通风网络分支风量与风机频率及变频 灵敏度的关系研究

为了定量描述主要通风机变频调风时通风网络风量变化的差异性,推导了分支风量随频率变化的函数关系式,表明分支风量与风机频率呈一次函数关系,依此可以精准高效地进行变频调风,并预判待调分支是否满足调风要求以及对非待调分支风量变化的影响。提出了变频灵敏度的概念,定量地反映了通风网络各分支风量相对于频率变化的敏感程度,其值可用风量与频率函数的斜率表征。通过理论推导可知变频灵敏度与分支风量具有相同的数值分布规律,得出风量越大的分支在变频调风时风量改变量也越大的结论。分析了所述理论对矿井变频调风工作的指导作用,并通过矿井变频调风时的风网解算验证了理论的正确性。     

复杂通风网络总风阻快速计算方法

为了快速计算通风网络总风阻和当通风网络中安装多台风机时各风机所承担的总风阻,将通风网络中安装风机的分支设置成固定风量分支,利用通风网络回路阻力平衡定律构建通风网络所有独立回路阻力平衡方程;在这组方程中,存在一组含固定风量分支的方程,其中的每个方程所对应的回路总阻力不为0,该回路总阻力需要用安装在每个固定风量分支上的风机所提供的风压才能抵消,使之归零;该组方程可用于求解通风网络总风阻和当通风网络中安装多台风机时各风机所承担的总风阻。结果表明:1)当通风网络只安装1台风机时,通过将打算安装风机的分支设为固定风量分支,可求出当风机安装在该分支时所承担的总风阻,该值与风量无关;对于同一个通风网络,安装风机的分支不同,所对应的总风阻也不同;2)当通风网络中安装多台风机时,通过将安装风机的所有分支均设置为固定风量分支,可求出各风机所承担的总风阻;此时,1台风机所负担的通风网络总风阻与风机数量、各风机的输出风量和安装位置相关。计算总风阻时,只要解算一次通风网络,依据回路阻力代数和不为0的回路,即可求出通风网络总风阻或多台风机各自所承担的总风阻。     

巷道型采场爆破后通风风量计算方法探讨

本文在前人研究的基础上,对卷道型采场爆破后所需风量,依据紊流变形现象及交换倍数的概念,进行了推导与解析。还对采场下风侧存在通风巷道的全巷道通风风量计算,进行了更全面的研究。推荐使用不同的公式计算上述两种情况的通风风量。     

风窗对井下通风系统的影响及其调节与定位优化

利用回路阻力平衡关系分析了井下风窗安装前后通风系统中各分支间风流流动关系,提出了某些分支安装风窗后,通风系统各分支的风量对此变化作出反应的分析模型,给出了度量风量和阻力反应敏感性强弱的方法;假定通风系统中某些分支同时安装风窗,在保留风窗的使用对通风系统所带来的正面作用,但要抑制其负面作用的条件下,基于尽可能使所有参与调节的分支的风阻增、减值最小化的原则,提出了指定分支实施调节的调阻调节法和优选分支实施调节的调阻调节法,并建立了相关最优调节模型及其求解方法。结果表明:两种模型可以在风窗安装之前进行解算,解算结果可预知风窗安装后通风系统各分支的风流的分布情况,并确定出相应的调控策略;优选分支调阻调节模型可以用于选择最优的风窗安装位置、数量及风窗阻力,后者可以用于确定风窗窗口面积。     

矿井通风网络复杂度与风机控制力量化计算

为了探究矿井通风网络复杂度与风机控制力的关系,提出分支关联度、最小距离、通风网络复杂度和风机控制力的概念。利用vCad2.0进行数字实验,对网络复杂度与风机控制力的关系进行定量研究。结果表明:随着网络复杂度的增加,矿井通风系统的有效风量率减小,且认为该值减小到60%时,视为风机控制力的极限,此时网络拓扑结构为风机所能控制的最大网络复杂度。地面集中供风时,同时工作的中段数量存在上限,最大值为7。将结论用于某有色金属矿进行实证研究,找出该矿深部中段通风困难的原因,为矿井进一步整改提供理论依据。     

局部通风机实际特性的近似处理方法及应用研究

针对目前局部风机特性曲线很难得到或应用而导致局部通风研究受限问题,提出一种根据局部风机风量及风压范围近似求解风机特性曲线的方法。该方法采用一次线性插值函数代替风机特性曲线函数,结合风阻特性曲线得到风机工况。基于该方法可进行局部风机选型或预测既定型号风机工况点及风筒出口风量,同时可确定长距离掘进通风中钻孔通风有效风量与钻孔长度、直径的关系,也可确定风库中转位置与风筒长度的关系。应用分析结果表明:用一次函数代替稳定区域风机特性曲线函数不仅简单方便,结果较精确,且方法可靠、实用性高。     

防排烟系统与通风空调系统的兼用及需要注意的问题

高层建筑发生火灾时用平时运行的通风空调系统进行防排烟,既可以节省建设费用又可以减少占用空间.本文阐述了防排烟系统与通风空调系统兼用的可行性,并强调防排烟系统与通风空调系统兼用时需注意风量一致和选用风机时如何进行管路阻力计算.     

