[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

摘要

本发明公开了一种矿井通风系统动态分阶段安全调节控制方法。根据当前所求得的矿井通风网络风量优化调节方案，采用主要通风机集合与风窗队列交替联合安全调节控制策略，同时利用调风过程中风流监测数据，检验修正通风网络分支风阻值、风窗风阻值和主要通风机特性参数，并结合采掘接替计划，对下一阶段矿井通风系统状态变化和风量优化调节方案进行预测，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。本发明既可用于现场人工调节也可用于远程监控，可以有效地提高矿井通风系统调风的安全可靠性。

主权项

一种矿井通风系统动态分阶段安全调节控制方法，其特征在于包括以下步骤：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Qib、目标风压值Hib、目标功率值Nib、目标转速值nib和目标叶片角度值θib，以及各风窗目标风阻值Rjb，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Rj和风窗目标风阻值Rjb、最小一步调节量δR和调节精度εR，以及各主要通风机的位置、当前转速值ni和目标转速值nib、最小一步调节量δn和调节精度εn；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，将其分为可增速主要通风机子集FA、可减速主要通风机子集FB和不调节子集FC；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FA中各主要通风机在[ni,nib]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nia，并同时同比例渐进增速使其在调节精度εn内达到nia，即(1‑εn)nia≤ni≤(1+εn)nia，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ΔRj＝(Rjb‑Rj)的绝对值大于最小一步调节量δR的条件筛选，并按风窗风阻调节变化率ηjR＝ΔRj/Rjb值升序排成当前可调风窗队列，其中下标j表示风窗编号；步骤7：从当前队首风窗开始，采用风窗风阻区间[Rjb,Rj]或[Rj,Rjb]二分法搜索，求解当前的主要通风机参数和其它风窗风阻不变下通风系统不出故障的该队首风窗当前可调节风阻值Rja；若无可行解，则转步骤5；否则转下一步骤8；所述的主要通风机参数有当前转速值ni和当前叶片角度值θi；步骤8：如果当前队首风窗Rja<Rj时，则对其逐步进行减阻调节，相反则进行增阻调节，直到该风窗实际风阻值按调节精度εR要求达到Rja，即(1‑εR)Rja≤Rj≤(1+εR)Rja为止，当前队首风窗出队；步骤9：当前风窗队列是否为空，若不为空，则转步骤7；否则转下一步骤10；步骤10：从当前可增速主要通风机子集FA中删除已达到调节目标值(1‑εn)nib≤ni≤(1+εn)nib的风机；步骤11：判断当前可增速主要通风机子集FA是否为空，若不为空，转步骤5；否则转下一步骤12；步骤12：判断所有风窗风阻是否全部达到风窗目标风阻值Rjb，即(1‑εR)Rjb≤Rj≤(1+εR)Rjb，若是转下一步骤13，否则转步骤6；步骤13：判断可减速主要通风机子集FB是否为空，若不为空，则对当前可减速主要通风机子集FB中的风机按同时同比例逐步减速至目标转速值nib，即(1‑εn)nib≤ni≤(1+εn)nib；若为空，转下一步骤14；步骤14：检验当前矿井主要通风机工况和所有分支风量的模拟值与监测值的偏差，如果该偏差超过允许的误差范围，则利用调风过程所监测保存的主要通风机工况、分支风量和风窗调节风阻值的变化数据，计算修正当前通风网络各分支巷道风阻和风窗目标风阻值，转步骤2；否则完成对矿井通风系统的一次风量调节及分支风阻值修正过程；步骤15：根据下一阶段矿井采掘工程接替计划和矿井瓦斯涌出量、气温预测值，建立以当前矿井通风系统为初始状态的下一阶段通风网络扩展模型，预测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，获得这个阶段矿井风窗安装的最佳位置、调节时间和风阻调节范围，以及矿井主要通风机性能调节时间和调节参数值，为下一阶段矿井通风系统风流调节控制做好准备。