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柱塞气举工艺下基于重力观测的MEMS全姿态位姿测量系统

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中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 266-272页

作者：邱晓宁武泰安冯金双许春晖吴杰鲍作帆中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院天津300450 天津市旗领测控科技有限责任公司天津300131

为解决柱塞小体积自主高精度位姿测量的难题,针对柱塞气举工艺,设计了一种基于重力观测的微机电系统(MEMS)全姿态位姿测量系统。首先,利用柱塞工作过程中大部分时间不存在非重力运动加速度的特性,设计了基于重力观测的自主导航算法提高... 详细信息

为解决柱塞小体积自主高精度位姿测量的难题,针对柱塞气举工艺,设计了一种基于重力观测的微机电系统(MEMS)全姿态位姿测量系统。首先,利用柱塞工作过程中大部分时间不存在非重力运动加速度的特性,设计了基于重力观测的自主导航算法提高位姿测量精度;其次,考虑到柱塞垂直运动过程中俯仰翻转时无解的问题,设计了全姿态解算算法。最后,对所设计的位姿测量系统进行了实物实验。实验结果表明:所设计的位姿测量系统进行作业时,水平姿态精度不大于0.05°、航向漂移小于0.5°/h、短时位置精度不大于0.8 m,验证了该系统可解决柱塞目前存在的小体积自主高精度位姿测量难题。

关键词：柱塞气举微机电系统位姿测量重力观测

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带式输送机不停机更换托辊机器人研究与应用

中国机械工程 2024年第5期35卷 938-949页

作者：田立勇唐瑞于宁杨秀宇秦文光辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 中煤天津设计工程有限责任公司天津300120 中煤华晋集团有限公司河津043300

针对带式输送机托辊更换频繁、人工更换工具笨重、作业劳动强度大、停机更换效率低等问题,以王家岭煤矿主平硐带式输送机为研究对象,根据巷道参数和更换托辊流程,研究不停机更换托辊机器人,制定机器人总体研究方案。基于功能分析法与不... 详细信息

针对带式输送机托辊更换频繁、人工更换工具笨重、作业劳动强度大、停机更换效率低等问题,以王家岭煤矿主平硐带式输送机为研究对象,根据巷道参数和更换托辊流程,研究不停机更换托辊机器人,制定机器人总体研究方案。基于功能分析法与不停机更换托辊理论研究,利用SolidWorks软件建立机器人三维实体模型,并对行走机构、姿态调整平台、伸缩支撑平台、拆装机械手参数进行优化。通过ANSYS Workbench软件对支撑平台和皮带举升机构进行有限元分析,伸缩支撑平台采用滑轨式结构,滑轨在悬臂和举升额定载荷下应力分别为15.647 MPa和66.395 MPa,最大变形位移出现在额定载荷条件下,位移为1.0742 mm。皮带举升机构选用剪叉式结构,额定举升时最大应力为152.82 MPa,最大位移为0.7331 mm。依据设计参数加工机器人样机,以功率为64 kW的柴油发动机为动力,通过液压马达驱动履带行走,速度范围在3~8 km/h,姿态调整平台可实现升降高度0~357 mm、俯仰角度±15°、侧倾角度-4°~7°、旋转角度-10°~20°、横移范围0~400 mm、纵移范围0~350 mm,多级伸缩机构采用组合滑轨方式实现平台0~2.1 m伸缩,采用五自由度机械手可实现对不同位置托辊进行拆装。通过地面及井下试验测试对机器人样机的行走、姿态调整、举升皮带、拆装托辊功能进行试验验证,结果表明:机器人在主平硐狭窄巷道行驶通过性良好,伸缩支撑平台在输送机不停机状态下举升皮带最大高度为241 mm,为机械手拆装不同位置托辊提供足够操作空间以达到设计性能要求,研究带式输送机不停机更换托辊机器人可为煤矿带式输送机维修提供新途径。

关键词：带式输送机维修机器人更换托辊不停机举升皮带

混杂纤维增韧水泥基复合材料的静动态弯拉性能

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 592-602页

作者：龙广成李承洋张占森杨恺赵洪朱德举谢友均曾晓辉中南大学土木工程学院长沙410075 高速铁路工程技术研发中心山东铁路投资控股集团有限公司济南250102 湖南大学土木工程学院长沙410082

为了掌握钢纤维-聚乙烯纤维(PE纤维)混杂对水泥基材料静动态弯拉性能的影响规律,通过三点弯拉试验和落锤冲击试验方法,研究了钢-PE纤维混杂(掺量保持体积分数2.0%不变)增韧水泥基复合材料(HFTCC)的静动态弯拉性能,分析了钢纤维与PE纤维... 详细信息

