Способ автоматического централизованного контроля распределения воздуха в шахтной вентиляционной сети Советский патент 1987 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способу автоматического контроля раснределения воздуха на угольных и горнорудных шахтах, и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства для автоматического контроля распределения вещества в газо- гидрораспределительных сетях, например водоснабжения, теплофикационных, пневматических и т.д.

Целью изобретения является повышение достоверности показаний датчиков и точности определения вида и места возможного нарушения вентиляционной сети.

На чертеже показана схема вентиляционной сети.

Сущность способа поясняется на примере простейшей сети, содержащей всего семь ветвей (М 7) и пять узлов ().

Ветви 1 и 2 соответствуют двум обособленно проветриваемым технологическим участкам, ветвь О соответствует воздухоотво- дящему, а ветвь 3 - воздухоподающему стволам, ветви 4 и 5 представляют подземные горизонтальные или наклонные соответственно воздухоотводящую и воздухо- подающую выработки, а ветвь 6 соответствует транспортной выработке, изолированной от вентиляционной сети с помощью вентиляционных шлюзов 7, при открытии которых резко возрастает утечка воздуха, существенно ухудшающая проветривание основных технологических участков; 8 - шахтный вентилятор главного проветривания. Цикломатическое число сети р М- N-|- (где М - общее число ветвей; N - общее число узлов в сети), соответственно чему датчики расхода воздуха установлены в ветвях 1, 2, 3, а общее их число равно трем. Необходи.-юе число D датчиков независимых депрессий определяется из следующего соотношения: D S-Y-р, где S- общее число параметров, характеризующих

0 сеть (S З.М), так как каждая ветвь характеризуется тремя параметрами - аэродинамическим сопротивлением, расходом воздуха и перепадом давления на ней; Y-об- щее число уравнений сети, а именно N-1

- уравнений суммы расходов в узлах, р уравнений суммы перепадов давлений в независимых контурах, М уравнений перепадов на каждой ветви сети. Следовательно, после ряда простых преобразований получим D N-1 или в данном случае D 4.

ОДна из возможных расстановок датчиков депрессии показана на чертеже, где эти датчики измеряют перепады давления между всосом и нагнетанием вентилятора (датчик в ветви 0), а также перепады в ветвях 1, 2, 4 и 5 с учетом заданных величин погрешностей измерения: Е - расхода и депрессии и а-аэродинамического сопротивления.

Результаты и исходные данные распознавания различных ситуаций при централизованном контроле распределения воздуха по

0

5

0

горным выработкам приведены в таблице.

Режим функционирования системы и еео основнью рлсчетные параметры (по неоказаниям д;1ТчикоБ)

Нормальный

0123436 О, - . 2,0 2,5 0,8 2,2 3,0 i О А1,9 21,9 7,6 41,8 39,6 39,6 2,27 28,3 43,9 43,9 33,3 87,. 1.8, 7 2/-i9 ,я

33 87

Отказ н датчика ь. Позы- иекнан iioi pO jjHocTL да , чика воздуха (54%) Е ветви 1

R0,4

Q42

дН 28,:

R 4,8 4,4 2,4 2,1 3,1 -4,2 0,9 Q 42 10 18 42 23 28 14 аН 100 44 44 87 3 - 8 13

Отказ в датчиках.Повышенная погрешность (547;) датчика расх. воздуха вет БИ 1,Повышен- у.ая пог рсшность (64%) Б да 1-чкке денресс ки ветви

О - HOrptLJHOCTb ( 60/; )

в датчкке депрессии 3

IV Отказ в ветБИ 6, содержащей шлюзы 20 R 0,4 2,0 2,5 0,8 2,2 3,0 9,9 q 59 20 16 59 36 36 23

ЬН

276

40 40 47 80

109 229

Отказ во всех иетвях сети, кроме 4 четвертой

4 5 3 6 2,1 7,1 15 18,4 4 6,6 18,4 10,6 10,6 7,8 227 20 20 110 22 73 117

Ситуация 1 (нормальный режим) принимается за основу во всех остальных ситуациях - ее параметры соответствуют данным предыдущего К-1-го цикла контроля. В ситуациях II и 111 имитируется соответственно отказ одного из трех датчиков, причем в графе 11 таблицы ЭВМ выдает «диагноз и комментарии, в которых отмечается знак и величина относительной погрешности показаний датчика. В следующих ситуациях IV и V имитируется отказ соответственно в одной и в пяти выработках.

Способ реализуется в следующей последовательности операций.

Например, в К-м цикле контроля вычисляют по каждому датчику расхода относительное изменение расхода воздух а (У, (К) в виде отношения разности между значением расхода воздуха Q,(K) в данном цикле контроля и его значением Q((K-1) на предыдущем К-1-м цикле к значению Q,(K-1), затем вычисляют для каждого датчика депрессии относительное изменение Т), (К) депрессии в виде отношения разности ДН/(К) - -ДН;(К-1) к ДН,(К-1), после чего подсчитывают общее для данного цикла контроля общее число v(K) таких значений а;(К) и г|;(К), каждое из которых больше наперед заданного числа е. гдее«1, затем, если v(K) оказывается равно нулю, то представляют диспетчеру и регистрируют как достоверные все контролируемые параметры, после чего переходят к следующему циклу контроля, если )0, то определяют для каждой ветви сети значение 6,(К) относительного изменения ее аэродинамического сопротивления в виде разности Ri(K) -

ПродолЖ1 Ние таСляцы

80

Отказ в ссти.Сопро- тивлекие ветни 6 уменьшилось на 90, :.. Возможна раз1 ззция ш,пюза

6,6 18,

Боэможиа крупная авария-отказ во МНО1их элементах системы

Пол

в сети.

