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深部煤炭流态化开采装备自主行走机构多缸推进同步控制

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煤炭科学技术 2024年第2期52卷 264-278页

作者：鲍久圣李玥锋周恒阴妍赵少迪王忠宾葛世荣中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深地资源流态化开采前沿科学研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083

我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了... 详细信息

我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了研究。首先,基于流态化开采工艺原理及装备组成,设计了一种增阻迈步式自主行走机构,可实现采掘、转化和输出等多舱体的分段式自主行走;其次,针对液压推进系统的多缸同步控制要求,分析对比了主从控制、相邻交叉耦合控制、偏差耦合控制、均值耦合控制4种控制策略以及比例、积分、微分控制(PID)算法、自抗扰控制器(ADRC)的优缺点,分别开展了在均匀负载、突变负载、时变负载3种工况下的控制性能仿真试验;再次,采用雷达图测评法对不同控制策略下的同步控制性能进行综合评价,最终选定基于ADRC的均值耦合控制方法为最佳同步控制策略;最后,研制自主行走机构试验台并开展了多液压缸同步控制试验,试验结果表明:当采用基于ADRC的均值耦合同步控制策略时,4个液压缸在不同工况下的最大同步误差均能保持在±5 mm以内,且具有优异的鲁棒性,可满足流态化开采装备自主行走机构的多缸同步推进要求。

关键词：深部开采液压推进系统均值耦合控制多缸同步自抗扰控制器(ADRC) 自主行走机构

生物质添加对脱油沥青气化的影响及动力学研究

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煤炭转化 2024年第3期47卷 103-112页

作者：田朕韩洋代正华周峰王辅臣华东理工大学资源与环境工程学院上海煤气化工程技术研究中心上海200237 新疆大学化工学院乌鲁木齐830046 中国石化镇海炼化分公司氢能制造部浙江宁波315207

应用气化技术将脱油沥青(DOA)转化为合成气是一种环保、高效提升脱油沥青附加值的方法。但脱油沥青气化反应活性较低且气化炭黑生成量大,而生物质中的碱金属元素可以有效催化化石燃料的气化反应,故选用稻草秸秆(RS)与脱油沥青共气化以... 详细信息

应用气化技术将脱油沥青(DOA)转化为合成气是一种环保、高效提升脱油沥青附加值的方法。但脱油沥青气化反应活性较低且气化炭黑生成量大,而生物质中的碱金属元素可以有效催化化石燃料的气化反应,故选用稻草秸秆(RS)与脱油沥青共气化以提升脱油沥青的气化反应速率。采用常压热重分析仪(TGA)考察了DOA和RS在不同掺混比(m_(DOA):m_(RS)分别为9:1,8:2,7:3,1:1,3:7)下共气化的反应特性,并与DOA单独气化的反应特性进行了对比。采用SEM-EDS对共气化产物进行微观形貌和元素分布表征,选择Coats-Redfern法配合Malek最概然机理函数计算共气化动力学相关参数及动力学方程。结果表明:RS主要通过灰分中含有的钾元素催化气化反应,共气化过程中钾由RS转移到DOA表面,在DOA表面通过扩张孔隙形成了新的孔隙,增加了气化反应活性位点;当DOA与RS的掺混比为3:7时,共气化的协同作用最明显,与DOA单独气化相比,活化能降低约94.7 kJ/mol。

关键词：脱油沥青生物质气化协同效应动力学

重质油高温快速热解自动反应网络的动力学建模

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化工学报 2024年

作者：姚宏哲黄飞宇杨松钟梅代正华新疆大学化工学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室新疆煤炭清洁转化与化工过程重点试验室华东理工大学资源与环境工程学院上海市煤气化工程技术研究中心

重质油高温快速热解过程模型对提高产品收率、提高附加值及降低能耗具有重要意义。本文利用自动反应网络生成器——Reaction Mechanism Generator （RMG）构建重质油高温快速热解的机理模型。选择了分步构建方法，最终合并的模型包含23... 详细信息

