[发明专利]一种矿井通风系统动态分阶段安全调节控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿通风技术领域，具体涉及一种矿井通风系统动态分阶段安全调节控制方法。

背景技术

矿井通风系统不仅是创造安全生产和卫生条件的基础，而且也是预防各种灾害发生的重要手段，对保证矿井安全生产具有重要意义。

矿井通风网络风流调节理论和方法比较成熟，已有很多用于正常静态下的矿井通风网络解算系统，对于建立合理的通风系统起到了很大的作用。由于矿井通风系统是一个动态系统，矿井通风网络的结构及其参数随采掘工程的进展等众多因素的影响而变化，往往使得矿井通风系统风流状态发生变化。目前矿井通风系统风流调节主要凭经验人工操作，调节风窗也是凭经验设计，这对一个简单的矿井通风系统而言调节目标相对容易实现，而对一个多主要通风机与多风窗的非线性联合调节系统，由于多风机与多风窗调节存在相互干扰，导致调节过程中通风系统极不稳定，安全可靠性降低，可能引发通风系统的故障，如矿井主要通风机喘振、采掘工作面风量变小瓦斯超限等，这种情况延续时间越长，给矿井安全生产带来的影响就越大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种矿井通风系统动态分阶段安全调节控制方法，使矿井通风系统调节变得更加安全可靠，为矿井通风系统长期保持合理、稳定、可靠、高效地运行提供有效的技术支持。

本发明的目的是这样实现的：该安全调节控制方法是以矿井通风网络风量优化调节方案作为控制目标参数，将矿井主要通风机与风窗交替联合调节控制，分支风阻、风窗风阻和主要通风机特性参数的修正，以及下一阶段矿井通风系统运行状态变化和风量优化调节方案的预测三个方面有机结合，形成一个完整的调节控制循环，能够在通风系统不出故障的前提下，保证风量过剩的用风点风量单调减少至所需值，相反风量不足用风点风量单调增加至所需值，从而使矿井通风系统调节变得更加安全可靠，为矿井通风系统长期保持合理、稳定、可靠、高效地运行提供有效的技术支持。

具体步骤如下：

步骤1：以最新的矿井通风阻力测定和主要通风机性能鉴定结果作为矿井通风系统初始基础参数，建立当前矿井通风系统模型；

步骤2：首先按当前调节风窗和主要通风机布置的位置，对矿井通风网络进行所需总风量一定下的风量优化调节解算，获得各主要通风机目标工况参数：目标风量值Q_ib、目标风压值H_ib、目标功率值N_ib、目标转速值n_ib和目标叶片角度值θ_ib，以及各风窗目标风阻值R_jb，其中下标包含有i、j标号的值分别为主要通风机编号和风窗编号；

步骤3：设置各风窗的位置、风窗当前风阻值R_j和风窗目标风阻值、最小一步调节量和调节精度，以及各主要通风机的位置、当前转速值n_i和目标转速值n_ib、最小一步调节量和调节精度；

步骤4：从现有主要通风机中按转速最小调节量和调节效率筛选出可调主要通风机集合F，并比较当前转速与目标转速的大小，将其分为可增速子集F_A、可减速子集F_B和不调节子集F_C；

步骤5：按当前风窗和分支的风阻值及不增速调节主要通风机的特性，对F_A中各主要通风机在[n_i, n_ib]区间进行二分法搜索计算出通风系统不出故障的当前可增速值n_ia，并同时同比例渐进增速使其在调节精度内达到n_ia，即，其中下标i表示主要通风机编号；

步骤6：风窗按其风阻调节变化量的绝对值大于最小一步调节量的条件筛选，并按风窗风阻调节变化率值升序排成当前可调风窗队列，其中下标j表示风窗编号；