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。     

无回路阻力平衡约束的固定风量平衡算法研究

通风网络解算、按需分风优化调节、基于固定风量调节反算风阻等工程实际问题均存在固定风量平衡问题.为判断在固定风量分支的位置、个数、风量都不确定的前提下,是否存在同时满足固定风量条件和风量平衡条件的通风网络风量分配方案,将固定风量平衡问题转化为网络流分配问题,令固定风量分支的容量上界与下界均等于固定风量值,其他分支的容量视为无穷大,判断是否存在所有固定风量分支均达到饱和状态的可行流,利用最大流算法求解可行流问题.如果存在可行流,则最大流方法的分配结果便可同时满足固定风量条件和风量平衡条件,即为通风网络风量的初始分配方案.通过正反2个实例验证,表明该方法可行.     

矿井通风网络数据可靠性检验

进行矿井通风阻力测定时,由于受环境的温度、湿度、压力传递存在时间差以及测点处标高不准确等因素的影响,根据实测数据,计算所得矿井巷道基础数据存在一定的误差,常用的测量数据检验方法只能对若干条通路进行闭合回路检验,而不能对全矿井通风网络基础参数进行可靠性检验。本文中所介绍的检验方法将风网基础数据输入通风网络解算软件,以实测风量和经过计算所得巷道风阻为基准,实测风量为目标条件,进行计算机通风网络模拟,对全矿井巷道风阻进行连续的优化调整,使通风网络模拟结果与实际测定各巷道风量基本符合,从而实现全矿井风网基础数据的可靠性检验。该方法在某矿进行了实际应用,实践证明此方法科学、准确的获得了全矿巷道风阻参数,为矿井的通风改造奠定了技术基础。     

复杂矿井通风系统分支阻力可调性数值研究

笔者应用数字实验方法 ,通过调节分支阻力 ,研究它对通风系统的影响。研究结果表明 :当一些分支的阻力调到接近完全隔断风流的极大值时 ,网络分析结果仍然正常 ,不影响迭代技术 ;同样也说明了分支阻力预先输入的可行性 ;各分支阻力的变化对通风系统的影响程度是不一样的 ,这由分支在通风网络中的位置决定 ;通过分析 ,给出了通风系统中两风机的相互影响的情况。     

矿井风速故障源诊断及角联结构传感器布设

煤矿井下监控系统测量的风速数据并不能用来判断故障源位置,只能反映风速传感器所在巷道的风量变化情况。引起井下风速变化的原因很多,如巷道冒落、巷道堵塞、巷道变形等,从整个通风网络角度考虑,都可以归结为分支的风阻发生变化。由于井下通风网络中任一分支风阻的变化都可能引起自身及其他相关分支风量变化。提出用逐步线性回归分析法,确定引起通风系统风速传感器报警的分支集合。建立了逐步线性回归分析的通风系统故障源诊断数学模型。通过具体实例给出了风速传感器安设在不同位置下,可能引起此分支风速超限的故障巷道集合的结果。分析了关联分支的风阻变化对角联分支的影响,从而确定选择那些对角联分支影响大且自身风量容易发生变化的巷道安设风速传感器。     

复杂矿井通风网络解算风网有效性分析

复杂的矿井通风系统不仅对风网解算提出了更高的要求,对构建的通风网络进行风网检查也变得极其重要。首次提出了风网有效性分析的概念,通过分析改进的回路风量法解算的要求,从数据检查、风网检查和收敛性分析三个方面对通风网络图有效性进行了系统深入的分析,实现了相应的风网检查算法。通过进行强连通性分析可以使假拓扑风网更接近真实风网,通过对固定风量检查可以找出拓扑关联重复性设置的固定风量分支;通过对回路进行独立性检查和收敛性分析使得构建的通风网络尽量满足风网解算的要求,避免回路假收敛并提高解算收敛速度。     

矿井通风系统风速故障源诊断技术在大明矿的应用研究

通风系统风流发生变化,从整个网络角度考虑都可以归结为分支的风阻发生了变化。从这一角度分析了大明矿分支风阻变化与各分支风量之间的关系,提出了风阻-风流变化影响关系矩阵法,确定可能使风速异常的巷道集合——故障巷道集合,建立通风网络"故障巷道范围库"。为了故障源诊断能够包含所有分支,研究风速传感器布置的最小数量及位置问题,提出了最少全覆盖布点法,给出了大明矿风速传感器的布置方案。大明矿故障源诊断结果与现场试验结果一致,验证了矿井通风系统故障源诊断技术及方法的可行性。     