重质油高温快速热解过程模型对提高产品收率、提高附加值及降低能耗具有重要意义。本文利用自动反应网络生成器——Reaction Mechanism Generator （RMG）构建重质油高温快速热解的机理模型。选择了分步构建方法，最终合并的模型包含230种物质和1468个反应。采用高频炉对二十烷、十氢萘、乙苯和不同质量比例混合物（二十烷、乙苯和十氢萘）进行快速热解实验验证，结果表明：机理模型可准确模拟出重质油高温快速热解主要气体产物生成结果，当重质油中链烷烃含量较多时和芳烃含量较多时，分别控制温度在1300 ℃左右和800 ℃有利于乙烯的生产。

关键词：重质油高温快速热解自动反应网络发生器高频炉

化学气相沉积法制备高氮掺杂碳纳米笼的电容去离子性能研究

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洁净煤技术 2024年

作者：薛玉红伊尔夏提·地力夏提古丽格娜·皮达买买提白翔伏桂仪魏贤勇何晓燕赵红光王艳丽伊犁师范大学化学化工学院重质碳资源化学与化工重点实验室新疆庆华能源集团有限公司新疆煤制天然气及副产物综合利用工程技术研究中心

电容去离子(CDI)是一种基于电场力驱动的快速去除水中带电离子的新型脱盐技术，在盐水预富集和降低“零排”能耗方面极具潜力。但是，目前CDI技术受限于多孔碳电极低电吸附活性以及不可控的孔结构分布导致低的脱盐容量和电荷效率，限制... 详细信息

电容去离子(CDI)是一种基于电场力驱动的快速去除水中带电离子的新型脱盐技术，在盐水预富集和降低“零排”能耗方面极具潜力。但是，目前CDI技术受限于多孔碳电极低电吸附活性以及不可控的孔结构分布导致低的脱盐容量和电荷效率，限制其进一步应用。为此，以吡啶在为碳源、碱式碳酸镁为模板剂通过化学气相沉法，构建了高活性表面、结构可控的N掺杂碳纳米笼状结构(N-CNC)，探究其脱盐性能。通过载气与吡啶进入量的精准控制，制备出N-CNC是由3-5层石墨化碳层层堆叠而成空心长方体形貌且外壁平均壁厚在1～2 nm，其中N含量高达4.2%。组装N-CNC//N-CNC对称模块，采用单通道脱盐模式脱盐测试，结果表明：盐吸附量和电荷效率分别为21.8 mg/g和82%。进一步处理煤化工高盐水测试中展现出优异的阴离子去除性能，其中Cl-/SO42-的选择性比高达5.1。本研究提供了一种简便可控的N掺杂碳纳米笼状结构制备方法，为CDI浓缩工业卤水预富集应用提供一定的理论和技术支撑。

关键词：电容脱盐化学气相沉积法碳纳米笼煤化工废水

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剪切式番茄整枝操作手爪设计与试验

农机化研究 2024年第10期46卷 53-59,65页

作者：王博文张万豪冯青春新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097

现有番茄整枝打叶耗时费力,受人工主观影响较大,难以实现标准化作业。为实现对目标侧枝基部的自适应定位和无损摘除作业,提出了一种番茄整枝操作手爪的设计方案。通过对温室栽培番茄进行实地测量,获取多个品种番茄侧枝的形态特征参数;... 详细信息

现有番茄整枝打叶耗时费力,受人工主观影响较大,难以实现标准化作业。为实现对目标侧枝基部的自适应定位和无损摘除作业,提出了一种番茄整枝操作手爪的设计方案。通过对温室栽培番茄进行实地测量,获取多个品种番茄侧枝的形态特征参数;通过分析柔性手指对目标侧枝夹持作用下正向应力产生的应变,完成了对整枝操作手爪关键执行部件结构形式和实际参数的确立,提出了面向不同直径番茄侧枝与柔性手指关键参数的最优搭配方案;为保证目标侧枝与植株主茎的顺利分离,通过对侧枝摘除过程中剪切力的分析,确定选用的切刀类型;最后,通过对3种果型番茄植株目标侧枝进行摘除试验,验证整枝操作手爪功能的可行性和实用性。所设计手爪可以作为设施番茄栽培环境下自动化整枝机器人末端的关键执行部件。

