一種礦井通風系統(tǒng)運行狀態(tài)控制決策方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煤礦通風控制決策方法，具體涉及一種礦井通風系統(tǒng)運行狀態(tài)控 制決策方法。
【背景技術】
[0002] 礦井通風系統(tǒng)是W機械通風的方法將地面新鮮空氣直接或經(jīng)處理后，通過進風井 巷送入井下作業(yè)地點，將其中的污濁空氣進行稀釋，再通過回風井巷直接或經(jīng)空氣處理后 排放至地面大氣中。其基本作用是提供人呼吸所需的清潔空氣、稀釋和排除生產(chǎn)過程中產(chǎn) 生的有害氣體與粉塵、除去多余的熱量與濕量，創(chuàng)造一個適宜人作業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境。因此，合 理構建和管理一個通風系統(tǒng)不僅是創(chuàng)造安全生產(chǎn)和衛(wèi)生條件的基礎，而且也是預防各種災 害發(fā)生的重要手段，對保證礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。
[0003] 礦井通風系統(tǒng)是一個復雜動態(tài)非線性流體網(wǎng)絡系統(tǒng)，受地面和井下氣壓、溫濕度 變化、采掘工程進展、巷道變形等眾多內(nèi)外因素的影響，礦井通風網(wǎng)絡結構、巷道風阻和井 下空氣密度將發(fā)生變化，進而導致礦井通風狀態(tài)的變化，尤其是礦井關鍵地點采掘工作面 的風量減少，可能導致瓦斯事故的發(fā)生。為了保證礦井通風穩(wěn)定、可靠和有效，就必須對礦 井通風系統(tǒng)運行進行日常維護控制。
[0004] 目前，基于巷道風阻和空氣密度為定值的礦井通風網(wǎng)絡風流調(diào)節(jié)解算方法已較為 成熟，實際上，在礦井巷道經(jīng)過足夠長時間的通風之后，風流溫度和密度趨于穩(wěn)定，但礦井 風流調(diào)節(jié)后，由于井下各地點氣壓改變，空氣密度也隨之變化，該對風流控制方案解算的準 確性產(chǎn)生影響。換言之，將空氣密度作為常量所進行的礦井通風網(wǎng)絡風流調(diào)節(jié)解算不能準 確反映真實情況。另一方面，在礦井通風系統(tǒng)運行日常維護管理中，經(jīng)驗型調(diào)風仍占主導地 位，然而人的經(jīng)驗判斷總存在一定的局限性，若調(diào)節(jié)不當或調(diào)節(jié)過失，不僅影響風流調(diào)節(jié)的 工作效率，而且可能引發(fā)通風系統(tǒng)的故障，給礦井安全生產(chǎn)帶來不良后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種礦井通風系統(tǒng)運行狀態(tài)控制決策方法， 解決目前礦井通風時調(diào)節(jié)不當或調(diào)節(jié)過失，而影響風流調(diào)節(jié)的工作效率，及可能引發(fā)通風 系統(tǒng)的故障，給礦井安全生產(chǎn)帶來不良后果的問題。
[0006] 本發(fā)明的目的是該樣實現(xiàn)的，該通風控制決策方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1，建立或更新當前礦井通風系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)庫；根據(jù)礦井通風系統(tǒng)圖，繪制 礦井通風網(wǎng)絡節(jié)點和分支，并W最新的礦井通風阻力測定和主要通風機性能鑒定結果作為 礦井通風系統(tǒng)初始狀態(tài)參數(shù)，所述的初始狀態(tài)參數(shù)包括：井巷風阻、風窗調(diào)節(jié)風阻和井巷熱 濕參數(shù)，節(jié)點標高、空氣密度和主要通風機風壓和效率特性曲線；
[0008] 步驟2,實時獲取并更新當前礦井通風系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)；根據(jù)分支巷道長度和斷面 變化快慢，將通風網(wǎng)絡分支劃分為固定風阻或可變風阻兩類，其中可變風阻分支再劃分為 獨立分支和非獨立分支兩類，對于風阻可變的非獨立分支由傳感器監(jiān)測壓差、風速換算成 風阻，而風阻可變的獨立分支用傳感器監(jiān)測風量，在已知當前礦井總進風口大氣物理參數(shù)、 井巷分支的風阻和熱濕參數(shù)、可變風阻的獨立分支風量、風窗風阻和風機風壓的條件下，進 行通風網(wǎng)絡解算，確定其它所有風流參數(shù)；