不同排烟量和漏风情况下的隧道通风网络解算

在通风网络理论的基础上编制了基于质量描述的隧道网络通风计算程序,并采用模型试验方法对火灾通风网络计算结果进行了验证,证实了网络程序的可靠性。将研编的通风网络计算程序应用于某隧道集中排烟模式下火灾通风排烟技术研究,探讨了排烟量和漏风量对排烟道内和排烟阀处烟气流速的影响规律。结果表明,增加排烟量时,排烟道内和排烟阀处烟气流速呈升高趋势,越靠近排烟风机处,其烟气流速升高趋势越明显。漏风分支风阻的大小较显著地影响着漏风量的大小。减小未开启排烟阀的分支风阻系数,漏风量增大,开启的排烟阀处流量减少,当漏风分支风阻系数减小到10 N·s/(kg·m)2时,漏风量超出规范规定值。     

火灾时期矿井通风系统风阻飘移仿真模拟研究

针对矿井火灾时期矿井通风系统总风阻飘移(改变)的问题,建立矿井通风网络计算机仿真数值模型,编制计算机程序.火灾发生时,在火风压的动力作用下,矿井总风阻发生飘移,即上行风流火灾导致矿井通风机通风系统总风阻增大.当火灾高温烟流处在并联风路的一个分支时,风阻飘移量显著增大,当处在矿井通风主干风路时,风阻飘移量比较小.火灾时期矿井风阻发生飘移的原因是火灾动力对通风系统的干扰,并且是由于通风机处在与外部漏风分支相并联的位置上、火灾点处在某一支风路上而产生的.模拟试验结果表明:风阻飘移量随着火灾火势的增大而增大,通风机能力越大,风阻飘移量越小;提高通风机能力,有利于克服通风机通风系统总风阻飘移的问题;同时,处在并联支路上的上行风流火灾,风阻飘移量也与矿井本身总风阻大小有关,原始风阻越大,风阻飘移量越小.火灾火势与风阻飘 移量变化的函数关系在文中给出.     

特长公路隧道全射流火灾通风网络解算研究*

为探究特长公路隧道全射流火灾在通风条件下隧道内风流分布及影响规律,基于斯考德-恒斯雷近似算法构建通风网络解算模型,并通过隧道现场风机效率测试和通风测试,验证通风网络解算模型的可靠性;引入火区阻力和火风压公式,建立全射流火灾通风网络计算模型。结果表明:铜锣山隧道射流风机正向运转效率为0.83~0.93,平均效率为0.882,风机反向运转效率为0.65~0.68,平均效率为0.665;现场通风测试结果与通风网络计算结果误差在15%以内;火灾通风阻力对隧道各支路的影响程度不同,其中,对事故隧道支路的影响最大,横通道支路次之,对非事故隧道支路的影响最小;隧道坡率对烟气分配的影响主要为火风压引起,上坡隧道时,火风压起动力作用,火灾支路风量与坡度成正相关,下坡隧道时,火风压起阻力作用,火灾支路风量与坡率成负相关。     

多机并联通风系统各风路的合理分风问题

采用多台扇风机并联工作的矿井,各扇风机工作风路的排风量应与该风路的风阻状况相适应。风阻小,通过能力大的风路,应尽量利用它多排风;风阻大,通过能力小的风路,则应少排风。这样,可减少由于分风量与各风路风阻状况不相适应而产生的附加能量损失。在各条风路风阻状况保持不变的情况下,各并联扇风机工作风路之间,存在一个最佳的分风方案,即在此分风状况下,全矿通风的总能量损失最小。下图表示两扇风机并联工作的通风系     

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。     

FSC—18型节能风机在我矿的应用

辅扇在我矿的应用,主要用于小分区回风系统的排风和阻力大的分支回路的辅助通风。我矿二期扩建后,为解决东部2#群区域的污风排出问题,曾采用2台JBT-28kW风机并联抽出,但风量较小,仅13m~3/s,满足不了通风要求,且能量消耗较大。1986年起改用K系列风机。风量增加到16～28m~3/s,能耗降低30％,基本解决了该区域的通风问题。南部2#风井主扇由于受二氧化硫气体腐蚀和排风道碎砂磨损,机体严重损坏,叶片更换频繁。加上农民在上部闭坑中段采矿损坏通风构筑物,造成上部中段大量漏风,下部作业中段风量减少,通风困难。为了解决     

