[發(fā)明專利]一種礦井通風(fēng)系統(tǒng)動態(tài)分階段安全調(diào)節(jié)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610294380.3
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105756697B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳開巖;周福寶;魏連江;裴曉東;張人偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21F1/00
• 分類號: E21F1/00;E21F17/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種礦井通風(fēng)系統(tǒng)動態(tài)分階段安全調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：以最新的礦井通風(fēng)阻力測定和主要通風(fēng)機性能鑒定結(jié)果作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)初始基礎(chǔ)參數(shù)，建立當前礦井通風(fēng)系統(tǒng)模型；

步驟2：首先按當前調(diào)節(jié)風(fēng)窗和主要通風(fēng)機布置的位置，對礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進行所需總風(fēng)量一定下的風(fēng)量優(yōu)化調(diào)節(jié)解算，獲得各主要通風(fēng)機目標工況參數(shù)：目標風(fēng)量值Q_ib、目標風(fēng)壓值H_ib、目標功率值N_ib、目標轉(zhuǎn)速值n_ib和目標葉片角度值θ_ib，以及各風(fēng)窗目標風(fēng)阻值R_jb，其中下標包含有i、j標號的值分別為主要通風(fēng)機編號和風(fēng)窗編號；

步驟3：設(shè)置各風(fēng)窗的位置、風(fēng)窗當前風(fēng)阻值R_j和風(fēng)窗目標風(fēng)阻值R_jb、最小一步調(diào)節(jié)量δ_R和調(diào)節(jié)精度ε_R，以及各主要通風(fēng)機的位置、當前轉(zhuǎn)速值n_i和目標轉(zhuǎn)速值n_ib、最小一步調(diào)節(jié)量δ_n和調(diào)節(jié)精度ε_n；

步驟4：從現(xiàn)有主要通風(fēng)機中按轉(zhuǎn)速最小調(diào)節(jié)量和調(diào)節(jié)效率篩選出可調(diào)主要通風(fēng)機集合F，并比較當前轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速的大小，將其分為可增速主要通風(fēng)機子集F_A、可減速主要通風(fēng)機子集F_B和不調(diào)節(jié)子集F_C；

步驟5：按當前風(fēng)窗和分支的風(fēng)阻值及不增速調(diào)節(jié)主要通風(fēng)機的特性，對F_A中各主要通風(fēng)機在[n_i,n_ib]區(qū)間進行二分法搜索計算出通風(fēng)系統(tǒng)不出故障的當前可增速值n_ia，并同時同比例漸進增速使其在調(diào)節(jié)精度ε_n內(nèi)達到n_ia，即(1-ε_n)n_ia≤n_i≤(1+ε_n)n_ia，其中下標i表示主要通風(fēng)機編號；

步驟6：風(fēng)窗按其風(fēng)阻調(diào)節(jié)變化量ΔR_j＝(R_jb-R_j)的絕對值大于最小一步調(diào)節(jié)量δ_R的條件篩選，并按風(fēng)窗風(fēng)阻調(diào)節(jié)變化率η_jR＝ΔR_j/R_jb值升序排成當前可調(diào)風(fēng)窗隊列，其中下標j表示風(fēng)窗編號；

步驟7：從當前隊首風(fēng)窗開始，采用風(fēng)窗風(fēng)阻區(qū)間[R_jb,R_j]或[R_j,R_jb]二分法搜索，求解當前的主要通風(fēng)機參數(shù)和其它風(fēng)窗風(fēng)阻不變下通風(fēng)系統(tǒng)不出故障的該隊首風(fēng)窗當前可調(diào)節(jié)風(fēng)阻值R_ja；若無可行解，則轉(zhuǎn)步驟5；否則轉(zhuǎn)下一步驟8；所述的主要通風(fēng)機參數(shù)有當前轉(zhuǎn)速值n_i和當前葉片角度值θ_i；

步驟8：如果當前隊首風(fēng)窗R_ja<R_j時，則對其逐步進行減阻調(diào)節(jié)，相反則進行增阻調(diào)節(jié)，直到該風(fēng)窗實際風(fēng)阻值按調(diào)節(jié)精度ε_R要求達到R_ja，即(1-ε_R)R_ja≤R_j≤(1+ε_R)R_ja為止，當前隊首風(fēng)窗出隊；

步驟9：當前風(fēng)窗隊列是否為空，若不為空，則轉(zhuǎn)步驟7；否則轉(zhuǎn)下一步驟10；

步驟10：從當前可增速主要通風(fēng)機子集F_A中刪除已達到調(diào)節(jié)目標值(1-ε_n)n_ib≤n_i≤(1+ε_n)n_ib的風(fēng)機；

步驟11：判斷當前可增速主要通風(fēng)機子集F_A是否為空，若不為空，轉(zhuǎn)步驟5；否則轉(zhuǎn)下一步驟12；

步驟12：判斷所有風(fēng)窗風(fēng)阻是否全部達到風(fēng)窗目標風(fēng)阻值R_jb，即(1-ε_R)R_jb≤R_j≤(1+ε_R)R_jb，若是轉(zhuǎn)下一步驟13，否則轉(zhuǎn)步驟6；

步驟13：判斷可減速主要通風(fēng)機子集F_B是否為空，若不為空，則對當前可減速主要通風(fēng)機子集F_B中的風(fēng)機按同時同比例逐步減速至目標轉(zhuǎn)速值n_ib，即(1-ε_n)n_ib≤n_i≤(1+ε_n)n_ib；若為空，轉(zhuǎn)下一步驟14；

步驟14：檢驗當前礦井主要通風(fēng)機工況和所有分支風(fēng)量的模擬值與監(jiān)測值的偏差，如果該偏差超過允許的誤差范圍，則利用調(diào)風(fēng)過程所監(jiān)測保存的主要通風(fēng)機工況、分支風(fēng)量和風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)阻值的變化數(shù)據(jù)，計算修正當前通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)各分支巷道風(fēng)阻和風(fēng)窗目標風(fēng)阻值，轉(zhuǎn)步驟2；否則完成對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的一次風(fēng)量調(diào)節(jié)及分支風(fēng)阻值修正過程；

步驟15：根據(jù)下一階段礦井采掘工程接替計劃和礦井瓦斯涌出量、氣溫預(yù)測值，建立以當前礦井通風(fēng)系統(tǒng)為初始狀態(tài)的下一階段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)擴展模型，預(yù)測下一階段礦井通風(fēng)系統(tǒng)運行狀態(tài)變化和風(fēng)量優(yōu)化調(diào)節(jié)方案，獲得這個階段礦井風(fēng)窗安裝的最佳位置、調(diào)節(jié)時間和風(fēng)阻調(diào)節(jié)范圍，以及礦井主要通風(fēng)機性能調(diào)節(jié)時間和調(diào)節(jié)參數(shù)值，為下一階段礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流調(diào)節(jié)控制做好準備。