[发明专利]矿井多风机联合运转的按需变频调风系统及其调风方法

权利要求书

1.一种矿井多风机联合运转的按需变频调风系统，其特征在于，包括：

地面主要风机参数监控子系统(10)，用于实时监测矿井多台主要风机工况参数；

井下通风参数监控子系统(20)，用于实时监测井下各关键需风巷道的通风参数，并基于关键需风巷道有害气体的浓度和工作人数计算关键需风巷道需风量；

多风机按需最优变频调风子系统(30)，用于根据矿井下用风分支的需风量计算主要风机需风量和需风压，以及最佳的风机频率值，并计算调节之后的井下各巷道分支的风量以及各主要风机的风量和风压；

地面监控中心(40)，用于对所有的监测的参数进行数据交互和综合分析显示，以及将控制指令下发至指定的风机变频器，当监测到异常值可报警并进行应急方案的综合决策；

其中，多风机按需最优变频调风子系统(30)包括：

风网参数数据分析模块(31)，用于对井下监测到的通风参数进行风网解算和分析关键需风巷道的风量是否满足需风量，若出现当前风量小于需风量的情况，报警并计算关键需风巷道的需风要求；

各主要风机工况计算模块(32)，用于根据监测到的风机工况参数和通风参数，计算各主要风机当前的工况参数，以及为满足关键需风巷道需风量，各主要风机需要实现的需风量和需风压；

各主要风机所需频率计算模块(33)，用于根据各主要风机需要实现的需风量和需风压，在各主要风机平稳工作区域，查找到各风机运行效率最高的工况点，并在曲线库查找最佳的所需风机频率。

2.根据权利要求1所述的矿井多风机联合运转的按需变频调风系统，其特征在于，

所述井下通风参数监控子系统(20)包括：

通风参数监测模块(21)，用于实时监测多个关键需风巷道的风速值，并利用巷道断面值得到各巷道的风量值；

需风量计算模块(22)，用于实时监测关键需风巷道空气中的二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氧气的气体浓度值，以及定位人员数量，计算各关键需风巷道的需风量。

3.一种如权利要求1至权利要求2中任意一项所述的矿井多风机联合运转的按需变频调风系统的调风方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：由地面主要风机参数监控子系统(10)获取各主要风机工况参数，由井下通风参数监控子系统(20)获取各关键巷道的通风参数和需风量，实时计算分支风量的风机调风灵敏度，并将以上所有数据上传至地面监控中心(40)进行储存；

S20：多风机按需最优变频调风子系统(30)利用地面监控中心(40)储存的数据对各风机风压曲线方程拟合，并依据主要风机比例定律建立当前风机0～50Hz不同频率下的风压特性曲线方程，存储至风机曲线库以备查找，实时判断当前风量与需风量的差值是否在阈值范围以内，如果在阈值范围以内则转入上一步骤，否则根据需风巷道所在风网位置进行相应的风量调控；

S30：利用回路风压解析法计算各个风机所需要的调节工况，并判断各风机所需工况参数是否在风机不稳定区运行，如果工况参数在风机不稳定区运行，则依据风机所需工况在风机曲线库查找所需调节频率，否则快速报警，并将分析结果上传至地面监控中心(40)显示请求人为决策，同时将风机调控至保证风机平稳运行的且风网安全状态下的最大风量值；

S40：按照所需调节频率带入风网解算软件超前模拟各风机的工况，并判断各巷道风量是否超出风量的允许范围，若超出风量允许范围，则进行报警并将分析结果上传至地面监控中心(40)进行显示请求人工决策，同时将风机调控至保证风机平稳运行的且风网安全状态下的最大风量值，否则，将计算的调控方案输出至地面监控中心(40)，当工作人员确定无其他安全风险时，可一键快速进行多风机远程按需变频调控。

4.根据权利要求3所述的矿井多风机联合运转的按需变频调风系统的调风方法，其特征在于，

在步骤S10中，计算分支风量的风机调风灵敏度的方法包括如下步骤：

针对风机所属区域的分支，当风机风量Q_f变化ΔQ_f时，其所属区域的分支i风量变化ΔQ_i，分支i风量变化量ΔQ_i与风机风量变化量ΔQ_f的比值的极限为风机调风灵敏度δ_i，其计算公式为：