矿井多风机多级机站通风网络优化程序设计.pdf

云 南冶金 年 第五期 矿井多风机多级机站通风网络优化程序设计 云南省劳动厅矿山处张黔生 昆明工学院赵梓成 提要 本 文 在研究和建立 的多风机多级机站通风网络风 机 优化数学模型基础 上 , 编 制了相应的计 算 机程 序 , 确定了合 理的 虚拟风 机模型 , 完善了多风机 多级机站 通 风网络在解算过 程中刘 回路圈 划 、 风量初拟 、 自然风压及 漏风处 理 、 迭代计算 、 阻 力 调节计算 、 风 机优选 、 节 点相 对压力 计算 、 最大 最小风 阻线路 查找等方而的特 殊 要 求 , 可绘 制极值 风阻线路 的压力梯 度 图 , 可对 通风系 统的基建 投 资 、 年经营费用及通风 成 水进行分析 计算并丧 格 式输出 。 本程序可快速和优 化解 算日前 任 意的通 风网络 , 文章以一 个实际矿 井 为例 , 叙述了使用本程序 的效 果 。 前言 ∀∃ ∃∃〕 ‘‘“ ∋ “ , / , ⋯ , ∀≅∃ ∀ Α ΒΒΒΒ 艺 Χ‘,,二 ΔΕ , / , ⋯ , ∀ ≅ ∃ ∋ Φ ∗ 乞 ’ 」‘,、了一上, 了一 ’ Ε‘, 一 口 、Α一 才 ∀Ε 1∃ ΓΕ ΗΙ , 上 , 5 , ϑ, ∃ ∃ Θ ,‘ 一通风 系统中的固定风量风道总数 ∀[Ι 一通 风系统 中可 调节风道的总数 目 Η 。‘一第 ∋条可 调风道的风 量粗略值 肠‘一第∋条可 调 风道在安全风速条件 下的最 大风 量 ∴,泣Σ ∗ Π‘, Η 。‘ ,, , ‘,’ 一 瓮 计算过程是 Π 预先设定风量的初 始值 ‘。’, 使之满足节点风 量平衡方程 Ξ 然 后按上述迭 代式计算第 ∋ 回路的△‘ , 并立即对各风道 的初拟值进行校正 , 即 Π , ‘殆3 ‘∃ , 〔介,3 Φ‘, △‘介 3 ‘∃ 对所有回路 , 判别丈∋ Φ 若成 立则停止迭代 计算 Ξ 过程 。 Σ 、 △‘⋯, 、、 、万 产 一 匹 甲 风道作为余树弦 , 采用 “加边避圈法” 形成 最小生成树 , 然后再把余树弦逐条代入即求 得Φ条独立 回路 。 本文对一个回路中可能含多条风机风 道 和多条定流 风 道的网络回路圈 划作了特殊的 处理 , 以保证程序能顺利地圈划出相 互 独立 的回路 。 2 ∗ / 风且初拟 本程序以装 机风道 风 量和定流 风道 风量 为回路风 量 , 采用回路风 量平衡定律进行风 量初拟 , 并对可能 产 生零值的回路 在迭 代计 算中作 了技 巧性处理 。 固定漏风风 道的处理 , 采用通路法 , 即 以漏风风道的入点或出点∃为起点或终 点∃ , 寻找一条到达出风 点或入风点∃的 正向或逆向∃风道集合的通路 , 然 后 把漏 风量逐条迭加 , 保证回路风 量定 律得以平 衡 , 使之满足实际生产的要 求 。 2 ∗ 1 虚拟风机的确定 根据解算实例结果的综合分析 , 得 出虚 拟风机 曲线的变化趋势 Π 当保持风压范围不 变而 改变风 量 的取值区间宽度 , 则随着 风量 范围的扩 大 , 所 虚拟风机的工 况风量增加 , 轴功率也增加 , 当风量系数保持不变时 , 改 变风 压范围 , 随着风压范围的扩大 , 风 量逐 渐下降 , 功率 只有很微小的上升 。 结合多风 机多级机站通风的风机为低风压 、 大风量 、 小功率等特点和金属矿山的实际生产情况 , 确定 了多风机多级机站的虚拟风 机模型 Π 道 上迭 力日一 个风阻调节值““‘ 二 , ∗ .]之 ‘ ‘扩一卜△8刀 Δ . ∗ ]‘ 8 。