工作场所管道通风的测量

通风系统管道风量的测量是评价职业安全与卫生防护工程效率、对通风系统存在问题进行诊断的必要过程。文章通过在职业卫生评价时所需通风效率等参数的考核要求,引出了对风速、风压的测量;阐述了新风量和换气次数的概念和方法,介绍了常用测量仪器、仪器的使用方法和较新的套帽式风量罩的使用,通过对风压测量使用仪器、检测方法、计算过程、注意事项的详细介绍,较全面地给出了避免产生误差的方法和要求,对如何根据作业现场条件,选择测量方法、测量仪器及其适宜性等进行了阐述,对工作场所职业卫生检测与评价的实际操作具有一定的参考作用。     

基于反向漏风的地铁区间隧道并联通风机运行调节优化

为明确隧道运营期间并联通风机的调节依据,依托青岛地铁八号线大洋站至青岛北站区间隧道,搭建隧道通风系统模型。通过并联试验,测定了通风机变频频率、电功消耗值及相应风量,并以功率差值占比、通风效率为依据,探究并联通风机的反向漏风规律和最佳频率匹配范围。结果表明：由于管网结构的影响,并联通风机反向漏风存在抑制临界点;为避免反向漏风,并联通风机变频调速处于额定转速的30%～50%、>50%～70%、>70%～90%时,其功率差值占比不宜大于1.6%、6.1%、17.6%;并联通风机同型号同频率运行时,通风效率不一定最优,要使并联通风机增效减耗运行,风机变频调速宜处于额定转速的70%～90%且功率差值占比≤6%。频率匹配范围的确定可为隧道运营期间并联通风机的变频调节提供参考。     

长距离掘巷局部通风计算风筒中风量风压的一种新方法

长距离掘进巷道通风时风筒进风口和出风口会有大的风量差和风压差。为了选择合理的风机通风,需要研究风筒中风量、风压的变化规律。常规方法是利用经验或实验得到风筒接头平均漏风量,从而计算进风口的风量和风压。但对于长距离通风且每段风筒较小时该方法所计算的参数偏小,会对风机选型造成误差。本文另辟蹊径,根据风量、风压平衡定律,按照非连续性通风网络模型推导出了进风口的风量、风压与出风口处的关系,并给出了简化的近似关系,作为风筒通风参数计算的新方法。结合具体实例,发现参数近似值与精确值高度相似,说明可以利用近似关系进行计算,简单方便;同时比较了按新方法和常规方法计算的风筒进风风量和通风阻力的差异,结果表明长距离掘进巷道的风量风压按新方法计算更为科学。     

扰动法在风网解算中的应用研究*

为简化矿井通风复杂风网的解算,提出将扰动法引入到风网解算中,并介绍扰动法的原理、风网解算的基本定律;给出常见的固定风压、固定风量和给定风机性能函数3种风机工况下的扰动方程矩阵表达式及详细的计算过程;对所提风网解算方法进行实例验证。结果表明:扰动法作为固定运算次数的近似方法,在工程实际允许的误差范围内,相比于以牛顿法为代表的迭代法耗时少、不依赖初值,是1种简单实用的风网解算方法。     

Adequate air volume in working face after mechanical refrigeration

By analyzing the coal mine working face ventilation and cooling cost after mechanical method is adopted for temperature decrease, the relationship between air volume and ventilation cooling cost was established. And through mathematical analysis and specific applications of the model, the reasonable air volume is determined. With respect to the actual conditions of a coal mine, the air volume is figured out. In order to verify the correctness of the air volume by the new method, the Ansys model of ventilation cooling for the working face is established, and the effect of cooling under the air volume is simulated. The simulation results can meet the mine cooling requirement after being applied in coal mine, the cooling effect and the economic benefit are satisfactory.     

基于有上下界风量约束的矿井风量极值流算法研究

为解决既有方法不能准确求出矿井最大通风量与最小配风量,从而导致矿井通风系统产生能源浪费或难以满足矿井通风需求,出现安全隐患与改造难度大、潜力低等问题,提出1种基于有上下界风量约束的矿井风量极值流算法.该算法首先利用最大流算法求解满足节点流量平衡与分支上下界容量限制条件的可行流问题,若存在可行流,在求得可行流基础上,再利...     

