【3】CN202210973151-多级机站通风系统风机变频优化方法、装置及设备-申请公开.pdf

### 多级机站通风系统风机变频优化方法解析 #### 一、背景与意义 在矿井等地下工程环境中，良好的通风系统对于保障作业安全至关重要。随着技术的发展，智能化和节能化的通风系统逐渐成为研究的重点。传统的通风系统管理方式往往依赖于人工经验，存在诸多不足，比如效率低下、能耗较高以及难以适应复杂多变的工作环境等问题。因此，开发一种能够自动调整风机运行状态（如转速）的智能变频调控方法显得尤为重要。 #### 二、关键技术要点 ##### 1. 通风网络模型与风量分配计算 - **通风网络模型**：需要构建一个准确反映实际通风系统的数学模型。这通常涉及到对整个通风系统的结构布局、各通风设备（如风机）的位置和性能参数等信息的精确描述。 - **风量分配计算**：利用通风网络解算方法来计算每个节点处的风量分配情况。这种方法通常基于流体力学原理，通过迭代计算直到模型中的风量分布与实际情况相匹配。 ##### 2. 设定优化模型 - **多目标混合整数线性规划模型**：为了找到最优的风机变频调控方案，该发明采用了多目标的混合整数线性规划模型。具体而言，该模型包含了以下几个关键目标： - **通风风机功率最小目标**：旨在减少通风系统的总能耗。 - **最佳按需通风需求目标**：确保通风系统的风量能够满足实际工作面的需求，避免过度通风或通风不足。 - **最佳工况风机风量目标**：确保风机在最高效的状态下运行，避免因风量过大或过小而导致的能源浪费。 - **最佳工况风机风压目标**：保持风机风压在适宜范围内，既能满足通风需求又不会造成不必要的损耗。 - **决策变量**：模型中使用了0-1整型决策变量，包括： - 第一变量：用于表示按需分风分支的风量与该分支多个可能风量值之间的对应关系。 - 第二变量：表示风机分支调整前后的转速比与该分支多个可能转速比之间的对应关系。 - 第三变量：表示第一变量与第二变量的乘积，用于进一步细化模型的计算。 ##### 3. 最佳风机变频调控方案确定 - **风机变频调控方案生成**：基于设定的优化模型和实际通风需求，生成多个待选的风机变频调控方案。 - **方案评估与选择**：对各个待选方案进行评估，综合考虑上述四个优化目标，最终确定出最佳的风机变频调控方案。 ##### 4. 具体实施步骤 - **风量分配计算**：采用基于回路风量的通风网络解算方法进行计算，并通过调整巷道风阻参数等方式，使计算结果与实际风量接近。 - **模拟工况与实际工况匹配**：通过不断调整通风网络模型中的参数，使得模型中的风机模拟工况与实际运行情况一致。 - **优化模型应用**：将实际通风需求输入到设定的优化模型中，生成并评估多个变频调控方案，最终选出最优方案。 #### 三、技术优势 - **智能调控**：通过自动调整风机的运行状态，实现通风系统的智能管理。 - **节能减排**：有效地减少了通风系统的能耗，有助于节能减排。 - **适应性强**：能够适应各种复杂的通风系统结构和变化的工作条件。 #### 四、应用场景与展望 该技术适用于各类地下工程（如矿山、隧道等）的通风系统管理。未来，随着传感器技术和物联网技术的发展，这种智能变频调控方法有望更加精准高效，为地下工程的安全与高效运行提供强有力的支持。