通风网路按需分风计算中的一种计算机快速算法.pdf

第 卷第 期 年 月 煤炭学报 ∀ ∃ 为例 , 支路 , 一 , 一 ≅ 组成了进风网 , 它担负着输送新鲜风流的任务 。 用风网由所有风量 固定 的支路组成 , 在图 ; 中 , 用风支路为 一 和Α一 , 其风量 是根据需要事先给定的 。 由于支路Α 一 和Α一 风量 固定 , 故支路 Β一Α 风量也固定 , 因此在图 ; 中用风网包括支路 一 和Β一Α。 回风网由用风网与排风口之间的 网路组成 , 它担负着排除乏风的任务 , 它 由支路 一Χ, Χ 一, Χ 一Β和 一Β组成 。 通风系统设计 必须遵循以下原则 , 即风流 由进风井进入到 回风井排出必 须经过使用 , 而 且只允许使用 一次 。 因此 , 对一个实际生产矿并而言 , 用风支路必然组成一个割集将井下通 风网路 一分为二 , 而且用风支路不能串联 , 各用风支路风量 之和恰好等于总进 、 回风量 。 根据以上划 分原则 , 一个单风机通 风网路可 表示 为 图 ; Χ 所示 的简单结构 。 在图 ; Χ 中 进 、 回风网都是一个在与用风网相邻接点上给出固定 风量 的 自然分风网路 。 用风网中风量全 部固定 , 最简单的情况下全部由用风支路构成 。 将用风网移去后 , 井下通风网路将分为两个 互不 相连的独立 部分 , 一个是进风网 , 一个是回风网 。 通常在作按需分风计算时 , 不论是斯考德法 , 还是其它方法 , 都是在用风网中调 阻 的 , 本文所讨论的按需分风计算也是限定在用风网中调 阻 的 。 因此 , 一个实际的矿井通风网路 , 其用风支路必 然组成割集将网路一分为二 , 风机 总风 量为各用风支路风量 之和 , 调 阻计算时调 阻地点限定在用风网中 。 通风网路进 、 回风网功率 守恒概念在这些前提下才能成立的 。 本文 Α 年 月 Χ日收到。 廖灿平 编辑 。 煤炭 学 年 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 用风网网网 一进 风 网网 Δ Δ Δ 回风网 网网网网网网网网网网网网 一一一一一 二 3 3 3 3 3 ’’’ Ε Ε Ε Ε Ε气Φ Φ Φ Φ Φ 一一一 几 产 一 日 由固定风量支路组成的割集 图 。 计算实例 ΕΓ ; ; ∗537 Η35ΙΕ2 ≅ 7ϑ5ΚΛ37 Μ ΕΓ ; ; Χ Χ 单风机通风网路结构 −Ι6Η 7ΙΗ672ΝΟ7≅ΙΕ35ΙΕ2≅ ≅7ΙΠ2 6 ΘΠΕΙ8 5ΜΕ≅Γ37 Ν5 ≅ Χ 通风网路进风网 、 回风网功率守恒概念 通 风网路进风网 、 回风网功率守恒概念可描述如下 Ρ 在用风网中进行调阻的按需分风计 算中 , 不论主 扇风机风压如何改变 , 在各支路9不包括调阻支路风阻参数不变 、 支路自然 风压 不变 , 用风支路 需风量不变的情况下 , 进风网和 回风网所吸收的功率恒定不变 。 该概念也可用另一种形式描述如下 Ρ 在用风网中进行调 阻 的按需分风计算中 , 主扇风机 风压改变乙 了, 在各支路风阻参数不变 、 支路 自然风压不变 , 各用风支路需风量不变的情况 下 , 整个网路中各支路风量不变 Σ 在回风网中 9在抽 出式通风方式中为回风网 , 在压入式通 风方式中则为进风网 , 总 之 , 为与风机相 连的子网路 , 各节点风压同样改变乙 了, 在进风 网中 9在压入式通风方式中 , 则为 回风网 , 总之 , 为与大气节点相 连的子网路 , 各节 点风 压不变 , 在用风网中 , 以调阻支路割集为界属 于风机一侧的各节点风压同样改变乙 了, 属 于 大气节点一侧的各节点风压不变 。 