An automatic approach for the control of the airflow volume and concentrations of hazardous gases in coal mine galleries

Intelligently controlling ventilation networks after an abnormal air branch is difficult. The key variable-frequency mine ventilator control factors that are used to correct this phenomenon were discussed. To improve the fitting accuracy of the mine ventilator characteristic curves, a database of characteristic curves for mine ventilators operating at different frequencies was established using the interpolation method for optimizing uniform approximations by Chebyshev. The concept of frequency sensitivity analysis by analyzing the sensitive branch in the ventilation network was proposed. The linear function between the mine ventilator working frequency and branch wind quantity was fitted out by experiments. A model based on Tikhonov regularization measured the branch wind quantity to calculate the wind resistance in the ventilation network, which yielded a unique branch resistance model solution. The mine air was monitored by calculating the variable wind resistance from the branch wind quantity. The sensitive branch coupling in the mine ventilator variable-frequency controlled ventilation was analyzed and combined with the control theory for ventilation networks. Two types of variable frequency were controlled to adjust the branch wind quantity, the frequency-concentration (f-w) servo control method and the curve search method. The experimental model was established for the Da Liu-ta coal mine ventilation system using the mine ventilator variable-frequency system controller to adjust the branch wind quantity. Because gas is explosive, CO₂ was used instead of gas for this experiment. The results indicate that the mine ventilator variable-frequency control automatically adjusted the branch wind quantity, which strictly followed the frequency-concentration servo control method and curve search method. Increasing the CO₂ concentration caused the mine ventilator variable-frequency controller to increase the branch wind quantity automatically to maintain the CO₂ concentration under the threshold value. The experimental results also demonstrated both the practicability of variable-frequency regulation for air branch systems and the feasibility of the branch quantity adjusted theory. Theoretical guidance for adjusting the ventilation branch quantity for a variable-frequency mine ventilator was provided.     

多功能矿井风流调控设施的研究与应用

为了解决因行人、运输较频繁或易受爆破冲击波影响等而导致传统风流调控设施使用受制约的难题,通过分别对单、多机阻隔、增阻、引射型矿用空气幕模型进行理论推导与分析,提出应用多功能的空气幕来替代传统风流调控设施。针对某矿山通风系统存在的风流短路、有效风量率低、冬季井筒结冰等问题,拟采用多功能空气幕来建立柔性风门、风窗,并应用矿井通风系统优化软件中风机选型功能,将初步选定的空气幕经数字化处理后,优选出使用效果最佳空气幕型号、布置方式、安装位置,从而有效、可靠的对井下风流进行调控。应用结果表明:井筒结冰与风流短路等现象得到了有效、稳定的控制,通风效果得到了明显的提高,为可持续化安全生产提供了保障。     

长大区间隧道抽出式串联通风机排烟能力实验研究*

为实现有效通风以降低隧道火灾带来的损失和伤亡,依托青岛市地铁8号线大洋站至青岛北站区间隧道,建立线性比尺为1∶15的隧道通风排烟模型实验系统,针对通风机串联单抽,围绕3种通风机频率匹配组合,测定单机的变频频率值、电功消耗、排烟道与行车道的断面平均风速以及右侧行车道静压。研究结果表明:在相同功率消耗下,不同频率匹配的串联通风机排烟效果存在差异;针对此差异,利用气体挡烟墙性能及其计算欧拉数值比较发现,风井近端的通风机频率较大时,下游对污染气流的抵抗力更强,拥有更好的排烟效果。研究结果可为隧道火灾提供更有效率的防灾救灾数据支持,并从欧拉数方面为研究隧道临界风速提供新角度。     

胶结充填体水化放热规律及其影响研究

为了研究充填采矿法中胶结充填体的水化放热作用，现场实测充填体温度，并对充填体散热的影响及治理进行了研究。研究结果表明:充填采矿法的采掘作业面均依靠局扇供风，因此通风效果直接影响作业面热环境，充填作业完成后3 d内放热量达到最大，此时充填体周围采场气温达28℃以上，应依据降温风速（0.5~1.0 m/s）的要求重新计算需风量；运用Ventsim预测采深为1 456 m时在3种风速下的采场热环境，当独头风量为3 m3/s时属于一级热害矿井，当风量增至6 m3/s和9 m3/s时热害降至一级标准以下，热环境明显改善，且入风为21.4℃、风量为6 m3/s时采场气温会降至27.2℃，因此加大采场有效风量和风速是改善深部热环境的有效措施；充填水化热与采场气温呈正相关，因此应合理安排作业计划，避免在放热量大的充填体周围作业，如需作业应加强通风，人员上岗应进行职业健康检查，合理安排岗位并及时发放降暑饮品，以免出现紧急情况或危险。