基于PSO算法的煤矿通风系统优化与调控
发布时间：2021-02-07 14:16
我国现有煤层绝大多数都远离地表,这些煤层都必须采用井下开采方式,而井下开采方式必须建立安全可靠的煤矿通风系统。通风系统是确保煤矿安全生产的重要设施,也是煤矿企业的主要耗能耗资部分。煤矿通风系统稳定、安全、高效运行对煤矿安全生产、节能减排和降低成本都具有重要的意义。首先,分析了煤矿通风系统在煤矿安全生产中的重要地位,阐述了优化调控对煤矿安全、节能减排和提高管理水平重要意义。针对通风安全需求,提出稳风倒机方法,建立主通风机侧等效模型和稳风倒机优化控制模型;基于图论,构建了复杂通风网络按需分风增阻能耗优化调节模型,以及以调压、调阻的混合型调控方式,提出了混合型复杂通风网络能耗、建设投资成本以及改造利润损失的多目标优化调控方法,构建了混合型复杂通风网络多目标优化调节模型。其次,针对传统算法无法满足复杂通风网络这种大规模、多变量、多约束、多峰、非线性非凸的复杂问题求解,提出改进粒子群算法对复杂通风系统进行优化调控。借鉴集成系统的层次结构和生物行为异质性,提出采用层次结构和粒子异质行为的新型扩展层次异质粒子群算法EH2PSO,以“求精”“发现”因子扩展粒子探索能力,以分层结构...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
001～2016年我国煤矿特别重大事故类别分布统计图
2煤矿通风系统安全经济运行分析与优化调控建模15耗。由此可见，建设安全稳定、经济可靠的通风系统对煤矿安全生产、节能减排具有重要意义。煤矿通风系统的构成煤矿通风系统对于保证矿井安全非常重要，也是矿井生产必备部分，煤矿通风系统可分为井上提供通风动力的主通风机和井下的通风网络两个部分，且两个部分又都是相互联系不可分割的。它是一个复杂的、随机的、非稳定的动态系统[75,76]，处于地下的井巷通风网络和控制设施以及处于地面的通风动力及其装置是煤矿通风系统的两个组成部分，其中通风动力及其装置是指煤矿主通风机及其附属设施，井巷通风网络和控制设施是指井下由巷道构成的通风网络、风门以及局部通风机等设施。所以，可以将煤矿通风系统分为井上和井下两个部分，井上有矿井主通风机及相应辅助控制设施，主通风机是煤矿通风系统通风动力的主要来源，自然风压也可以提供部分通风动力，但往往数值很小，所以所有矿井都必须配备通风机提供通风动力[77]，即机械通风。图2-1为某矿井通风系统立体示意图[78]。图2-1煤矿通风系统立体示意图Figure2-1Athree-dimensionaldiagramofthecoalmineventilationsystem煤矿主要通风机在煤矿正常生产期间，必须连续运行为通风系统提供通风动力，其耗能很高。鉴于煤矿通风系统对煤矿安全的重要影响，煤矿安全规程规定煤矿主通风机须安装在井上且必须能够连续工作，为确保安全，必须同时装备两台一备一用的同风力的主通风机。另外还要确保备用风机能够随时启动，启动耗时不得超过十分钟。为确保两台通风机性能，必须每月一次轮换作业，也称倒机，
2煤矿通风系统安全经济运行分析与优化调控建模19计算得到，其中L为百叶窗叶片总长，设有N叶片且平行于窗宽，窗宽为b(mm)，则L=N×b；S为百叶窗周长(mm)，设窗高为h(mm)，则S=2×(b+h)。风门关闭风门打开图2-3煤矿主通风机不停风倒机系统百叶窗风门实物图Figure2-3Theblindstypeairdoorsinthecoalminemainfansswitchoversystemwithoutblowing-out01020304050607080900100200300400500窗叶角度LaminaAngle（°）风阻系数（）ResistanceCoefficient1图2-4百叶窗风阻系数-窗叶角度曲线Figure2-4ThematchedcurveoflouverRC-α图2-5煤矿主通风机不停风倒机系统等效模型Figure2-5Equivalentmodelofcoalminemainfansswitchoversystemwithoutblowing-outR1sR0R2sR2cR1c1号风机2号风机
