[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(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦通風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦井通風(fēng)系統(tǒng)動態(tài)分階段安全調(diào)節(jié)控制方法。

背景技術(shù)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)不僅是創(chuàng)造安全生產(chǎn)和衛(wèi)生條件的基礎(chǔ)，而且也是預(yù)防各種災(zāi)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。

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流調(diào)節(jié)理論和方法比較成熟，已有很多用于正常靜態(tài)下的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算系統(tǒng)，對于建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)起到了很大的作用。由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)隨采掘工程的進展等眾多因素的影響而變化，往往使得礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流狀態(tài)發(fā)生變化。目前礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流調(diào)節(jié)主要憑經(jīng)驗人工操作，調(diào)節(jié)風(fēng)窗也是憑經(jīng)驗設(shè)計，這對一個簡單的礦井通風(fēng)系統(tǒng)而言調(diào)節(jié)目標(biāo)相對容易實現(xiàn)，而對一個多主要通風(fēng)機與多風(fēng)窗的非線性聯(lián)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于多風(fēng)機與多風(fēng)窗調(diào)節(jié)存在相互干擾，導(dǎo)致調(diào)節(jié)過程中通風(fēng)系統(tǒng)極不穩(wěn)定，安全可靠性降低，可能引發(fā)通風(fēng)系統(tǒng)的故障，如礦井主要通風(fēng)機喘振、采掘工作面風(fēng)量變小瓦斯超限等，這種情況延續(xù)時間越長，給礦井安全生產(chǎn)帶來的影響就越大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種礦井通風(fēng)系統(tǒng)動態(tài)分階段安全調(diào)節(jié)控制方法，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)變得更加安全可靠，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)長期保持合理、穩(wěn)定、可靠、高效地運行提供有效的技術(shù)支持。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：該安全調(diào)節(jié)控制方法是以礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量優(yōu)化調(diào)節(jié)方案作為控制目標(biāo)參數(shù)，將礦井主要通風(fēng)機與風(fēng)窗交替聯(lián)合調(diào)節(jié)控制，分支風(fēng)阻、風(fēng)窗風(fēng)阻和主要通風(fēng)機特性參數(shù)的修正，以及下一階段礦井通風(fēng)系統(tǒng)運行狀態(tài)變化和風(fēng)量優(yōu)化調(diào)節(jié)方案的預(yù)測三個方面有機結(jié)合，形成一個完整的調(diào)節(jié)控制循環(huán)，能夠在通風(fēng)系統(tǒng)不出故障的前提下，保證風(fēng)量過剩的用風(fēng)點風(fēng)量單調(diào)減少至所需值，相反風(fēng)量不足用風(fēng)點風(fēng)量單調(diào)增加至所需值，從而使礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)變得更加安全可靠，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)長期保持合理、穩(wěn)定、可靠、高效地運行提供有效的技術(shù)支持。

具體步驟如下：

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(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)模型；

步驟2：首先按當(dāng)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(biāo)工況參數(shù)：目標(biāo)風(fēng)量值Q_ib、目標(biāo)風(fēng)壓值H_ib、目標(biāo)功率值N_ib、目標(biāo)轉(zhuǎn)速值n_ib和目標(biāo)葉片角度值θ_ib，以及各風(fēng)窗目標(biāo)風(fēng)阻值R_jb，其中下標(biāo)包含有i、j標(biāo)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(dāng)前風(fēng)阻值R_j和風(fēng)窗目標(biāo)風(fēng)阻值、最小一步調(diào)節(jié)量和調(diào)節(jié)精度，以及各主要通風(fēng)機的位置、當(dāng)前轉(zhuǎn)速值n_i和目標(biāo)轉(zhuǎn)速值n_ib、最小一步調(diào)節(jié)量和調(diào)節(jié)精度；

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(dāng)前轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的大小，將其分為可增速子集F_A、可減速子集F_B和不調(diào)節(jié)子集F_C；

步驟5：按當(dāng)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(dāng)前可增速值n_ia，并同時同比例漸進增速使其在調(diào)節(jié)精度內(nèi)達到n_ia，即，其中下標(biāo)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)變化量的絕對值大于最小一步調(diào)節(jié)量的條件篩選，并按風(fēng)窗風(fēng)阻調(diào)節(jié)變化率值升序排成當(dāng)前可調(diào)風(fēng)窗隊列，其中下標(biāo)j表示風(fēng)窗編號；