主扇风机风压增加所引起风机功率增加量 , 全部为用风网 所吸收 。 该概念可证明如下 Ρ 设回风网 9抽出式通风方式 具有 。 条支路 、 Τ个节点 、 。个回路 , 可得∀ 一 个节点 的风量平衡方程式 , 即 ∋9口 。 Υ 口 。ς , 9Χ 。 式 中 ∋ 关联矩阵 Σ 口 。 待求的 ≅ 条支路风量矢量 Σ Ω 。 已知各风量固定支路风量矢量 。 观个回路风压平衡方程式 , 即 Ξ9 。 口 。Ω。 ΥΛ 。 ς , 9Χ 。 Χ 式中 Ξ 回路矩阵 Σ 。 。 条支路风阻矩阵 Σ 尸。回路 自然风压矢量 。 这样 , 一共可得到 ≅ 个方程式 , 即可解出 。 条支路风量 。 由于方程 中∋ , Ξ , 。, Ω 。, 尸。是不变的 , 故风机风压改变对式9 Χ ; , 9Χ ; Χ 无影响 , 即回风网中各支路风量口 , 不随风机风压改变而改变 。 同理 , 也可证明进风网中各支路风量 第 期 通风网路按需分风计算中的一种计算机快速算法 Χ 不 随风机风压改变而改变 。 在用风网中 , 各支路风量也是固定的 。 因此 , 整个网中各支路风 量将不 随风机风压改变而改变 。 既然风机风压改变时进 、 回风网中各支路风量不变 , 又知进 、 回风网中各支路 风阻 不 变 , 而各支路所吸 收的功率为支路风阻与支路风量立方的乘积 , 故风机 风压改变时 , 进 、 回 风网所 吸收的功率也恒定不变 。 由于在风机风压改变时 , 整个网路各支路风量 不变 , 除调 阻支路外 , 各支路风阻值不 变 , 故在整个网路中 , 除调阻支路外 , 各支路风压降也不变 。 因此 , 在风 机 风压改变情况 下 , 为了维持各支路风压降不变 , 在以调 阻支路割集为界属于风机一侧的网路中 9既包括回 风网 , 也包括部分用风网各节点风压同样改变△ 了 。 由于网路是分开计算的 , 且大气节点 风压为常数 , 可设为零 , 故在以调 阻支路割集为界属 于大气节点一侧的网路中各节点风压 , 不受风机风压影响 , 维持原值不变 。 根据特兰根定律 , 网路中有源元件所提供的功率完全被网路中无源元件所吸 收 。 因此 , 主扇风机所提供的功率应全部为网路中风阻所吸收 。 而当风机风压改变时 , 进 、 回风网所吸 收的功率不变 , 由主扇风机风压增加 乙 了 所引起的主扇功率增加量 , 应全部为用风网所吸 收 , 亦即为调 阻支路所吸收 。 风机风压改变时按 需分风快速算法 设有图 ; 所示通风网路 , 各支路风阻值标于图中 , 风阻单位 为千缪 , 各 用 风支路需风 量为 Ρ 口 Μ一‘ς Κ Ψ−, Ω 。一 。二 Κ ΨΜ, 口 Ρ一。ς Κ ΨΜ。 上述用风支 路亦为调 阻支路 。 在给 定风机风压 Λ5下 , 先用解非线性方程组 的方法 , 求出各节点 , Χ , ⋯ , 的风压值分别 为 Ρ ; , Χ ; Β , ΧΒ 。 Α 2Κ ΨΜ, 口 。一。ς 2 ; 2Κ ΨΜ, Ω Ρ一。ς ; Κ Ψ Μ 。 因 限于篇幅 , 只列出几个有代表性的支路风量值 , 求 风 机风压升为 Χ 2 Λ5时 , 各节点风压值 、 支路风量值及调 阻支路的调 阻值 。 当风机风压 由 2Λ5增至Χ2Λ5时 , 乙了为Χ Λ5 , 根据进 、 回风网功率守恒概念 , 以 调 阻支路割集为界属 于风机侧的网路中各节点风压 同样增加 Χ Λ5 , 故得 Ρ Ρ二 Χ ; Ζ 5, Ρ ς ; ΒΖ 5 , “Χ ; Α 与 ; Χ之 间 。 