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿主要耗能设备经济运行分析及节能整改措施研究[J]. 李志海. 能源与环保. 2020(02)
[2]煤矿通风安全隐患预防的措施探讨[J]. 李亚权. 石化技术. 2019(11)
[3]关于对煤炭行业运行发展情况的分析研究[J]. 姜文俊,郭文飞,李冠冲,刘丽敏. 北方金融. 2019(11)
[4]煤矿通风的安全隐患和管理措施[J]. 任万栋. 矿业装备. 2019(04)
[5]煤矿主通风机通风失稳控制的研究与应用[J]. 段中渊. 中国石油和化工标准与质量. 2019(11)
[6]多目标进化算法性能评价指标综述[J]. 胡涵,李振宇. 软件导刊. 2019(09)
[7]矿井通风网络的多种群自适应粒子群算法优化研究[J]. 吴新忠,张兆龙,程健维,胡建豪,任子晖. 煤炭工程. 2019(02)
[8]煤矿主通风机切换系统建模与分析[J]. 王前进,代伟,杨春雨,马小平. 煤炭学报. 2018(S2)
[9]矿井通风系统倒机作业不停风改造研究[J]. 高楠楠. 机械工程与自动化. 2018(05)
[10]煤矿主通风机运行方式的研究与应用探讨[J]. 周敏. 机械管理开发. 2018(03)
博士论文
[1]粒子群优化算法及其应用研究[D]. 盛歆漪.江南大学 2015
[2]多样性增强的粒子群优化算法及其应用研究[D]. 刘昊.北京理工大学 2015
[3]矿井通风系统风流参数动态监测及风量调节优化[D]. 司俊鸿.中国矿业大学 2012
[4]矿井通风系统优化调控算法与三维可视化关键技术研究[D]. 黄俊歆.中南大学 2012
[5]煤矿主通风机通风失稳控制的研究与应用[D]. 吴新忠.中国矿业大学 2010
[6]区间多目标优化问题的微粒群优化理论及应用[D]. 张勇.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]多目标粒子群算法原理及其应用研究[D]. 张鑫礼.内蒙古科技大学 2015
[2]郎都铜矿Ⅲ、Ⅳ号矿体通风系统网络结构改造研究[D]. 叶巍巍.昆明理工大学 2014
本文编号：3022352
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
001～2016年我国煤矿特别重大事故类别分布统计图
2煤矿通风系统安全经济运行分析与优化调控建模15耗。由此可见，建设安全稳定、经济可靠的通风系统对煤矿安全生产、节能减排具有重要意义。煤矿通风系统的构成煤矿通风系统对于保证矿井安全非常重要，也是矿井生产必备部分，煤矿通风系统可分为井上提供通风动力的主通风机和井下的通风网络两个部分，且两个部分又都是相互联系不可分割的。它是一个复杂的、随机的、非稳定的动态系统[75,76]，处于地下的井巷通风网络和控制设施以及处于地面的通风动力及其装置是煤矿通风系统的两个组成部分，其中通风动力及其装置是指煤矿主通风机及其附属设施，井巷通风网络和控制设施是指井下由巷道构成的通风网络、风门以及局部通风机等设施。所以，可以将煤矿通风系统分为井上和井下两个部分，井上有矿井主通风机及相应辅助控制设施，主通风机是煤矿通风系统通风动力的主要来源，自然风压也可以提供部分通风动力，但往往数值很小，所以所有矿井都必须配备通风机提供通风动力[77]，即机械通风。图2-1为某矿井通风系统立体示意图[78]。图2-1煤矿通风系统立体示意图Figure2-1Athree-dimensionaldiagramofthecoalmineventilationsystem煤矿主要通风机在煤矿正常生产期间，必须连续运行为通风系统提供通风动力，其耗能很高。鉴于煤矿通风系统对煤矿安全的重要影响，煤矿安全规程规定煤矿主通风机须安装在井上且必须能够连续工作，为确保安全，必须同时装备两台一备一用的同风力的主通风机。另外还要确保备用风机能够随时启动，启动耗时不得超过十分钟。为确保两台通风机性能，必须每月一次轮换作业，也称倒机，