矿井通风系统风量考察指标的探讨

为了简单、确切和全面地衡量一个矿井通风系统在技术上、经济上的合理性,必须有一些具体的技术经济指标作为标准。这些指标概括起来可分为三类。即:阻力(风阻、等积孔)指标,动力(风机效率、电力消耗)指标和风量指标。前两个指标一般都比较统一,无甚争议,故这里不加赘述。本文仅就风量指标提出意见,同大家商榷。风量指标是反映通风效果的一项极重要的指标,它要说明通风系统中各作业点通风状况的好坏,供风的质和量,漏风量的大和小,以及风量分配的合理性等问题。用什么     

矿井通风网路的线性解算法及其程序设计

针对“京大二试算法”存在的不足——当已知矿井总风量时,“京大二试算法”的迭代格式是错误的,解算出的风量分配不合理,提出了矿井通风网络线性算法的数学模型.该通风网络算法是将支路特性方程变换为线性关系,则风网回路方程被线性化,就可以应用线性逼近法求解.该算法弥补了“京大二试算法”的缺陷,当已知矿井总风量时,解算出的风量值更接近真值,结果更加精确.介绍了线性算法数学模型的迭代格式及迭代精度问题,并编制了该线性算法的Matlab程序,程序简单,节省计算时间,给出了算法原理,并以实例进行计算,得到了令人满意的结果.     

局扇通风系统的优化设计

在巷道掘进过程中,局扇通风是最常见的通风方式之一。在满足所需风量的条件下,风筒和动力设备是相互制约的。风筒直径大,气流阻力较小,但风筒成本高;反之,气流阻力较大,通风耗电大。可见,衡量局扇通风的经济性,需综合考虑通风设备费和耗电费。目前,局扇通风设计普遍是凭经验选定风筒直径,然后根据相应风筒风阻来选择风机。此法的主要问题就在于没有把风筒和动力设备结合起来考虑,采用的风筒直径不能保证通风的经济性。另外,现有局     

鲁班山北矿通风能力改造方案选择及措施研究

鲁班山北矿主要通风机的实际特性曲线和理论特性曲线存在着较大差异,矿井实际风阻要比设计的小、实际用风量比设计提供的大,导致该矿主要通风处于不合理工况点的范围,风机工作效率低下、已无富裕能力。从通风线路进行优先考虑,提出3种通风网络改造方案;从通风网络解算的结果和其他方面的定型比较,得出"三进一回"的方案优于"两进两回"的方案。     

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。     

采煤工作面漏风通道参数研究与应用

采煤工作面漏风会导致采空区缓慢自燃氧化以及有毒有害气体涌入工作面,造成采空区自然发火及工作面工作人员中毒窒息的可能性.工作面不同进风风量下工作面漏风情况会不同.为了具体研究工作面不同进风风量下的漏风情况,测定了元堡煤矿1901工作面停采期间各漏风通道的漏风量,建立了工作面漏风通道网络模型;根据风网解算原理及风阻计算公式计算出各分支风阻及风量值;利用风网解算软件计算出不同风量下工作面漏风通道的风量值.结果发现:元堡煤矿1901工作面风量在500 - 1500m3/min范围内变化时各漏风通道风量占工作面总进风量的比重几乎不变;采空区两巷由于已经打好密闭,漏风较小;工作面中部由于老顶来压漏风量较大,是堵漏风重点.     

角-并联变换法解算简单角联网络研究

在解决简单角联网络的风量分配、风阻风压计算等问题上,很少有比较简便的方法。提出了角-并联变换法,实质是将简单角联通风网络简化为简单并联网络,即将具有共同风量的分支分解为2条或几条具有等值风阻的分支巷道;然后采用BFS法(由Broyden、Flether与Shanno提出),基于MALAB编程解算变换后的网络各项通风参数,并分析等效变换精度。对解算结果的对比分析发现,运用此法求解矿井复杂风网的实算结果与Scott-Hinsley(斯考德-恒斯雷法)所得结果一致,而且更准确,表明角-并联变换的理论和方法是正确的。与传统方法相比,该方法可避免建立复杂的数学方程,在计算机上即可完成全部解算过程,除适用于解算简单角联通风网络外,也可应用于其他相关领域。