这 说明进 、 回风网功率守恒概念及基于该概念的新算法是正确的 。 当风机风压改变时 , 利用文中所述快速算法一秒内即可得出结果 , 而用解非线性方程组 或其它迭代算法 , 随网路规模不同算一次需几分钟到几十分钟 , 二者速度相差悬殊 。 利 用本 算法时 , 由于要算节 点风压值 , 故以采用节点风压法程序为宜 。 在采用回路法计算时 , 求出 各支路风量值后 , 还需进一步算出各节点风压值 。 , ⊥从。。∃。云 肚7,Μ玄‘少2 Ν对‘ ,￡,Γ 诸”‘ / 7 。几,君, 】 ∋_ΜΙ班⊥ Ι /87 5ΗΙ826 Λ62Λ2 Μ 7Μ5≅ 5 3Γ 26ΕΙ8Κ Ν26 65ΛΕ]7537Η35ΙΕ2≅2 ΝΚΕ≅ 7 Ο7≅ΙΕ35ΙΕ2≅ ≅7ΙΠ2 6Θ 。 /87Λ6Ε≅ ⊥ΕΛ37 Ι85 ΙΙ87 Λ2 Π 765_Μ 2 6_7] _χ Ι87 Ε≅ Ι 5Θ7 ≅7ΙΠ26Θ 5≅] Ι85Ι 5_Μ26_7] _χ Ι87 6 7ΙΗ 6≅ ≅7ΙΠ2 6Θ]2 7Μ ≅ 2 Ι 785≅Γ7 Π8 7≅ Ι87Λ67ΜΜΗ6 7 2 ΝΚΕ≅ 7 Ν 5 ≅ Ο5 6Ε7Μ ; /87 53Γ2 6ΕΙ8Κ⊥5≅ _7 ΗΜ7]Ι2 75 37Η35 Ι7] Ι87 5Ε6 Λ6 7Μ ΜΗ 67Μ5Ι533 Ι87 ≅2]7Μ , 5Ε6 δΗ 5≅ΙΕΙχ 2Ν _6 5≅ 787Μ,5] Τ ΗΜΙ7] 6 7 ΜΕΜΙ5 ≅ ⊥ 7 Ο53Η7 2Ν _6 5≅787Μ。 β 7 χΠ2 6] ΜΡ Ο7≅ΙΕ35ΙΕ2≅≅7ΙΠ2 6Θ , Ε≅Ι5Θ7 ≅7ΙΠ2 6Θ , 67ΙΗ 6≅ ≅7ΙΠ26Θ , Λ2Π 7672≅ Μ76Ο5 Ι Ε2≅ , 65ΛΕ]53Γ2 6ΕΙ8Κ 时 ; 时 , 令 昙 ;导;导;寻;,盆 导 ;导;导; 导 ;导;昙;导;里 石 盈 ;息;急;界;忍 导 怕 暑 导 导 忍‘ 磅 ∀年渝桂川滇黔四省一市通风与瓦斯学术交流会 ∀年渝桂川滇黔四省一市通风与瓦斯学术交流会 , 于 ∀年 月 ∃日至 日在贵州省凯里市举 行 , 分 别来 自四省一市煤炭 战线的局 、 矿 、 科研 、 设计 、 院校等 ∋ 个单位 ∋ 人出席了会议 。 会议共收 到学术论文∋ 篇 , 内容丰 富 , 涉及 范围广泛 , 突出 了通风与瓦斯这一中心议题 。 这次会议的特点是 。 通过学术报告和会 内外交流讨论 , 代表们 学 到 了经 验 , 找出 了差距 , 从思想上 、 组织管理工 作上提高了对通风与瓦斯的认识 。 ∃ 不少 论文引入了微机及应用数学在通风 与瓦斯方面的应用 , 使通风与瓦斯 的监测 、 监控 手 段 更科学 , 数据更准确 。 ∋ 不少论文使用了观测数 据 , 并进行了数据统计和数值分析 , 使论文有了质 的提高 。 地方煤矿的科技工作开始 走上轨道 , 不少论文有一定水平 。 。 会议代表年轻化 。 出席这次会议的年轻代表占大多数 , 这说 明年轻同志正在逐 渐成 为四省一 市煤炭战线生产 、 科研 、 教学等领 域的一支不可忽视的新生力量 。 在今后的通风与瓦斯防治管理及学术交流方面 , 代表们提出了许多很好的建议 。 ∗杨玉华 于 盈 ‘ 吞山 导 甩 盈 。 导 导 角‘囚 君 息 ‘ 界 言,,言 盈 ‘ 导 息‘ 昙 “ 昙 。 言忍 导导念 奋时 四时, “时, 今, 时 时 , 时 , 时 时 , 时,时 。岭, 吟 时 , 岭 , 时时沙吟 日时, 时 时 时 时 翻时, 时 忍奋, 时 , 时 昌时‘ 奋, 时‘,时 , 时 占时巴 时