为了掌握钢纤维-聚乙烯纤维(PE纤维)混杂对水泥基材料静动态弯拉性能的影响规律,通过三点弯拉试验和落锤冲击试验方法,研究了钢-PE纤维混杂(掺量保持体积分数2.0%不变)增韧水泥基复合材料(HFTCC)的静动态弯拉性能,分析了钢纤维与PE纤维的混杂效应以及相应的增韧机理。结果表明:HFTCC静态弯拉性能与钢-PE纤维中PE纤维掺量正相关,而动态弯拉性能与钢纤维掺量表现出较强的正相关。1.5%(体积分数)PE纤维与0.5%钢纤维混杂表现出最佳的静态弯拉峰值应力;1.5%钢纤维0.5%PE纤维表现出最佳的动态弯拉能量吸收。在静态弯拉下,钢-PE混杂纤维相较于2.0%钢纤维对HFTCC峰值强度及能量吸收提升幅度分别为26.5%~31.7%与14.8%~56.8%;HFTCC的动态强度增长因子(DIF)与能量吸收表现出明显的应变率效应。钢纤维和PE纤维适当混杂可对HFTCC发挥较好的协同增强增韧效应,从而有效提升HFTCC的静动态弯拉性能。

关键词：水泥基复合材料混杂纤维增韧静动态弯拉性能弯曲韧性

碳达峰碳中和背景下我国新能源技术发展及意义

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材料导报 2024年第S1期38卷 27-32页

作者：方元庆陈晶中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆400020

本文从我国的能源结构展开,通过对能源电气化、光伏风电、新型储能技术、新能源车四方面相互协同发展的论述,解析了双碳背景下我国新能源的发展策略、技术进步及未来展望。通过数据列表、案例、效率分析,论证未来新能源主要发展方向是... 详细信息

本文从我国的能源结构展开,通过对能源电气化、光伏风电、新型储能技术、新能源车四方面相互协同发展的论述,解析了双碳背景下我国新能源的发展策略、技术进步及未来展望。通过数据列表、案例、效率分析,论证未来新能源主要发展方向是光伏、电化学储能、电力驱动车及电气化主线。双碳背景下世界能源未来将产生颠覆性重新构造。

关键词：能源结构电气化新能源储能光伏风电碳中和

干法生物天然气BECCS工程碳负排效益分析

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太阳能学报 2024年第5期45卷 158-164页

作者：李洪深楚洁璞徐伟涛魏利李大育李十中清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 新地能源工程技术有限公司廊坊065001

参考清洁发展机制(CDM)方法学,结合中国国情,分析干法生物天然气BECCS工程的项目边界、基准线排放量和项目活动排放量,并计算实际工程的温室气体减排量。结果表明,生物天然气BECCS工程碳减排潜力表现在以有序工程替代无序排放、生产天... 详细信息

参考清洁发展机制(CDM)方法学,结合中国国情,分析干法生物天然气BECCS工程的项目边界、基准线排放量和项目活动排放量,并计算实际工程的温室气体减排量。结果表明,生物天然气BECCS工程碳减排潜力表现在以有序工程替代无序排放、生产天然气代替化石能源、生产有机肥替代化肥和从沼气中分离CO_(2)并存储利用4个方面,各方面减排量在净减排量中占比分别为1.1%、41.0%、39.6%和18.3%。按构建的计算方法估算每吨干秸秆和每吨畜禽粪污的碳负排效益分别为1229 kg CO_(2)e和275 kg CO_(2)e。预计至2060年,生物天然气BECCS工程每年可贡献8.6亿t碳汇,可为中国碳中和目标实现贡献重要力量。

关键词：沼气农业废弃物碳足迹碳捕集生物天然气

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污泥热水解/厌氧消化工程问题与对策研究

中国给水排水 2024年第8期40卷 47-53页

作者：左壮许世伟刘杰朱彩飞中节能工程技术研究院有限公司北京100082

热水解强化了污泥厌氧消化的减量化、稳定化、无害化和资源化的处理目标,使该工艺多年来一直受到科学界和工业界的关注。在热水解/厌氧消化技术的发展和推广背景下,全面分析热水解/厌氧消化产业化面临的问题显得尤为重要。在污泥热水解... 详细信息

热水解强化了污泥厌氧消化的减量化、稳定化、无害化和资源化的处理目标,使该工艺多年来一直受到科学界和工业界的关注。在热水解/厌氧消化技术的发展和推广背景下,全面分析热水解/厌氧消化产业化面临的问题显得尤为重要。在污泥热水解/厌氧消化技术特征的基础上,结合实际工程案例和数据,对热水解/厌氧消化应用的工艺流程、存在的技术弊端、运行中应关注的问题进行了总结分析并提出建议。针对污泥热水解/厌氧消化技术优势和存在问题,在规划和设计上应综合考虑其与污水处理厂的布局相结合,且污泥热水解/厌氧消化在适用性上需具有灵活性,以体现其“污染治理”与“资源回收”的先进性。

