[发明专利]基于实时监测风量的矿井通风系统异常的诊断方法

权利要求书

1.一种基于实时监测风量的矿井通风系统异常的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、确定矿井通风系统中通风机异常对分支风量的影响

通风网路图中从进风井口沿着风流方向到达回风井口的节点和分支的交替序列称为有向通路；

包含通风机i的所有有向通路的集合称之为通风机i子网路，记为GI；

当通风系统中只有通风机i发生异常、其他通风机和通风网路的风阻无异常时，子网路GI中的分支风量随通风机i风量的增加而增加、减少而减少，即：

(q′_fi-q_0fi)/(q′_j-q_0j)＞0(i＝1,2,…,f；j∈GI)；

当通风系统中只有一台通风机时，f＝1，通风机风量的变化率与通风网路中各分支风量的变化率相同，即：

(q′_fi-q_0fi)/q_0fi＝(q′_j-q_0j)/q_0j＝常数；

其中，

i：通风机编号；

GI：包含通风机i的子网路；

f：通风机数量；

j：分支编号；

q_0fi：通风正常时通风机i的风量；

q′_fi：通风异常时通风机i的风量；

q_0j：通风正常时分支j的风量；

q′_j：通风异常时分支j的风量；

步骤二、确定矿井通风系统中分支异常对矿井通风系统风量分布的影响

通风系统中分支j异常时，即通风系统中分支j风阻发生变化时，分支j本身的风量变化最大，离分支j越远的分支风量变化越小；

两条分支的距离等于两条分支间的分支数；

步骤三、矿井通风系统异常诊断

约定矿井通风系统中仅有一处异常；

步骤3.1、风速传感器的实时监测风量

正常通风时的分支风阻R₀＝(r₀₁,r₀₂,…,r_0j…,r_0b)，设置风速传感器的分支S＝(s1,s2,…,sj,…,sv)，风速传感器的分支的实时监测风量和通风机的实时监测风量分别为Q′_s＝(q′_s1,q′_s2,…,q′_sj,…,q′_sv)和Q′_f＝(q′_f1,q′_f2,…,q′_fi,…,q′_ff)；

其中，r_0j：分支j的正常风阻；

b：通风网路中的分支数；

sj：安设传感器j的分支编号；

v：设置风速传感器的分支数；

q′_sj：风速传感器的分支sj的实时监测风量；

q′_fi：通风机i的实时监测风量；

步骤3.2、通风系统正常

如果所有风速传感器的分支的实时监测风量都等于正常风量，即

q′_sj＝q_0sj(j＝1,2,…,v)；

则通风系统正常；否则通风系统异常，转步骤3.3；

其中，

q_0sj：风速传感器的分支S中sj的正常风量；

步骤3.3、通风机异常诊断

步骤3.3.1

将风速传感器的分支作为固定风量分支、风速传感器的分支的实时监测风量Q′_s＝(q′_s1,q′_s2,…,q′_sv)作为固定风量、风速传感器的分支之外的其他分支以r_0j为风阻，进行通风网路解算以求通风网路的风量分布Q′＝(q′₁,q′₂,…,q′_b)；

步骤3.3.2

求|q′_fi-q_0fi|(i＝1,2,…,f)最大的通风机编号，并将该通风机编号记为w；

步骤3.3.3

如果

(q′_fw-q_0fw)/(q′_j-q_0j)＞0(j∈GW)；

则通风机w异常；否则为通风网路中的分支异常，转步骤3.4；

其中，

w：发生异常的通风机；

GW：包含通风机w的子网路；

q′_fw：通风机w的实时监测风量；

q_0fw：通风机w的正常风量；

步骤3.4、分支异常诊断

步骤3.4.1

求(q′_j-q_0j)/(q′_fw-q_0fw)(j∈GW)最大的分支编号,并将该分支编号记为k；

步骤3.4.2

求离分支k最近的风速传感器的分支，并将该风速传感器的分支编号记为sd；

步骤3.4.3

以分支k的风量q′_k为固定风量、其他分支以r_0j为风阻求风量分布Q＝(q₁,q₂,…,q_b)和分支k的风阻r′_k；

步骤3.4.4

如果|q′_sj-q_sj|≤ε(j＝1,2,…,v)，则分支k为异常分支，r′_k为异常分支k的异常风阻，计算结束；

步骤3.4.5

如果|q′_sd-q_sd|＞ε，则以q′_sd为固定风量、r′_k作为分支k的风阻求分支k的风量q′_k，转步骤3.4.3；

步骤3.4.6

如果|q′_sd-q_sd|≤ε，但|q′_sj-q_sj|＞ε(j∈S；j≠sd)，则分支k不是异常分支，从与分支k连接的分支中选取(q′_j-q_0j)/(q′_fw-q_0fw)(j∈GW；j≠k)最大的分支，并将该分支的编号记为k，转步骤3.4.3；

其中，

k：异常分支编号；

q_sj:分支k的风量q′_k为固定风量时风速传感器的分支sj的计算风量值；

q′_k：异常分支k的异常风量；

r′_k：异常分支k的异常风阻；

sd：离分支k最近的风速传感器的分支编号；

q′_sd：风速传感器实时监测的分支sd的风量；

q_sd:分支k的风量q′_k为固定风量时风速传感器的分支sd的计算风量值；

ε：设定的计算精度。