礦井多水平接力排水系統(tǒng)優(yōu)化控制

韓秀琪

(北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司， 北京 100013)

0 引言

井下排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)六大系統(tǒng)之一，擔負著井下積水排出任務(wù)，是保證煤礦安全生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)[1-3]。隨著淺層資源的枯竭，礦井開采深度不斷增大，生產(chǎn)水平數(shù)增多，排水系統(tǒng)需要多水平接力才能將積水排出。

礦井多水平接力排水系統(tǒng)的用電量非常大，消耗的電能占整個礦井生產(chǎn)耗電的20%左右[4-5]。為提高排水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，需要優(yōu)化排水系統(tǒng)控制[6]。程倫新[7]建立了排水系統(tǒng)的離散數(shù)學模型，利用動態(tài)規(guī)劃法對排水系統(tǒng)進行分段決策控制，并通過求解數(shù)學模型獲得最優(yōu)控制策略，但忽略了水位隨時間的變化量，容易造成溢倉。郭建偉[8]提出了基于水倉水位變化率的排水系統(tǒng)控制策略，提高了排水效率，卻造成水泵頻繁啟停，影響水泵使用壽命。本文對礦井多水平接力排水系統(tǒng)控制進行優(yōu)化，在水倉流量約束條件中引入裕量，利用灰色模型進行涌水量預(yù)測，依據(jù)水倉水位控制投入運行的水泵臺數(shù)。

1 礦井多水平接力排水系統(tǒng)工作原理

在水倉和泵房構(gòu)成的礦井多水平接力排水系統(tǒng)中，各水平泵房包括多臺水泵(離心泵或潛水泵)，根據(jù)涌水情況調(diào)整運行的水泵數(shù)量，提高水泵使用率；在保證水倉水位不超限的情況下，根據(jù)不同峰谷電價，采取“避峰就谷”原則，在用電高峰期減少水泵運行，盡量在電費低的時間段多排水[9-11]。

水泵開停判斷邏輯：判斷水倉水位高低，當達到高水位時，判斷電價是否處于谷段，若電價處于谷段則直接開啟水泵，若電價處于峰段則繼續(xù)判斷水位是否達到限制水位，若達到限制水位則開啟水泵，否則仍暫緩開啟水泵；……