二 ‘‘Ρ 十 么尸 。 其中八8 [ 、 △Γ≅ 、 血尸 。为风压修正 值 , 由 ‘值 的 大小确定选取 。 2 ∗ 2 风机特性曲 线 本程序采用精度较高的最小二乘法来拟 并对调 阻 后的网络重 新进行解 算 , 如 此 反 复 , 直到分风满足要求为止 。 对定 流风道的调节 , 是按回路 风压平衡 定律求出回路不平衡的风压值 △⎯, , 再 由阻 力定律求出调 阻值△ ‘ 。 最后是调节方法选择 计算 , 按 △ 、正负 值选择调节 方法 。 当么 ‘ ⊥ . 为增阻调节Ξ 当八 ‘α .为降阻或增能 调 节 。 其后由△ ‘值 大小求出调 节措施的规格尺寸 。 2 Μ 风机优化选择 以虚拟风机参加网络解算后的虚拟工况 点 , 结合风机的约束条件 , 按可选风 机 工况 为矿井风 阻特性曲线与供选风机特性曲线交 点的原理 , 求出各装机点可选风 机的工况 值 , 并根据优化目标函数选出各装机点 的最 佳风 机及最佳配套电 机 、 电缆等 。 最后 代入 各被选风 机再进行网络的复算 。 2 0压 力分布情况计算 压 力分布情 况计算包括 三个方面 Π 各 节 点相对 于入风点零压的压力值计 算 Ξ 援引 系 统 工程中网络计 划技 术的总时 差 为零原 理 , 建立 了通风网络中最大最小风阻线路查寻 的 数学模型 Ξ 由计算机在 屏幕上绘制极值线 路 的压力梯度图 , 并在 打印 机上 拷贝 。 了龟,、Α 叹 ∗ 年 第五期 云 南冶全 笔者编制了各计算模型的程序并自动完 成各顶计算及绘图 。 2 。 系统总技术指标计算和经济分 析计 算 本文对系统总指标如总进风量 、 总回风 量 、 总风 压 、 总风阻 、 总等积孔等建立了适 合多风机 多级机站通风网络的计算公式 , 并 在程序中实现 。 同时 , 程序还 从通 风系统的 基建投资 、 年经营费 、 通风成本三个方面进 行了较为全面详细的分析计算 , 并表格式输 出各计算结果 。 ] 多风机多级机站通风系 统 优化程序框图 ∗ 多风机多级机站通风 系统优 化程序框图 如图 所示 。 网络回路β χδ 一∋ ∴β ε φ法选代廿算 4 [ 调节计算 各 摘入通风系统原始数据 一一一一一ϑ 一一一一 检查原始数据正 确性 可调风道风阻 完成调整 阻 计算了吗之 按 盛拟风机工况值以 二化目标函我选择风机 需打印吗γ 一 Υ 、、Υ∀ 已选风机了吗γ卜一 打印通风系 统原始数据 调整通风网络数据顺序 分戈 Υ 丫 Τ 需打印妈γ 蒸摧如 巫 打印通风系统 调整后数据 二卜勺厂二二二一 Υ 计算网络各节点相对压 力值 圈划通风网络独立回路 查寻计算最大最 小风阻线路 调整通风网络回路 数据顺序 拟定及计算系统 各风道 初始风量值 通风系统总技术参数计算 一一一一一丁下 ∗∗ ⋯ Β Υ 通风系统经 济分析 计算 儿 愉出通风系统技 术参数 按实际情况拟定 各装机点风机工况值 拟合虚拟风机 曲线 输出压力分布值 ,绘制压力梯度图 一 Τ ΤΤ 一Β 抽 出系统基建投资各项目情况 二了了宁甲一卜下厂一一下一一一 翰出系统年经营费用各项目情况 ΤΤ Τ 一 Β二二二二 钧出通风系统成本情况 Κ 凡Ι 图 优化程序框图 Μ 实例 例题 来源 于参考文献 〔]〕 ] 。 原 系统在 / η , 1η回风井口各安装一台0 .≅/一 一 η 风 机 , / η 风 机之 ∴ 0 ] δϑ , ε 1 ] “, 1η 风 机 ∴二 ...ϑ , 。二1 ] ’。 Μ η 及了 η 风道为定 流风道 , 且 . 。 /] , 0 / . 。 现改造设 计为 Π 在 η进风井安装风机压 入 , / η 和1 η 回风井则安装风机抽出 , 形成压 _2云 南 冶金 年 第子期 ‘ 抽混合式通风 。 选用Ο系列风机 取代原 0 . ≅ Π 风 机 , 保持 。、 0 不变 , 并确定 书 和 ]η 风道为可 调节风 道见图 / , 其粗略 值 为 , , , ,。 . , 一 通过优化程序的运行 , 得系统改 造前后的计算结果见对比表 。 0 结论 口 ∗ 0 川 ‘∗ ∗Α ∗口 ∗二百, ∗ , ∗ ‘∗ ∗ , ∗ 、∗ ∗ ∗ 月∗盛 , 抽 ∴∗1χ 2 _ 】Μ 图/ 改造后的通风系统示意图 系统改造前后对比表 通过对多风机多级机 站通风系统优化程 序设计分析及实际 运行的结果表明 Π ∃本文建立的优化数学模型是正确 可行的 , 其优 化 目标函数符合矿山实情 , 约 束条件简单明隙 , 易于掌握 , 适用面广 。 /∃ 本文提出的优化模型对 通风 系统 的节能 改造有积极 的现实意义 , 符合能源节 约的长 远政策 。 1∃用本程序 对实例进行改造设计 计 算结果表明 Π 改造后可比原大 功率主扇通 风 节省电耗 , 可收到 明显 的挂济效益 , 通 风效 一一 果也有明显 改善 。 通 风系统各参数值 原设计钊 算结果 优 化 改 造设 计计算结果 总 进风量米1ς秒∃ 总回风量米1ς秒∃ 总风压位6 ∴ 岛 ΠΔ ∃ Τ 总风姐值Ο旧 仁 总 等积孔米 /∃ Τ 风 机总有效功率千 瓦∃ 风机总效 率Ν∃ 风机 总轴 功 率千 瓦∃ 风机 总台 数 风机型号 规 格 .2 。石] Ω .2 。 Μ] Ω21 。Μ Μ . ∗ .1 / 1 。1 0 2了 ∗ 2. ] 一 . /]. 。] . δε 。 2] 二ΔΧ 。 耳] ]] , ]0 Δ 。 . 呛0 1 。 /21 谁能 。 1Μ 牙 。 仁. . 。 1 参考文献 0 .≅/一ιΡ Ο连χ一Ρβ[ 、 Ο ‘δ一 一 ∗ 两台 至≅ 、 Ο4 云一 /各两 台 可 调风道风量 米 1ς 秒∃ 风机 购 、 运 、 安等 总费用 万 元∃ 风机每年运 转电耗 万 度∃ ι ∋ Ω Μ 。 / ]二/2 。 0 吐 Ρ 立_ 。石Μ ] . 。0 二〕 ∗ 7 ∗ Χ ϑ七川吕不, 5全 ∴ ε ϕ ε∴士∋Χ二δ κ [ 二− [三 ϑ λδ ∴ −∋∋χ Π∋”Η , 〕一 Π_〕,Αδ⎯,、μ∋δφν]. Π。6∴ ∗ , 企 。 〔/〕λ 。Α。氏, [4 ⎯δ以λ δ公ϑ Πε δ ∴ 5∋ ∴ε ϕ χ 叭卜 Χ∋δ ∴] /ΞϑΨεφ∋ϑΡΗ, . 1 ∗ 〔1〕 矿山通 风 科 研 组 三 多风机串 并联 多 级 机站通 风 网络解算程序 , 昆明工学院 , Μ , 。 〔2〕 王振 财 等 , 应用电子计算机解算犷井复杂通风 网络煤 炭学报 , Μχ一Μ 了, ϕ δ ∗ / , . . 。 〔]〕 玉英敏等 , 矿井通风 与安 全 , 冶金 工业沙版 社 , ]/ 。 大于/ . ∗ . . ] /. 。 ] ] . 。1 上接第1 ]页∃ 。 电解质水平∀铝水平 分子比 铿镁复合添加剂含量 】 ∃ 类别 砂状∋ 一 ∃ 在不破坏正常生产工艺 制度和不降低生 产效率 的前提 下 , 根据功率计算 , 每年 可节 电一∗ 万度 。 综合评 价经 济效益 , 进 一 步 探索铝 电解的最佳工 艺技术条件 , 节 约 能源 , 对提高企业的经济效益和 社会效益有 着十分广阔的前景 ,