Сопрсти.вление О нотки возросло 1-:а 892: , нозу.о- жен отказ вентиляторной установки , Сонрот1-:н- ление ветви возроел на 150%. Возможен завал выработки IConpoTiiвление ветви 2 возросло на 22% .Сопротиш1с1П1е 3 возросло ь:а 648%, возможен завал выработки Сопротивление ветви 5 возросло ь:а 136л, возможен завал выраоот- ки Сопротивление нет- ви 6 умеьгьшилос - iia 86%, возможна разгерметизация шлюза

0

-R,(K-1) и R,(K-I), затем подсчитывают

общее число U(K) значений б/(К), превыща- ющих заданную наперед величину ос, где а« 1, после чего сравнивают /(К) и и (К). Если v{K):L (K), то принимают ре- щение о неправильных показаниях соответствующих датчиков, у которых о,-(К) или 11,(К) больше е. Если j)(K)U(K) при LJ(K) 1, то принимают рещение об отказе в сети (например, завале или, наоборот, разгерметизации соответствующей ветви, для

5 которой б,(К)е). ЕслиЧ (K)Q(K) при Li{K) 1, то принимают решение о крупной аварии в щахте (например, о взрыве), при которой в пределах одного цикла контроля произощло одновременно резкое изл менение аэродинамического сопротивления двух и более выработок. В графе 11 таблицы указывается знак и величина относительного изменения аэродинамического сопротивления и возможный вид аварии (завал, резгерметизация шлюза, и т.д.). Вероятность

5 неправильного «диагноза, выдаваемого ЭВМ на основе сопоставления параметров и(К) и v(K), возрастает с ростом числа одновременных отказов (в датчиках или в ветвях сети), однако это не отражается в целом на качественной стороне самого процес0 са распознавания, так как одновременные внезапные отказы многих элементов системы могут иметь место, как правило, при крупной аварии. В подобных чревычайно редких ситуациях ощибка в распознавании деталей не имеет существенного значения и

ЭВМ выдает общую характеристику сложившейся ситуации, например «Возможна крупная авария - отказ во многих элементах системы.

Для технической реализации способа могут быть использованы, например, серийно выпускаемые датчики для измерения скорости воздуха, для измерения депрессии перепадов давления между узлами сети - жидкостный дифференциальный манометр, серийно выпускаемая аппаратура ники ТЕМП-200 в составе когмплекса КУД-1, серийная микро-ЭВМ, например СМ-1800. При измерении перепадов давления точки замеров могут соединяться с датчиками с помощью импульсных трубок :-53 металлических газовых или пластмассовых труб.

Формула изобретения

Способ автоматического централизованного контроля распределения воздуха в iiiaxT- ной вентиляционной сети, включающий измерение расходов воздуха и депрессий в ветвях вентиляционной сети и индикацию информации, отличающийся тем, что, с цел15Ю

о

повышения достоверности юказаний датчиков и точности определения вида и места возможного нарунления вентиляционной сети, определяют относительные из.менения независимых расходов и денреесий в ветвях, сравнивают их с первым заданным намного меньшим единицы числом и, если все от- 1юсительные расходы и депрессии меньше заданного числа, то измеренные расходы и .тепрессии считают достоверными, если же не

все относительные расходы и депрессии достоверны, то определяют относительное изме- iieHHc аэродинамического сопротивления и сравнивают его с вторым наперед заданным намного меньшим единицы числом, определяют число превышений относительных изменений аэродинамического сопротивления над вторым заданным числом, если это число меньше числа превь:н е1 ий расходов и депрессий, то индицируют неправильные показания датчиков, если это число

больше числа нревьплений расходов и депрессий, то индицируют аварию в ветвях или niaxTC.

Pe- , ,Н. Бандура Заказ 4107/29

(л)сгавите. 1ь ;Vi. Пазаркина

Тех|5ед И. ВересКорректор М. Демчик

Тираж 429Поллисног

В1-ШИПИ Государстпе :1:ого 1«1м:-:тст; СССР iio делам |;зобретек :й и 1; Т;фьпик

1 i 3035, Москва, Ж, 3.). Раушская на б., д. 4/0 Иг онзнодстпенио-полигргфичесхос г/лсдпримтн:;-, г. Ужгород, у;;. Проекп ая. 4

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет с высокой достоверностью и точностью определять вид и места возможных нарушений вентиляционной сети (ВС). Для этого в ветвях ВС измеряют расход воздуха Q,( К) идепресси Н,(К). В каждом К-м цикле контроля определяют относительные изменения независимых расходов а/(К) и депрессий Т1,-(К) в ветвях ВС и сравнивают их с 1-м заданным намного меньше единицы числом е. Затем подсчитывают обшее для данного цикла число v (К) таких значений аДК) и лДЮ, каждое из которых больше числа е. Если v(K)0, то измеренные Q,(K) и Н;(К) считают достоверными. Если v(K) О, то для каждой ветви ВС определяют значения б, (К) относительного изменения ее аэродинамического сопротивления R,(K). Подсчитывают обш.ее число и (К) значений аДК), превышаюших заданную наперед величину а, где а«; 1. После этого сравнивают v(K) и U(K). Если v(K); U(K), то индицируют о неправильных показаниях датчиков, у которых а, (К) или т|;(К) больше 8. Если v(K)U(K) при U(K) 1, то индицируют об аварии в ветвях ВС или шахте. 1 табл., 1 ил. сл о:) оо СП 1C