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  • 【专利】 一种煤与瓦斯突出离心模型试验装置及其方法

    作者:谢焰 年份:2018
    摘要:本发明涉及一种煤与瓦斯突出离心模型试验装置,以及利用该装置进行煤与瓦斯突出强度预测的方法。该装置包括一个离心机101、配重箱102、试验箱103、地层模型箱3;其中地层模型箱内从上到下依次分层设置:橡胶垫层301、上覆岩层模型302、煤层顶板模型303、煤层上密封膜304、煤层模型305、煤层下密封膜306、煤层底板模型307;所述各层均由实际地层情况按相似性材料和缩小比尺进行制作。由于煤与瓦斯突出机理的复杂性,煤与瓦斯突出机理的研究还在继续探索中,基于各种突出机理假说的煤与瓦斯突出强度的计算方法还不成熟。本实验装置可以在特定的离心加速度下模拟特定的地层自重应力作用下的煤与瓦斯突出过程,预测煤与瓦斯突出的强度,结构可靠。
  • 【专利】 基于变压器台区负荷余量的电动汽车充电控制系统

    摘要:本实用新型公开了一种基于变压器台区负荷余量的电动汽车充电控制系统,包括一台台区中央控制器和若干充电桩,充电桩将采集的客户需求信息以及电动汽车电池电量信息上传给台区中央控制器;台区中央控制器采集台区实时用电信息,并对采集的台区实时用电信息进行分析,得出当前区域台区变压器容量余量,并根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量,台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户需求信息,与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析判断,发出相应的指令信号给充电桩,控制电动汽车的充电状态。其利用各小区台区变压器容量的余量,来为电动汽车进行充电服务。
  • 【专利】 煤层瓦斯动力作用模拟系统的样品加压装置

    摘要:本实用新型提供了一种煤层瓦斯动力作用模拟系统的样品加压装置,包括螺旋顶杆、压头、双作用中空液压缸、拉杆以及压实梁;其中,所述螺旋顶杆的一端垂直连接于所述压头的中心处,所述螺旋顶杆的另一端垂直连接于所述压实梁的中心处;所述双作用中空液压缸套设于所述螺旋顶杆的外壁,且其上表面与所述压实梁贴合设置;所述压实梁连接有与其垂直的所述拉杆。本实用新型提供的煤层瓦斯动力作用模拟系统的样品加压装置,能够使缸体中煤样的各部分均匀加压,实现煤样的均匀压实,保证试验效果。
  • 【论文】 MFC压电纤维复合材料的制备及电输出性能研究

    作者:谢焰 关键词:压电纤维复合材料 ; 电输出性能 ; 俘能器 ; 悬臂梁 机构:武汉理工大学 ; 武汉理工大学 年份:2017
    摘要:压电纤维复合材料MFC(Macro Fiber Composite)是一种新型的功能复合材料,它是由陶瓷纤维和聚合物复合而成,具有聚合物的柔韧性和压电陶瓷的压电效应。作为功能相的压电陶瓷使MFC具有机电转换的能力,能广泛应用于健康监测、驱动传感、能量采集等领域。尤其在大载荷、高应变的使用场合,MFC中柔性的聚合物能保护陶瓷在高载荷下不被破坏。本文以PZT-5H陶瓷为压电相,环氧为聚合物相制备MFC,研究其电输出性能。探讨MFC结构参数及俘能器结构对其电输出性能的影响。采用Multisim软件模拟俘能器电流源获得负载特性并搭建电路测试MFC俘能器俘能特性。以固相烧结法制备的PZT-5H体系陶瓷为原料,用切割浇注法和切割叠层法制备不同固含量的压电纤维层,用叉指电极将纤维层封装制备成压电纤维复合材料MFC。研究高低固含量、纤维层厚度、叉指电极间距和器件长度对MFC电输出性能的影响。结果表明,切割叠层法制备的高固含量MFC具有更高的输出电压。纤维层厚度增加,MFC的谐振频率增加,输出电压提高;但纤维层厚度过大会降低器件的柔韧性,因此,要选择合适的纤维层厚(约为0.3 mm)。叉指电极间距减小,MFC的谐振频率不变,输出电压增加;但叉指间距不能太小,否则压电陶瓷非活区域面积占比将超过40%,且电场均匀性变得很差,因此,要选择合适的叉指电极间距(约为0.25 mm);器件长度减小,MFC的谐振频率增大,输出电压降低。以MFC作为压电转换元件,设计不同的俘能器结构,主要包括悬臂梁结构和彩虹振动结构。悬臂梁俘能器可以通过改变基底形状、基底长度和加入质量块来改变其电输出性能。结果表明,悬臂梁俘能器采用梯形基底比采用矩形基底能获取更高的输出电压;基底长度增加,俘能器谐振频率和输出电压降低;质量块质量增加,俘能器谐振频率降低,输出电压增加。利用MFC的柔性设计彩虹振动俘能器,研究预应力对MFC彩虹振动俘能器电输出性能的影响。结果表明,预应力越大,俘能器输出电压越高,谐振频率越大,频域半高宽越大。但是,预应力太大会使MFC碎裂失效。软件模拟的MFC悬臂梁俘能器负载特性与实验数据有较好的匹配性。俘能器能在1600分钟将0.1 F的超级电容器两端电压充至6000 mV,并在100万次的激振试验后保持99%以上的输出电压。以上结果表明,MFC俘能器适用于能量收集。
  • 【专利】 一种煤与瓦斯突出渗透失稳试验装置

