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基于超声波全断面测风的矿井风网实时解算方法

         
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煤矿井下风流时刻在变化,矿井通风网络解算是一种静态解算方法,无法实时解算动态风流,需要用风速传感器获取动态风流数据。但目前风速传感器稳定性差、覆盖不全面。针对上述问题,提出了一种基于超声波全断面测风的矿井风网实时解算方法。利用超声波在两点间顺风、逆风传播的时间差实现巷道全断面测风,风速测定结果与声速无关,不受声速、温湿度和气压等参数影响,而且避免了传统风速传感器的风道易受矿尘堵塞的难题,测风装置的分辨率达0.03 m/s。通过不断采集主要通风机风量、风压实时工况和部分井巷实时风量解算风网,利用固定风量法将监测风量融入通风网络中,解算得到全风网实时风量,采用拉格朗日乘数法实时修正解算风量与风阻,以解决冗余风量监测分支引起的节点风量不平衡、风阻波动产生的回路风压不平衡问题。通过算例验证了该实时解算方法的解算结果与监测值高度吻合,同时又严格遵循回路风压平衡与节点流量平衡的约束。对柠条塔煤矿含1319条分支、945个节点的风网进行实时解算,1次解算仅用时0.9 s,解算迭代收敛次数约为105,且解算结果随时间不断更新,验证了该实时解算方法的可行性。

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