关键词：番茄整枝整枝操作手爪无损夹持剪切特性

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基于机器视觉的矿用输送带纵向撕裂检测研究

中国矿业 2024年第4期33卷 141-151页

作者：石耀慧史华伟王永振和佳聪倪冬山西焦煤(集团)霍州煤电集团店坪煤矿山西吕梁277102 鄂托克前旗长城煤矿有限责任公司内蒙古鄂尔多斯016200 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

在煤矿运输系统中,输送带经常受到煤流中片岩、矸石、锚杆等尖锐的硬杂质冲击,易发生纵向撕裂。输送带一旦发生纵向撕裂,若未及时发现并停机将会导致极大的经济损失,甚至造成人员伤亡。针对目前输送带纵向撕裂视觉检测存在的检测准确率... 详细信息

在煤矿运输系统中,输送带经常受到煤流中片岩、矸石、锚杆等尖锐的硬杂质冲击,易发生纵向撕裂。输送带一旦发生纵向撕裂,若未及时发现并停机将会导致极大的经济损失,甚至造成人员伤亡。针对目前输送带纵向撕裂视觉检测存在的检测准确率低、智能化程度低等问题,本文研发了一套基于视觉的矿用输送带纵向撕裂检测系统。首先,基于煤矿井下实际工况,设计多线激光发射器和工业摄像仪的布置方案,突出显著化了纵向撕裂特征,并提高了纵向撕裂检测的准确率,通过实验确定了最佳布置方案;其次,提出了分段线性变换与CLAHE结合的图像增强算法,提高了采集图像的质量;再次,利用基于SIFT特征提取的图像拼接算法和帽子函数加权平均融合算法,获得了高质量且完整的输送带下表面线激光图像;从次,提出一种基于改进Otsu阈值分割算法的多线激光中心线提取算法,通过实验对比,证明了该算法提取的中心线能够精准地反映激光线条线性特征;最后,提出了一种基于形态学的矿用输送带纵向撕裂特征提取与检测算法,利用连通域的数目判断输送带是否发生纵向撕裂。为了验证算法的优越性,搭建了矿用输送带纵向撕裂检测实验台,在无尘雾和模拟尘雾的实验室环境下进行了实验对比验证。实验结果表明,在无尘雾环境下,本文提出的方法准确率达到了98.6%;在尘雾环境下,准确率达到了97.9%,证明了该方法的先进性与实用性。

关键词：机器视觉矿用输送带纵向撕裂中心线提取形态学特征

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盐类侵蚀作用下混凝土力学性能退化规律研究

水利科学与寒区工程 2024年第3期7卷 1-8页

作者：毕景瑶汪建平周丽娜丁浩新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830017 中铁一局集团建筑安装工程有限公司陕西西安710043 新疆土木工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830017

我国盐渍土分布广泛,复合盐侵蚀成为钢筋混凝土耐久性的重要问题。本文梳理了单一硫酸盐与氯盐-硫酸盐复合盐侵蚀下,水胶比、掺加矿物掺合料等材料因素以及硫酸盐浓度等环境因素对混凝土力学性能劣化规律的研究成果。结果表明,添加PVA... 详细信息

我国盐渍土分布广泛,复合盐侵蚀成为钢筋混凝土耐久性的重要问题。本文梳理了单一硫酸盐与氯盐-硫酸盐复合盐侵蚀下,水胶比、掺加矿物掺合料等材料因素以及硫酸盐浓度等环境因素对混凝土力学性能劣化规律的研究成果。结果表明,添加PVA纤维、减小水胶比对混凝土抗复合盐侵蚀改善效果较为显著,在一定掺量下,复掺矿粉与粉煤灰混凝土的耐盐类侵蚀性能较单掺时更佳。通过改善混凝土内部结构或者减少侵蚀反应物生成,延缓力学性能退化均可以提高提高混凝土抗硫酸盐、复合盐侵蚀性能,大量试验结果表明随着盐类侵蚀时间的增长,无论是单一硫酸盐侵蚀还是氯盐-硫酸盐复合盐侵蚀混凝土的力学性能劣化规律大致相同,均为先上升后下降,反映在应力与应变上的损伤变化是一致的,但氯盐对硫酸盐侵蚀发挥的作用存在临界值。