    作者:谢焰 年份:2013
    摘要:本发明涉及煤矿地下开采煤与瓦斯突出预测及防治领域,特别是涉及一种煤与瓦斯突出渗透失稳试验装置,该试验装置包括一组合煤样室,组合煤样室由多个单节煤样室连接而成,单节煤样室由无缝钢管制成,每个单节煤样室的外壁均设有单向进气阀以及气压测量装置,每个单向进气阀均与注气管连接;每个单节煤样室内腔中均装有煤样,煤样通过煤样压实装置压实,装有已压实煤样的单节煤样室经法兰连接在一起形成组合煤样室;所述组合煤样室在靠近揭煤模拟装置一端的外端盖上装有放气阀。本发明的组合煤样室采用多节拼装形式,能够保证煤样有相同的压实度,且保证煤样有足够的长度实现气压梯度的观测;通过注气管、放气阀及砂砾石层可以调整揭煤前、后煤样的气压梯度。
  • 【期刊】 纤维层厚和叉指电极间距对MFC电输出性能的影响

    刊名:硅酸盐通报 作者:谢焰 ; 周静 ; 沈杰 ; 杨雄 关键词:压电纤维复合材料 ; 电输出 ; 悬臂梁俘能器 机构:武汉理工大学、材料科学与工程学院 ; 武汉理工大学、材料科学与工程学院 年份:2017
    摘要:采用层叠-切割法制备了不同纤维层厚度的高固含量MFC压电纤维复合材料。通过改变其叉指电极间距,探讨MFC结构对其电输出性能的影响。结果表明,纤维层厚度适当增加,叉指电极间距适当减小均能提高MFC俘能器的输出电压,改变纤维层厚度还可以调节MFC的谐振频率。当纤维层厚度为0.3 mm、叉指电极间距为0.5 mm时,MFC悬臂梁俘能器在负载为1000 kΩ时的输出功率为4.8μW,功率密度为18 m W/m^2,且具有良好的输出稳定性。
  • 【期刊】 MFC俘能器振动发电模型及负载特性研究

    刊名:武汉理工大学学报 作者:谢焰 ; 文强 ; 林伟 ; 周静 关键词:压电俘能器 ; 振动发电模型 ; 负载特性 机构:武汉理工大学自动化学院 ; 武汉理工大学自动化学院 ; 武汉理工大学材料科学与工程学院 年份:2016
    摘要:传统压电俘能器陶瓷层易碎,无法满足低功耗无线传感网络节点长时间供电要求.现采用柔韧性更好,使用寿命更长的压电纤维复合材料MFC作为压电俘能器.参照压电陶瓷振子的振动发电模型,建立了悬臂梁式MFC俘能器的振动发电模型,得出影响输出功率以及能量转换效率的各种因素,研究MFC的输出功率、能量转换效率与负载之间的关系.负载特性实验表明,该模型理论值和实验值虽存在一定误差,但能够较为准确揭示MFC输出功率、能量转换效率与负载之间的变化规律.
  • 【专利】 基于储能逆变终端的有序用电管理系统

    摘要:本发明公开了一种基于储能逆变终端的有序用电管理系统,储能逆变终端通过网络与用电管理控制中心对接,储能逆变终端包括控制模块、储能整流模块、逆变输出模块和储能模块,储能整流模块将220V交流电整流为直流电,用于给储能模块充电;逆变输出模块用于将储能模块中的直流电逆变为220V交流电输出;用电管理控制中心用于获取用电信息采集系统采集的单个用户用电信息、用户所在整个区域用电信息以及储能逆变终端的储能模块电池信息进行分析,输出指令信号给储能逆变终端,控制储能逆变终端充放电。其能实现纯电动汽车快速充电,解决供用电矛盾,提高电能质量及供电可靠性,确保电网安全运行和供电秩序稳定。
  • 【期刊】 含瓦斯煤体一维渗透失稳模拟试验

