一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法与流程

本发明涉及矿井通风与降温，具体为一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法。

背景技术：

1、随着我国采矿和支护技术的高速发展，东部矿区逐渐向深部开采发展，而随着采深的增加，深部矿井工作面出现高温热害的威胁也越大，长期在高温潮湿环境中工作也会对工作人员的生命安全造成巨大威胁；

2、目前，“矿井空调”技术有了较为成熟的发展，一定程度上缓解了高温热害威胁，但是，在实际生产使用过程中，“矿井空调”制冷往往存在过盈或亏欠问题，从而造成能源不必要的浪费，不符合矿井绿色高效生产的目标，且更严重甚至会威胁到井下工作人员的生命安全，为此，提出一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，以解决上述背景技术中提出的能耗浪费不符合矿井绿色高效生产，以及影响工作人员生命安全的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，包括以下步骤：

3、s1、在高温工作面进风巷入口和工作面风流出口布置温湿度传感器，用于实时监测风流温湿度；

4、s2、建立风流温度预测模型，确定工作面降温需冷量；

5、s3、根据工作面降温需冷量智能调节制冷设备实际工作功率，并通过降温设备传输至高温工作面，对高温工作面进行降温除湿。

6、作为本技术方案的进一步优选的：在s1中，安装的温湿度传感器采用gwsd100/100矿用本安型温湿度传感器，其能够在高温高湿、有爆炸危险和有冲击倾向等复杂环境中使用，且具有检测灵敏度高和精度高的优点，同时能够实时显示并反馈环境温湿度，采用的gwsd100/100矿用本安型温湿度传感器由温度探头、湿度探头、单片机系统、液晶显示屏等部分组成；

7、其中，选取gwsd100/100矿用本安型温湿度传感器为一种优选方案，还可以采用其他类似的同种设备，此处不再赘述。

8、作为本技术方案的进一步优选的：在s2中，风流温度预测模型是根据标准设定进行建模，即采掘工作面的空气温度不得超过30℃，并通过对井下多热源进行分析，糅合多项热力学参数建立；

9、其中，为实现风流温度的精准、精细预测，对风流温度预测模型进行区域划定，具体为工作面进风巷风温预测模型、工作面回风巷风温预测模型和回采工作面风温预测模型；

10、其中，工作面进风巷风温预测模型、工作面回风巷风温预测模型和回采工作面风温预测模型均采用同一运算公式，即工作面风流温度t与工作面风流流动距离y的函数关系式。

11、作为本技术方案的进一步优选的：工作面风流温度t与工作面风流流动距离y的函数关系式具体为：

12、

13、其公式(1)中，tw为回采工作面煤壁温度，单位为℃，tavg为运输中的煤矸平均温度，单位为℃，kτ为不稳定换热系数，单位w/(m2·℃)，u为工作面断面周长，单位为m，l为工作面长度，单位为m，mb为风流通过巷道的质量流量，单位为kg/s，γ为汽化潜热，单位为kj/kg，δφ为工作面进出口风流相对湿度之差；

14、其中，∑qm为工作面绝对热源放热量之和，即∑qm＝qc+qh+qr+qz，而qc、qh、qr和qz分别为机电设备散热量、煤炭或矸石的氧化散热量、井下工作人员散热量和空气自压缩放热量，单位均为w，e、f为与常数a、d以及风流相对湿度、空气定压比热容和汽化潜热有关的函数。

15、作为本技术方案的进一步优选的：通过工作面实测数据及所测热力学参数，得到高温工作面降温需冷量，具体求解步骤包括；

16、a1、遵从标准设定采掘工作面的空气温度不得超过30℃，根据风流温度预测模型反算，已知工作面长度为l，得到工作面进风温度t2；

17、a2、已知工作面进风巷长度l1，工作面进风温度t2，根据风流温度预测模型反算，得到工作面进风巷入口风流温度应为t1；

18、a3、已知工作面进风巷入口风流温度t1，工作面进风巷风流温度t2，从而通过计算公式得到高温工作面降温需冷量；

19、其中，采用的计算公式具体为：

20、

21、其公式(2)中，c为降温需冷量，ρ为空气密度，q为通风量，d2为风流温度为t2时对应含湿量，d1为风流温度为t1时对应含湿量。

22、作为本技术方案的进一步优选的：在s3中，降温设备采用风机或风筒，并选用井下集中式冷水机组作为制冷设备，且搭配2×30kw的风机向高温工作面传输冷量；

23、其中，选取井下集中式冷水机组以及总功率为2×30kw的风机是一种优选方案，还可以采用其他类似的同种设备，此处不再赘述。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法能够有效缓解深井工作面高温热害威胁，以通过对工作面风流温度的合理预测超前布置制冷设备，并根据环境温度的改变及时调节制冷功率，在既能保证工作面始终保持在安全环境的情况下，保障井下工作人员的生命安全，又能减少不必要的能源浪费，从而有效避免现用“矿井空调”制冷中过盈或亏欠的问题，同时进一步的本发明整体系统简单，可应用性强，能够在各高温工作面起到良好的降温效果。

技术特征：

1.一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，其特征在于：在s2中，风流温度预测模型是根据标准设定进行建模，即采掘工作面的空气温度不得超过30℃，并通过对井下多热源进行分析，糅合多项热力学参数建立；

3.根据权利要求2所述的一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，其特征在于：工作面风流温度t与工作面风流流动距离y的函数关系式具体为：

4.根据权利要求2所述的一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，其特征在于：通过工作面实测数据及所测热力学参数，得到高温工作面降温需冷量，具体求解步骤包括；

5.根据权利要求1所述的一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，其特征在于：在s3中，降温设备采用风机或风筒，并选用井下集中式冷水机组作为制冷设备。

技术总结
本发明公开了一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法，属于矿井通风与降温技术领域，本发明提供的一种基于风温预测的高温工作面降温系统智能调节方法能够有效缓解深井工作面高温热害威胁，以通过对工作面风流温度的合理预测超前布置制冷设备，并根据环境温度的改变及时调节制冷功率，在既能保证工作面始终保持在安全环境的情况下，保障井下工作人员的生命安全，又能减少不必要的能源浪费，从而有效避免现用“矿井空调”制冷中过盈或亏欠的问题，且本发明为高温工作面降温除湿提供了一种经济、高效及安全的方法，从而满足高温工作面的降温需求，并符合节能环保的生产理念，为煤矿安全生产提供可靠的保障。

技术研发人员：张雷,赵宏斌,曹海涛,马杰阳,罗武贤,屠世浩,梁国栋,屠洪盛,王修敏,邱翰林,张潭
受保护的技术使用者：江苏徐矿能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25