关键词：混凝土干湿循环复合盐侵蚀本构关系

中天山PM中重金属和多环芳烃污染特征、来源及健康风险评价

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干旱区地理 2024年

作者：柴明辰徐国杰甄钟秀银燕郑博华陈魁李斌李圆圆南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室内蒙古大学生态与环境学院新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室新疆人工影响天气工程技术研究中心南京信息工程大学应急管理学院

为了了解中天山PM2.5的污染特征，于2019年7—9月在中天山乌拉斯台地区采集了PM2.5样品，分别使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和气质联用仪(GC-MS)分析了PM2.5中重金属和多环芳烃(PAHs)含量，并对PM2.5中重金属和PAHs来源和健康效... 详细信息

为了了解中天山PM2.5的污染特征，于2019年7—9月在中天山乌拉斯台地区采集了PM2.5样品，分别使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和气质联用仪(GC-MS)分析了PM2.5中重金属和多环芳烃(PAHs)含量，并对PM2.5中重金属和PAHs来源和健康效应进行了研究。结果表明：(1)中天山夏秋季PM2.5中重金属和PAHs浓度总体偏低；重金属总平均浓度为238.50 ng·m-3，各元素平均浓度水平为Fe＞Cu＞Zn＞Pb＞Mn＞Cr＞As＞V＞Rb＞Ni＞Co＞Se＞Cd＞Tl，除Fe(139.90 ng·m-3)和Cu(78.72 ng·m-3)外其余元素平均浓度均在10 ng·m-3以下；PAHs总平均浓度为1.37 ng·m-3，3环、4环和5～7环的浓度占比分别为3.59%、32.34%和64.07%。(2)观测期间PM2.5主要受到来自西部的长距离输送和来自北部与西部的短距离输送影响，还可能受山谷风和边界层变化的影响。(3)PMF分析得到污染源为天然气燃烧与石油源(28.56%)、机动车排放和燃煤(28.46%)、生物质燃烧和工业污染(16.14%)、有色金属冶炼(14.32%)和扬尘(12.52%)。(4)经呼吸道途径直接吸入PM2.5中重金属和PAHs对成人和儿童存在一定的致癌风险，非致癌健康风险较低；存在致癌风险的单体是Cr、Co、As、Se元素，其余物质健康风险较低。

关键词： PM 重金属多环芳烃污染特征来源解析中天山

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基于红外热成像的煤矸识别方法研究

工矿自动化 2024年第4期50卷 69-77页

作者：程刚潘择烨魏溢凡陈杰安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001

基于重介选煤、跳汰选煤、浮选、干法选煤、γ射线检测法的煤矸分选方法投资成本高、分选效率低、环境污染严重,基于CCD相机的煤矸分选方法准确率不高,基于X射线的煤矸分选技术会危害工作人员的健康。红外热成像技术不受光照、粉尘影响... 详细信息

基于重介选煤、跳汰选煤、浮选、干法选煤、γ射线检测法的煤矸分选方法投资成本高、分选效率低、环境污染严重,基于CCD相机的煤矸分选方法准确率不高,基于X射线的煤矸分选技术会危害工作人员的健康。红外热成像技术不受光照、粉尘影响,且不会对人体造成伤害。提出了一种基于红外热成像的煤矸识别方法。首先,煤和矸石在传送带的输送下经过加热区域,红外热成像仪监测经均匀加热后的煤和矸石中心点的温度,得到煤和矸石加热后的温度并对经加热区域均匀加热后的煤和矸石进行拍摄,得到煤和矸石的红外灰度图像和红外彩色图像。然后,选用高斯滤波对煤和矸石的红外灰度图像、红外彩色图像进行预处理并提取特征,将红外灰度图像的灰度均值、最大频数对应的灰度值特征和红外彩色图像的G通道一阶矩、G通道二阶矩特征作为分选特征,将上述4个特征作为分类模型的输入。最后,采用支持向量机(SVM)进行分类识别,从而达到识别煤和矸石的目的。实验结果表明:基于红外热成像的煤矸识别方法对烟煤、无烟煤、褐煤的分选准确率均达到了98%以上,有良好的分类效果。

关键词：煤矸识别红外热成像红外灰度图像红外彩色图像灰度均值 SVM 图像预处理

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