以H型风力发电机为研究对象,在常用的风力发电机叶片中选择一款高性能的叶片,再在该叶片的基础上设计直板型聚风罩,重点以聚风罩的导流板倾斜角为研究对象。根据垂直轴风力发电机的理论基础,再以ANSYS Fluent为分析工具,对风机加装聚风罩前后进行CFD仿真模拟,分别得到不同工况下风机的转矩和功率等性能参数,总结出风力发电机的运行规律,得到风力发电机聚风罩挡板的最佳倾斜角为-5°。并对不同风向下风力发电机加装最佳倾角挡板后的气动性能进行CFD仿真模拟,不同风向下风力发电机输出功率提高了18.5%~35.3%。该研究对风力发电机聚风罩的设计有一定的参考意义。

胶带输送机是煤矿企业运输系统的主要运输设备,目前,国内煤矿井下胶带输送机主要采用电力拖动;但在煤矿复杂的井下环境特别是存在瓦斯和煤尘回风巷道中,严禁安装电气设备。为了解决回风联巷不能安装电力胶带输送机运输物料的难题,采用气动马达驱动的运输设备,自行研制了气动胶带输送机并投入使用。生产实践证明,气动胶带输送机作为一种新型辅助运输装备,具有结构紧凑、操作方便、安全经济、适用于恶劣的工作环境的优点,特别是在易燃、易爆、高温、振动等环境条件下也能正常工作,可广泛应用于煤矿回风巷道运输线路中。

为了实现井下风量及风流的有效控制,确保矿井通风系统的稳定、可靠以及矿井的安全生产,以永煤车集煤矿南翼延伸轨道大巷为研究对象,研究设计了司控气动风门开启装置。该设备由2组主控装置、供风管路及2个气缸组成,实现风门的自动开启、关闭;每组主控装置各控制一道风门及风门前后的2道,且2组主控装置能够实现风动闭锁。研究改善了永久风门的开启方式,全面提高了矿井机械化和自动化的程度,减少了人工开启风门造成的伤害事故,降低了人工开启风门的劳动强度,提高了矿井的安全管理水平。

为防止水泵泵体漏水,研究了大型水泵装配密封与气密性检测方法。分析了水泵的结构,研究了大型水泵结合面的密封和转动部分的密封方法,水泵气密性检测技术主要采用乳化液泵、密封法兰、压力表、密封垫、封堵螺栓等测试工具,通过表面喷涂肥皂水→充入压力水→置压检测→数据比较的测试步骤,对水泵的气密性进行全面检测。研究降低了水泵壳体漏水现象,实现了矿井安全顺利排水及矿井安全生产。

为确保石油修井泥浆泵受压端面密封良好,保障石油修井工程安全进行,依据石油修井泥浆泵工作原理,分析采用上游泵送机械密封方式的密封机理。在此基础上,以泄漏量最小与液膜轴向刚度最大为目标函数,构建泥浆泵受压端面的优化设计模型。通过设定闭合力并启用计算程序,优化由石油修井泥浆泵的结构参数与实际修井工程工况相关参数组成的设计变量,实现受压端面密封结构优化。实际应用表明,在设定闭合力条件下,液膜轴向刚度与槽深呈负相关,且槽深在26μm以下时,泥浆泵的泄漏量相对较小,此时泥浆受压端面的密封性较好。

液压支架是煤矿中重要的安全装备,其运行过程的可靠性直接影响煤矿生产安全。结合实际情况,对煤矿中使用的液压支架电液控制系统进行了设计研究,系统共可以分为2大部分,分别为上位机和支架控制器。系统采取了RS-485串口通信、CAN总线通信以及无线通信技术。支架控制器以主控CPU为核心,包含有电源电路、CAN通信电路、模拟量信号采集电路等不同模块。软件程序方面,主要对控制器的主程序以及急停和闭锁子程序、邻架控制子程序进行了设计。将设计的电液控制系统应用到煤矿工程实践中,结果发现液压支架的控制精度大幅度提升,单架移架时间大幅度缩短,达到了预期效果,安全效益和经济效益显著。