Аэрология

0,6

1.0

(£)(£)"

0,1

а — для начальных условий, вводимых в блок-схему расчета; б — динамика кон­центрации метана; / — концентрация ме­тана, записанная датчиком ДМТ-4; 2 — сгла­женная концентрация метана.

	\			/v^;
..А-^	К\		^ГУ	V		A
	*J? ^V				^A-_	<***
			s^^^

t4
373

В 7-м блоке определяется приращение концентрации метана.
В 8-м блоке осуществляется логическая операция сравнения полученного значения приращения концентрации метана с допу­стимым приращением, т. е.
Если Дс_к<Дс_Д0Ш то далее по величине Ас_к производится рас­чет приращения расхода воздуха. Так как оно относительно не­велико. то такое приращение условно относится к плавным. Если Дск^ДСдоп, т. е. концентрация метана в исходящей струе участка равна или больше допустимой, то осуществляется расчет более резких приращений расхода воздуха, способных оперативно оста­новить и ликвидировать развивающееся загазование. В отличие от плавных такие приращения определяются как безопасные опе­ративные. Поэтому дальше алгоритм обработки информации раз­ветвляется на ветви А и В. По ветви А функционирование алго­ритма идет последовательно по блокам (9—13), по ветви В— по блокам (14—15) и далее (16—23). Затем расчет возвращается на новый цикл, начиная с 3-го блока.
Действие алгоритма контроля по ветви А следующее.
В 9-м блоке реализуется обнуление индекса / и предыстории развития загазования на участке.
В 10-м блоке рассчитывается сглаженное значение концентра­ции метана. Концентрация метана, записываемая по показаниям датчиков, отражает все изменения концентрации, в том числе и колебания высокочастотные, на которые нет необходимости реа­гировать расходом воздуха. Поэтому динамика концентрации ме­тана сглаживается путем расчета на каждом такте контроля сгла­женного значения приращения концентрации по формуле
Аск = 0,25Дск + 0,75Дс_к_1. (29.1)
В выражении (29.1) приращение Дс_к— разность между изме­ренным значением концентрации с_к и допустимым. В сглаженное значение концентраций с/ и в соответствующее приращение Дс/ включаются только 25 % от его измеренного значения, а осталь­ные 75% берутся от предыдущего сглаженного значения прира­щения концентрации Дс_к_ь В результате дальнейшие расчеты и управление производятся по сглаженной динамике концентрации метана c'(t). (см. рис. 29.5), которая хорошо отражает влияние технологических факторов (обрушений и др.), геологических (по­вышение газоносности, появление новых источников выделения метана) и аварийных (отключение системы дегазации) на измене­ние концентрации метана, которые нейтрализуются системой автоматического управления вентиляцией.
В 11-м блоке сравниваются результаты расчета Ас_л/ с мини­мально и максимально допустимыми значениями приращений. Если
АС'к'^СДАСдоп Сует)» 374
то принимаем
г
АС_К = АСдоп Сует-
Если
АС_К ^ АСд₀п,
то принимаем
г
i\C_K = /лСдоп-
В 12-м блоке проверяется условие равенства индекса к числу тактов контроля в одном такте регулирования п.
В 13-м блоке определяется приращение расхода воздуха при безопасном плавном регулировании и выдается управляющее воз­действие. Блок представляет собой самостоятельные алгоритмы расчета приращения расхода воздуха AQt и управления регулято­ром расхода воздуха.
После расчета AQi по ветви В производятся следующие опе­рации.
В 14-м блоке сравнивается приращение концентрации метана на данном такте контроля Дс_к с предельным приращением Дс_пр. Если Дс_к^Дс_пр, то сразу осуществляется безопасное оперативное регулирование (переход к 22-му оператору).
В 15-м блоке увеличивается индекс / на единицу (определение значений концентрации метана, превышающих допустимое).
В 16-м блоке определяется приращение концентрации метана над допустимым приращением.
В 17-м блоке производится специальная обработка данных о развитии концентрации метана за предыдущий период, чтобы прогнозировать этот процесс на несколько тактов вперед с целью принятия мер (в случае опасного развития загазования) по опе­ративному изменению ситуации.
Прогнозируемое приращение концентрации метана определя­ется по формуле
Ac" = d₀T_B — dyxl + Дс_Д0п, (29.2)
где тв — продолжительность выдержки автоматической газовой за­щиты;
d₀ = (M₄ + diM₂)/M_i;
d_l = (M_BM₁ —Af₂M₄)/(Afl—МхМэ);
Мх-Л*!+ ('*/)"; (29.3)
M₃-M₂ + (/J)³; (29.4)
Л*₈ = М_а+(/к/)⁴; (29.5)
М₄ = М₄+^/Ас/; (29.6)
М₅-М₅ + (/_к/)²Дс_у, (29.7)
В 18-м блоке производится проверка наличия необходимого на­бора измеренных значений концентрации метана для п-рогнози-
375

