诊断装置,检测压风机的健康状况,在发生故障时可停止压风机的运行,并及时开启另一台压风机,保障管道压力恒定。通过安装视频分析摄像仪实现对压风机房进入人员的监测,分析是否有违规或越界行为,保证人员和设备的安全。智能压风系统的管控平台展示压风机的各项数据,并通过动画生动的展示压风机房内各设备的运行状态,显示压风机健康状况的分析结果。该系统的应用减少了电能的浪费,提供了准确的诊断结果,提高了煤矿智能化水平。

关键词：压风系统模糊控制故障诊断视频分析管控平台