    刊名:煤田地质与勘探 作者:谢焰 ; 王勇 ; 胡水根 关键词:渗透 ; 煤层气压梯度 ; 揭煤 ; 煤与瓦斯突出 机构:安徽理工大学地球与环境学院 ; 安徽理工大学地球与环境学院 年份:2015
    摘要:为了研究煤层瓦斯渗透作用对煤与瓦斯突出的影响,研制了一维渗透失稳试验装置并进行了试验。试验装置包括煤样室、模拟巷道、煤样压实装置、注气系统以及气压测量系统。煤样室采用多节拼装的形式,以方便煤样室气压梯度的观测以及保证每节煤样室的煤样有相同的压实度。煤样的粒径小于4.75 mm,经15 MPa的压力压实,煤样室的内径为199 mm,煤样室总长度为1 000 mm,采用球阀作为揭煤装置,球阀孔径为40 mm,揭煤时未对煤样施加轴向压力。试验结果表明:煤层发生渗透失稳时的临界气压梯度为3.12 MPa/m。基于渗透失稳的观点,分析了"口小腹大"突出空洞形状的成因及各种控突措施的作用机制。
  • 【期刊】 煤体结构差异对气体运移影响的试验研究

    刊名:中国安全生产科学技术 作者:谢焰 ; 杜志刚 ; 严家平 ; 胡水根 关键词:煤体结构 ; 气体运移 ; 线性渗流 ; 二项式渗流 机构:安徽理工大学地球与环境学院 ; 安徽理工大学地球与环境学院 年份:2014
    摘要:利用自行研制的装置,以氮气模拟瓦斯,以同一压力下压实的不同粒径煤样制作不同煤体结构构造煤;气源以恒定压力向煤体持续注气,使煤体吸附一段时间后,停止注气,打开放气阀,使煤体开始解吸,进行了煤体结构差异对气体运移影响的试验研究。结果表明:构造煤体的气体运移特征有线性渗流和二项式渗流。当组成构造煤体的煤颗粒粒径较大时,在流量达极值前,通过煤体的气体流量随时间的变化成线性关系,此时煤体内气体的运移特征符合线性渗流。当组成构造煤体的煤颗粒粒径较小时,在流量达极值前,通过煤体的气体流量随时间的变化成二项式关系,此时煤体内气体的运移特征符合二项式渗流。试验中大颗粒粒径煤体和小颗粒粒径煤体,在流量达到极值后,通过煤体的气体流量随时间的衰减关系均成二项式关系。
  • 【期刊】 突出通道渗透性对突出强度影响模拟试验

    刊名:煤矿安全 作者:谢焰 ; 卢祁 ; 杜志刚 ; 王勇 ; 王泽宁 关键词:突出通道渗透性 ; 背景气压 ; 突出强度 ; 揭煤 ; 煤与瓦斯突出 机构:安徽理工大学地球与环境学院 ; 安徽理工大学地球与环境学院 年份:2016
    摘要:为了研究突出通道渗透性对突出强度的影响规律,研制了试验装置,进行了密闭门、反滤层、金属栅栏及巷道无障碍4种揭煤试验。煤样的粒径小于4.75 mm,经15 MPa的压力压实,煤样室的内径为199 mm,煤样室总长度为1 000 mm。试验气体为N2,注气压力为0.40 MPa。采用球阀作为揭煤装置,球阀孔径为40 mm。揭煤时未对煤样施加轴向压力。试验结果表明:突出强度随突出通道渗透性的增加而增大;突出是一个由外向内发展,然后由空洞中心向四周扩展的过程;在突出的末期,随着气压梯度的降低,失稳分层厚度增大。提出将密闭门、反滤层和金属栅栏配合使用的揭煤建议。
  • 【期刊】 煤层气群井排采井间干扰的产出分馏响应特征

    刊名:煤矿安全 作者:谢焰 ; 刘会虎 ; 桑树勋 ; 李梦溪 ; 刘世奇 ; 徐宏杰 ; 赵志根 关键词:群井排采 ; 井间干扰 ; 煤层气 ; 稳定碳氢同位素 ; 分馏 ; 响应特征 机构:安徽理工大学地球与环境学院 ; 安徽理工大学地球与环境学院 ; 中国矿业大学资源与地球科学学院 ; 华北油田公司山西煤层气分公司 年份:2013
    摘要:以沁水盆南部樊庄区块为例,通过系统采集煤层气样,对不同时间煤层气井产出煤层气的组分和甲烷稳定碳氢同位素测定,通过图件分析了煤层气生产监测区群井排采条件下煤层气产出组分及甲烷稳定碳、氢同位素对井间干扰形成的响应特征。研究表明,生产监测区煤层气组分分馏和甲烷稳定碳氢同位素分馏呈现波动性变化的特征,甲烷稳定碳氢同位素分馏程度的强弱受井间干扰程度影响,煤层气井气源来源不稳定与煤层气生产区没有形成稳定的区域流场及井间干扰程度较弱有关。甲烷稳定碳氢同位素分馏机理模式表明甲烷稳定氢同位素分馏滞后于甲烷稳定碳同位素,甲烷稳定碳同位素随时间分馏对井间干扰的响应程度更敏感。
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