[0009] 步驟3,根據(jù)近期礦井關鍵用風地點回風流瓦斯?jié)舛?、風量和氣溫監(jiān)測數(shù)據(jù)，并考 慮采掘工作面推進速度和最多同時作業(yè)人數(shù)的因素，實時計算礦井各用風地點所需風量和 總風量，所述的用風地點為采掘工作面、備用工作面、機電砸室和其他行人通風巷道；
[0010] 步驟4,檢驗當前礦井總風量、所有巷道風量、風速和風向W及主要通風機工況是 否合理，即是否滿足通風技術條件；如果滿足，則不進行任何調(diào)節(jié)；否則，執(zhí)行下一步驟5 ;
[0011] 步驟5,按當前獨立用風地點和調(diào)節(jié)風窗位置，對礦井通風網(wǎng)絡進行總風量一定下 的風量按需調(diào)節(jié)解算；轉下一步驟6 ;
[0012] 步驟6,獲得各調(diào)節(jié)風窗所需的風阻值R'，和各主要通風機所需的工作參數(shù)；風量 Q'f、風壓H'f和風阻R' f，，檢驗主要通風機能力是否滿足，如果滿足，轉步驟8 ;否則執(zhí)行下 一步驟7 ;
[0013] 步驟7,如果主要通風機能力不足，按風機允許的最大風壓特性曲線對礦井通風網(wǎng) 絡進行風量按需調(diào)節(jié)解算，當出現(xiàn)減阻調(diào)節(jié)時，將減阻調(diào)節(jié)量最大的定流獨立分支修改為 自然分風分支再解算，重復該一過程，直到增阻調(diào)節(jié)解出現(xiàn)為止，即獲得當前礦井最大通風 能力解，轉下一步驟8;
[0014] 步驟8,根據(jù)通風機相似比例定律，按各主要通風機所需風量、風壓和實際空氣密 度，確定最佳匹配的風機轉速rib和葉片安裝角0 b，并進行帶該風機的通風網(wǎng)絡風量按需調(diào) 節(jié)解算，確定該風機風量Qft、風壓Ha和功率N fb，W及風窗調(diào)節(jié)目標風阻值R，b;轉下一步驟 9 ；
[0015] 步驟9,判斷當前風機轉速是否需要調(diào)節(jié)，如果風機當前的轉速值n或葉片安裝角 0等于目標值即n = rib或0 = 0 b，則不需要調(diào)節(jié)；如果n<nb或0<0 b，則必須進行風機 增壓調(diào)節(jié)；如果n〉nb或0〉0 b，且風機降壓調(diào)節(jié)功效（Nf-Nn)/Nf大于預設的最小可調(diào)節(jié)功 效，或者轉速調(diào)節(jié)變化量In-nj大于最小可調(diào)節(jié)量，則進行風機降壓節(jié)能調(diào)節(jié)，否則不調(diào)； 轉下一步驟10 ;
[0016] 步驟10,檢驗風窗當前的目標調(diào)節(jié)變化量是否存在小于最小可調(diào)節(jié)量的情況，女口 果存在，則假定取消對該風窗的調(diào)節(jié)，進行帶風窗和風機的礦井通風網(wǎng)絡解算，檢驗通風系 統(tǒng)運行狀態(tài)是否合理，如果合理，則接受修改，否則對風機轉速進行適量漸進式調(diào)節(jié)，直到 通風系統(tǒng)運行狀態(tài)變成合理為止，最終獲得技術上可W實現(xiàn)的風量調(diào)節(jié)方案，決策過程結 束，輸出結果。
[0017] 進一步，在上述礦井通風系統(tǒng)運行狀態(tài)控制方法中，對于任何一種通風網(wǎng)絡解算 方式，礦井各條分支井巷的風量、空氣密度、調(diào)節(jié)壓力W及井下各節(jié)點靜壓、密度和溫濕度， 都是由礦井地面總進風節(jié)點的空氣靜壓、溫濕度、密度監(jiān)測值、已知的井巷分支風阻和熱濕 參數(shù)，對通風網(wǎng)絡進行質(zhì)量流量和空氣密度的雙層迭代解算確定的，具體算法如下：
[0018] ①W分支風阻與風量的乘積為權值，選擇通風網(wǎng)絡最小生成樹、獨立分支即余樹 弦和獨立回路，建立礦井通風網(wǎng)絡風量和空氣密度雙層迭代解算的基本方程組：
[0019] 回路風壓平衡方程：
【主權項】
1. 一種礦井通風系統(tǒng)運行狀態(tài)控制決策方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，建立或更新當前礦井通風系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)庫：根據(jù)礦井通風系統(tǒng)圖，繪制礦井 通風網(wǎng)絡節(jié)點和分支，以最新的礦井通風阻力測定和主要通風機性能鑒定結果作為礦井通 風系統(tǒng)初始狀態(tài)參數(shù)，主要是井巷風阻、風窗調(diào)節(jié)風阻和井巷熱濕參數(shù)，節(jié)點標高、空氣密 度和主要通風機風壓