煤矿自动排水系统的控制策略

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1、煤矿自动排水系统的控制策略摘要：分析不同涌水量条件下，涌水充满水仓和用电峰谷的时间，提出半躲烽和完全躲峰的概念，以安全水仓水位控制为前提和以排水能耗最小为目标，实现煤矿井下排水系统的h动化.建立矿井水仓容量、涌水量、水泵运行台数与电价等相关参数间的数学模型，确疋出自动排水系统的控制策略，给出多台水泵启、停台数运行的相应时段及时间，通过实例验证，方案可行且经济有效，对矿井水泵房完全实现口动化控制捉供理论方法.关键词：煤矿井下；排水系统；数学模型；自动控制Controlstrategyofmineau

2、tomaticwaterdrainagesystemAbstract：Analysisofdifferentwaterinflowconditions,waterinflowrfilledwithwaterstorageandelectricityconsumptionpeakandvalleytime,putsforwardconceptofhalfescapepeakandcompletelyescapepeak;Inordertotargetsafetycontrolwaterbunkerl

3、evelanddrainageminimumenergyconsumption,establishingrelatedparametersmathematicalmodelaboutminesumpcapacity,waterinflow,waterpumprunningnumberandelectricitypriceetc;anddeterminationcontrolstrategyofdrainagesystem;verifiedthroughanexample,givennumberan

4、dtimeofmulti-pumpstart-stop,theprogramisfeasibleandcost-effective,provideatheoreticalapproachtotheminewaterpumphouserealizeautomationcontrol.Keywords:undergroundcoalmine;drainagesystem;mathematicalmodel;automationcontrol煤矿井卞涌水通常都汇集于井下水仓，由排水系统排到地表•井下排水

5、系统是煤矿安全生产的关键设备和主要能耗设备Z—⑴叫其电耗占煤矿总电耗相当人的比重.从安全和经济方而考虑，确定较佳的排水策略和工况点，在保障矿井排水安全的同时，根据不同的涌水情况，确定运行台数和时间，充分利用峰谷电价的差异实现既安全乂经济的运行⑷，对涌水量大的矿井尤其重要，节约排水费用意义重大宀7].1排水工况和用水量一般情况下，一天用电时段分为7段，如图1所示.用电高峰期分为两个时段，每时段4h,根据用电峰段是否需要排水，可以分为半躲峰，完全躲峰两种工况.涌水充满水仓的时间大于4h则可以实现完全躲

6、峰，小J*-4h则需要在峰段排水，不能实现完全躲峰，即半躲峰.因此4h为涌水充满水仓的一个分界点；用电峰、平段时间Z和为17h,当涌水充满水仓的时间大于17h,则只需要在川电谷段排水，所以17h也是涌水充满水仓的分界点，如图2所示.图中V为水仓有效容积，什为某时段的涌水•煤矿特殊的地下条件，井下水仓不可能无限大，使用水仓也不可能刚好能满足涌水量的需要，根据涌水量和水仓的人小建立安全、合理、有效的排水策略是一个关键问题.涌水量的大小冇3种途径获得：一是应用以往统计的涌水量数据；二是通过实时检测水位的

7、间接方法或涌水量流量直接检测；三是在第二种方法的基础上，通过部分检测的数据预测未来水位及水位变化率凶，计算出涌水量的人小.控制策略的确定要具有超前性，采用前段数据为基础，预测未來趋势，可作为确定控制策略的主要依据.当涌水量较小吋，即有较长的停泵吋间，则瞬吋和匀值涌水量分別为d/?二Ma二5-—Q人AzAr式屮：％、的4分别为瞬时和匀值涌水量，nf/h；A为水仓水平截面积，n?；%、九+山分别为（、/+△/时刻水仓的水位，m；△/为水位采样时间，h.当涌水量较大时，且水泵连续工作，则匀值和平均涌水量

8、:=KiQv+%-人站Ar工（々一勺+&）^v.A=工《%H刁&A(2)式中：£为第汕寸段开泵台数，台；盘为水泵排水流量，Ahtht^t分别为第i吋段4、-M时刻水仓的水位，m.D(元/h)图1用电分时计费Fig.lElectricityconsumptiontime-divisionchargeFig.2Timeofdifferentwaterinflowfilledwithwaterstorage2水泵运行数学模型根据涌水量、水仓容积和用电分时计费的原则，将一天24h按各计费时