大型復雜煤礦通風系統智能化控制方法研究

郝 婧

（大同煤礦集團有限公司馬脊梁礦機械隊， 山西 大同 037027）

引言

大型復雜煤礦通風系統作為確保煤礦能夠安全生產的核心系統，必須提高對其的重視程度[1]。通過智能化控制方法提高通風系統的運行能力，能夠有效消除通風系統中存在的安全隱患。智能化控制指的是通過對通風系統的工頻信號進行轉化，對系統的通風能力進行有效控制。智能化控制方法的提出主要是針對實現通風系統智能化，通過對控制操作模式的設置，為大型復雜煤礦通風系統的開發作準備。實現大型復雜煤礦通風系統智能化控制的前提條件，就是建立通風系統的控制機制。目前，我國已有大量文獻針對大型復雜煤礦通風系統智能化控制方法進行研究，證明智能化控制方法對提高通風系統性能方面的有效性。本文結合郝艷飛提出的淺談煤礦通風系統中自動化控制技術的應用研究，在此基礎上提出一種新型大型復雜煤礦通風系統的智能化控制方法。

1 大型復雜煤礦通風系統智能化控制方法的分析

1.1 建立通風系統智能化控制機制

為了實現通風系統智能化控制，本文以消息中間件為通風系統信息傳遞方式，建立通風系統智能化控制機制[2]。其具體結構如圖1 所示。

根據圖1 可知，本文采用三層分布式架構的方式，對整體通風系統機制進行綜合調控。采用上述建立控制機制的方式，可在得到通風系統的運行數據的基礎上，為其協調控制方面提供技術幫助[3]。

1.2 計算通風系統風量

圖1 通風系統智能化控制機制結構

在通風系統智能化控制機制中，智能化控制通風系統的關鍵參數就是風量[4]。基于大型復雜煤礦通風系統復雜、多樣化的特點，本文采用由內向外逐級原則對通風系統風量進行計算。設通風系統風量為∑q采，則其計算公式如公式（1）所示：

式中：q綜采為大型復雜煤礦通風系統綜合需要的通風量，m3/s；q機采為大型復雜煤礦工作區域需要的通風量，m3/s；q其他為大型復雜煤礦其他工作區域需要的通風量，m3/s；q備為備用工作區域需要的通風量，m3/s；n 為通風距離系數。通過計算通風系統風量，采用控制協調面板的方式，對通風系統中風量輸送功率進行控制。

1.3 煤礦通風系統變頻智能化控制

根據控制風量輸送功率的大小，進行大型復雜煤礦通風系統智能化控制承擔處理增量值的計算。設承擔處理增量值為ΔP，則其計算公式，如公式（2）所示：

式中：PT0為穩定風量目標的計劃控制功率；PT為實際輸出功率。根據上述功率增量計算公式，可進行控制偏差值的分析，實現煤礦通風系統變頻智能化控制目標的確定。基于上述計算得出的承擔處理增量值將采用建立通風系統變頻智能化控制目標與線路聯系的方式，實現大型復雜煤礦通風系統智能化控制方法的設計[5]。首先，在通風系統傳遞的控制數據中查找是否存在異常數據，再通過計算通風系統智能化控制承擔處理增量值進行綜合性評估。其次，建立路徑與目標數據的映射關系，智能化可實時校正通風系統中出現數據偏差的現象。最后，通過控制風量輸送功率的大小，可提升大型復雜煤礦通風系統變頻智能化控制的穩定性。

2 實例分析

2.1 實驗準備

本次實例分析選取福建某大型復雜煤礦為實驗對象，內容為測試兩種控制方法的控制偏差值，控制偏差值與標準控制偏差值數值越接近，證明該控制方法的控制性能越好。該大型復雜煤礦通風系統風量的標準控制偏差值為0.20 m3/s，分別使用傳統的控制方法以及本文設計的控制方法進行對比實驗，設置傳統的控制方法為實驗對照組。針對得出的實驗結果進行記錄，判斷控制效果更好的控制方法。

2.2 實驗結果分析與結論

根據上述設計的實驗步驟，將分析橫向振幅從0.2～1.2 Hz 的6 組實驗結果，并將兩種控制方法下的控制偏差值進行對比，對比結果如圖2 所示。

通過圖2 可知，本文設計的控制方法控制偏度系數相較于實驗對照組更接近標準偏度系數，控制效果更好，能夠實現大型復雜煤礦通風系統智能化控制，說明所設計的控制方法其各項功能都可以滿足設計要求。

3 結語

圖2 控制偏差值對比圖

通過對大型復雜煤礦通風系統智能化控制方法進行設計，證明控制方法的真實性和可靠性。本文設計的控制方法不但能夠優化傳統控制方法的控制機制，還能夠針對通風系統風量進行相應的計算，完成傳統控制方法所不能實現的控制目標。因此，本文設計的大型復雜煤礦通風系統智能化控制方法是具有現實意義的，能夠滿足對大型復雜煤礦通風系統智能化控制的總體要求，為大型復雜煤礦通風系統智能化控制提供學術意義。本文唯一不足之處在于沒有針對智能化控制方法輸出/ 執行準確性進行驗算，這一點可以作為日后研究方向之一。