关键词：市政污泥热水解厌氧消化处理工艺工程实践

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基于分布式光纤的钢管桩腐蚀监测试验研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：王红珂谢江陈纪国关雅静吴剑剑苏州热工研究院有限公司材料工程技术中心

海上风机处于高湿度、高盐雾的苛刻海洋环境中，随着服役时间的增加会出现基础钢管桩腐蚀疲劳、风机倒塌等安全事故。因此，开展钢管桩腐蚀监测具有重要意义。本文探究了模拟海洋环境下分布式光纤传感技术在钢管桩腐蚀监测中的应用，通... 详细信息

海上风机处于高湿度、高盐雾的苛刻海洋环境中，随着服役时间的增加会出现基础钢管桩腐蚀疲劳、风机倒塌等安全事故。因此，开展钢管桩腐蚀监测具有重要意义。本文探究了模拟海洋环境下分布式光纤传感技术在钢管桩腐蚀监测中的应用，通过在钢管桩表面环绕分布式光纤，监测钢管桩在大气区、水位波动区和全浸区因腐蚀产物导致的应变变化。然后建立了钢管桩环向应变与质量损失的关系，并通过彩色云图对钢管桩腐蚀区域进行可视化。结果表明，分布式光纤传感技术可用于钢管桩表面腐蚀的在线监测，能够进行腐蚀区域定位和腐蚀程度量化，为海上风机钢结构腐蚀预警和运维提供技术支撑与保障。

关键词：分布式光纤应变测量钢管桩腐蚀监测

固体氧化物燃料电池直接内重整的模型研究进展

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储能科学与技术 2024年第4期13卷 1277-1292页

作者：孙航宇李卓华王亚丽李晓艳付云枫杜国山陈宋璇中国恩菲工程技术有限公司(中国有色工程有限公司) 北京100038 北京化工大学化学工程学院北京100029

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR)技术可将CH4等烷烃类物质在阳极催化生成H2,减少了燃料预处理要求且提高了转化效率,是目前SOFCs研究领域的热点之一。为了优化该技术的系统设计和操作条件,模型模拟的研究可显著减少实验工作量,并为其提供理论支撑和指导性建议。通过DIR-SOFC系统的模型模拟,结合场分布、动力学参数等,可以量化评估系统内的反应,从而了解其物理、化学过程的复杂性。本文总结了DIR-SOFC建模工作的现状,介绍了体积平均模型和针对微观结构的模型;重点讨论多尺度数学模型,对现有研究中的反应动力学过程描述、“能量-质量-动量”平衡方程、“1D-2D-3D”DIR-SOFC单元描述等进行了综述,能更好地评估变量对DIR的影响;对DIR-SOFC模型中不同液体燃料的重整反应及相关的反应动力学参数进行总结;指出现有模型的不足,并对DIR-SOFC系统模型的未来发展进行展望,使模型更加精准。

关键词：固体氧化物燃料电池直接内重整模型模拟甲烷重整模型

基于协同优化策略和人工蜂群算法的轨道电路邻线干扰防护研究

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 178-189页

作者：代萌中国铁路济南局集团有限公司济南电务段山东济南250001

高速铁路车站运营场景复杂,易引发轨道电路邻线干扰,造成信号误解码和误显示,影响列车安全高效运行。基于空间耦合和传导耦合原理,根据高速铁路轨道电路特点和结构,分别建立传输线路阻抗平衡和不平衡条件下的复杂场景邻线干扰计算模型;... 详细信息

高速铁路车站运营场景复杂,易引发轨道电路邻线干扰,造成信号误解码和误显示,影响列车安全高效运行。基于空间耦合和传导耦合原理,根据高速铁路轨道电路特点和结构,分别建立传输线路阻抗平衡和不平衡条件下的复杂场景邻线干扰计算模型;考虑机车动态运行条件,完成最不利情况下邻线干扰量值的定量计算,并利用ANSYS平台完成计算结果的有限元仿真验证;针对邻线干扰还受到发送电平等级、补偿电容数量和容值、线路并行长度、道床电阻、分路电阻、线路间距等参数叠加和相互制约的影响,采用人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)智能算法,提出基于多参数协同优化策略的邻线干扰防护对策,给出各参数相应最优取值及其对信干比(Signal-to-Interference Ratio,SIR)影响重要度。结果表明:邻线干扰量值超过车载机车信号灵敏度将导致解码错误;应用提出的防护对策对现场邻线干扰工程案例中线路并行长度和发送电平等参数进行优化,SIR可提升14.6 dB。研究结论可用于高速铁路轨道电路配置及优化实践,为防护邻线干扰提供工程参考和分析验证。

关键词：高速铁路轨道电路邻线干扰人工蜂群算法干扰防护协同优化