2煤矿通风系统安全经济运行分析与优化调控建模19计算得到，其中L为百叶窗叶片总长，设有N叶片且平行于窗宽，窗宽为b(mm)，则L=N×b；S为百叶窗周长(mm)，设窗高为h(mm)，则S=2×(b+h)。风门关闭风门打开图2-3煤矿主通风机不停风倒机系统百叶窗风门实物图Figure2-3Theblindstypeairdoorsinthecoalminemainfansswitchoversystemwithoutblowing-out01020304050607080900100200300400500窗叶角度LaminaAngle（°）风阻系数（）ResistanceCoefficient1图2-4百叶窗风阻系数-窗叶角度曲线Figure2-4ThematchedcurveoflouverRC-α图2-5煤矿主通风机不停风倒机系统等效模型Figure2-5Equivalentmodelofcoalminemainfansswitchoversystemwithoutblowing-outR1sR0R2sR2cR1c1号风机2号风机
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿主要耗能设备经济运行分析及节能整改措施研究[J]. 李志海. 能源与环保. 2020(02)
[2]煤矿通风安全隐患预防的措施探讨[J]. 李亚权. 石化技术. 2019(11)
[3]关于对煤炭行业运行发展情况的分析研究[J]. 姜文俊,郭文飞,李冠冲,刘丽敏. 北方金融. 2019(11)
[4]煤矿通风的安全隐患和管理措施[J]. 任万栋. 矿业装备. 2019(04)
[5]煤矿主通风机通风失稳控制的研究与应用[J]. 段中渊. 中国石油和化工标准与质量. 2019(11)
[6]多目标进化算法性能评价指标综述[J]. 胡涵,李振宇. 软件导刊. 2019(09)
[7]矿井通风网络的多种群自适应粒子群算法优化研究[J]. 吴新忠,张兆龙,程健维,胡建豪,任子晖. 煤炭工程. 2019(02)
[8]煤矿主通风机切换系统建模与分析[J]. 王前进,代伟,杨春雨,马小平. 煤炭学报. 2018(S2)
[9]矿井通风系统倒机作业不停风改造研究[J]. 高楠楠. 机械工程与自动化. 2018(05)
[10]煤矿主通风机运行方式的研究与应用探讨[J]. 周敏. 机械管理开发. 2018(03)
博士论文
[1]粒子群优化算法及其应用研究[D]. 盛歆漪.江南大学 2015
[2]多样性增强的粒子群优化算法及其应用研究[D]. 刘昊.北京理工大学 2015
[3]矿井通风系统风流参数动态监测及风量调节优化[D]. 司俊鸿.中国矿业大学 2012
[4]矿井通风系统优化调控算法与三维可视化关键技术研究[D]. 黄俊歆.中南大学 2012
[5]煤矿主通风机通风失稳控制的研究与应用[D]. 吴新忠.中国矿业大学 2010
[6]区间多目标优化问题的微粒群优化理论及应用[D]. 张勇.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]多目标粒子群算法原理及其应用研究[D]. 张鑫礼.内蒙古科技大学 2015
[2]郎都铜矿Ⅲ、Ⅳ号矿体通风系统网络结构改造研究[D]. 叶巍巍.昆明理工大学 2014
本文编号：3022352
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/lindaojc/3022352.html