Рис. 29.6. Блок-схема сбора и обра­ботки информации от датчиков ско­рости движения воздуха: / — начало; 2 — ввод S_K
AQi-i;AQ^₂;3-/=0;4-
*__ЯвЖ+1_; 7-t>_K = 0; 8~-Q_K^v_K-S_K; 9 - AQ_K = Q_K - Q _CT; W-AQ_K = 0,25ДК+ -f 0,75AQ^_^; 11 — AQ_K -h AQ_t-; 12 — конт­роль положения шторы РРВП; 13 — к -t- n; 14 — AQ_C = 18-94 (Дс^ — 1,5Дс_£-1 + 0,5 X X Ac_I-_₂)-_T.l,62AQ₍._₁ - 0,64AQ-__₂ -f 0,02 X

вывод AQj; 17 — переиндексация AQ; 18 — анализ ситуации; 19 — конец
рования ее развития. Если необходимая предыстория ср не на­брана, то осуществляется возврат к 10-му блоку и продолжается отбор и обработка информации.
В 19-м блоке проверяется условие равенства индекса / вре­мени выдержки автоматической газовой защиты. Если имеет место равенство / = ф + я_Р, то осуществляется переход к оперативному регулированию (к 22-му оператору).
В 20м блоке определяются параметры характеристических функций d_x и d₀ и рассчитывается прогнозируемое значение при­ращения концентрации метана к моменту окончания выдержки автоматической газовой защиты.
В 21-м блоке сравнивается прогнозируемое приращение кон­центрации метана Дс" с допустимым Дс_ДОп. Если Дс'^ДСдош ^т<> осуществляется переход к безопасному оперативному регулирова­нию, в противном случае — переход к 10-му оператору.
В 22-м блоке определяется приращение воздуха при безопас­ном оперативном регулировании и выдается управляющее воздей­ствие.
В 23-м блоке производится перезапись приращений концент­рации метана:
г t
Ac_t-__x = (\с_к.
Алгоритм сбора и обработки информации от датчиков скорости движения воздуха функционирует следующим образом (рис. 29.6).
Во 2-м блоке вводятся начальные условия (установленное зна­чение расхода воздуха на выемочном участке Q_yCT> нулевые зна­чения сглаженных отклонений расхода от установленного уровня на предыдущих тактах управления, т. е. AQ'k-i^O, AQV-i = 0;
AQ'k-2 = 0).
В 1-м блоке производится обнуление индекса /.
В 4-м блоке производится обнуление индекса к.
В 5-м блоке вводится текущее значение скорости движения воздуха и присваивается ему индекс к.
В 6-м блоке индекс к увеличивается на единицу.
В 7-м блоке проверяется равенство нулю показания датчика скорости движения воздуха.
В 8-м блоке вычисляется текущее значение расхода воздуха.
В 9-м блоке определяется приращение расхода воздуха на дан­ном такте контроля AQ_K.
В 10-м блоке вычисляется сглаженное значение приращения расхода воздуха на данном такте контроля AQ_K.
В 11-м блоке проверяется соответствие сглаженного значения приращения расхода воздуха на данном такте контроля значению приращения расхода воздуха на последнем такте регулирования.
В 12-м блоке контролируется положение шторы регулятора расхода воздуха при AQk'^AQ*.
376

Рис. 29.7. Блок-схема алгоритма без­опасного плавного регулирования рас­хода воздуха;

к; Q_ycT; Д<Э_К_ /с—0; 5 — ввод t

16-

15 — расчет Q_t- = AQ^-f-Q.

УСТ'

/ — начало; 2 — ввод исходных данных; 3 —
расчет промежуточных параметров; 4 — /=0;
5— /с =0; 6 — ввод оперативной информации
^vk} ^ск' ⁷~ к=к + 1; 8— v_K=0; 9 — анализ
ситуации; 10 — первичная обработка опера­
тивной информации; И — &Qk ^ ^Qi'y
12 — контроль положения шторы РРВП;
13— Дс_к>Д£_Д0П; 14 — /=0; М_Х = М₂=М_Ъ=М±=
= Af5—0; 15 — расчет сглаженного значения
ДС; 16 — анализ результатов расчета; 17 —
кфп; 18 — расчет AQ_t-; 19 — анализ резуль­
татов расчета; 20 — вывод Д<З_г-; 21 — расчет
Q_f= AQ,- + Q_yci; 22 — переиндексация AQ; Дс;
23 — использование безопасного оперативного
регулирования; 24 — конец
В 13-м блоке проверяется условие равенства индекса к числу тактов контроля в одном такте регулирования п.
В 14-м блоке вычисляется приращение расхода воздуха на дан­ном такте регулирования.
В 15-м блоке вычисляется расход воздуха на данном такте ре­гулирования.
В 16-м блоке выдается управляющее воздействие AQ*.
377

В 17-м блоке переприсваиваются индексы приращений расхода воздуха на (i—1)-м и (I — 2)-м тактах регулирования и (к—1)-м такте контроля (AQi-z = AQi-₂; AQ*-2 = AQf-i; AQi-i^AQr, AQ_K-i=AQ0-
В 18-м блоке анализируются признаки ситуации v_K^=0.
Метод безопасного комплексного регулирования вентиляции выемочного участка, используемый в разрабатываемой системе автоматического управления вентиляцией шахты, включает без­опасное плавное и безопасное оперативное регулирование. На ос­новании контроля и обработки информации от датчиков концент­рации метана и скорости движения воздуха в УВМ в соответствии со сложившейся газовой ситуацией вырабатывается управляю­щее воздействие по одному из указанных выше методов. Отраба­тывается же управляющее воздействие с помощью регуляторов расхода воздуха или вентилятора главного проветривания. В связи с этим приняты следующие основные алгоритмы управ­ления:
алгоритм безопасного плавного регулирования вентиляции (рис. 29.7);
алгоритм безопасного оперативного регулирования вентиляции;
алгоритм расчета прогнозируемого значения приращения кон­центрации метана;
алгоритм расчета приращения расхода воздуха при безопасном оперативном регулировании;
алгоритм управления регулятором расхода воздуха;
алгоритм оптимального воздухораспределения в шахтной вен­тиляционной сети.
Функционирование алгоритма безопасного плавного регулиро­вания вентиляции осуществляется следующим образом.
Во 2-м блоке вводятся исходные данные постоянной и условно-постоянной информации.
В 3-м блоке вычисляются промежуточные параметры.
В 4-м блоке производится обнуление индекса /.
В 5-м блоке производится обнуление индекса к.
В 6-м блоке вводится оперативная информация (текущие зна­чения концентрации метана и скорости движения воздуха) и при­сваивается индекс /с.
В 7-м блоке индекс к увеличивается на единицу.
В 8-м блоке осуществляется проверка равенства нулю показа­ния датчика скорости движения воздуха.
В 9-м блоке анализируются признаки ситуации v_K = 0.
В 10-м блоке производится первичная обработка оперативной информации:
вычисляется текущее значение расхода воздуха Q_K;
вычисляются значения приращений концентрации метана и расхода воздуха на данном такте контроля по формулам:
АСк ⁼ Ск Сует] 1лЦ_к = Q_K Цуст]
378
сглаженное значение приращения расхода воздуха по формуле AQk = 0,25AQ_K + 0,75AQk-i ■
В 11-м блоке проверяется соответствие сглаженного значения приращения расхода воздуха на данном такте контроля значению приращения расхода воздуха на последнем такте регулирования.
В 12-м блоке осуществляется контроль положения шторы ре­гулятора при AQ/^AQi.
В 13-м блоке сравнивается значение приращения концентра­ции метана на данном такте контроля с допустимым прираще­нием. Если Ас_к^АСдоп, ^т0 осуществляется переход к безопасному оперативному регулированию (к 23-му оператору).
В 14-м блоке производится обнуление индекса / и параметров предыстории развития загазованности М_{ = М₂=М^=М_А = М₅ = 0.
В 15-м блоке вычисляется сглаженное значение приращения концентрации метана на данном такте контроля по формуле
Аск = 0,25Ас_к + 0,75AcLi ■ В 16-м блоке сравниваются результаты расчета Дс_к' с мини­мально и максимально допустимыми значениями приращений. Если
АС_к<СдДСд_0П Сует),

АС_К = АСдоп Сует
Ас_к s> ДСдоп 1

то принимаем Если
то принимаем
Z\C_K =- /лСдоп-
В 16-м блоке проверяется условие равенства индекса к числу п тактов контроля на одном такте регулирования
рде~/_р ^продолжительность интервала регулирования; /_к — про­должительность интервала контроля.
В 18-м блоке вычисляется расход воздуха на 1-й. такте регу­лирования при безопасном плавном управлении по формуле
AQ_t= 18,94(Дск—1,5Дс_{_₁ + 0,5Асг-г)+ \fi2HQi-i— — 0_f64AQ_£__s + 0,02 AQf-з-В 19-м блоке анализируются результаты расчета (сравнива­ются рассчитанные значения приращения расхода воздуха на уча­стке с минимальным Q_m\n и максимальным Q_max расходами воз­духа, обусловленными регламентированными Правилами безопас­ности значениями скорости движения воздуха по выработкам). Если
AQ* + QycT379,