磷矿通风系统风流控制方案优化计算软件开发及其工程应用

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本文旨在选用一种数值直接寻优算法,并开发相应的方便实用的电脑软件,求解矿井风网风流控制方案优化计算问题,使得既满足通风要求,又做到通风电费最省。  本文针对矿井风流控制方案优化计算的非线性规划(NLP)数模,经分析比较,选择了可变容差法求解该NLP问题,可直接进行数值寻优,无需在计算之前对数学模型进行变换或线性化处理,其优化的初始点由软件集成的矿井风网解算模块的解算结果进行适当调整而得,可缩短优化计算时间;考虑到自变量参数的量级各不相同可能导致迭代失败,为保证优化计算顺利进行,本文根据自变量的上限值,对自变量进行数值变换(即除以各自的上限),使其均在0~1之间变化。本文还研究了初始单纯形边长、收敛精度和初始点对简例风网优化计算结果的影响。  本文采用全球广泛使用的DXperience控件,开发出基于C#语言的“矿井通风系统风流控制方案优化计算软件”。软件从界面和程序框架两个方面对矿井风网解算软件预留接口,将矿井风网解算软件和风网优化计算程序进行集成,使软件兼具风网解算和风网优化双重功能,风网解算模块可单独使用;软件支持xml和xls两种数据输入输出格式,其中,xls格式利用excel强大的编辑功能可大幅提高数据批量处理的效率,适合用于大、中型风网计算时方便地进行数据编辑。软件还实现了excel数据文档的导入与导出,可方便地进行数据文件的管理。软件解决了节点号不连续、自然风压影响等实际问题。  本文以一简例进行软件调试通过。经验算,简例风网优化计算结果满足节点风量平衡和回路风压平衡方程,而且风网主扇、辅扇总电费(或功率消耗),相对普通风网解算结果,其优化效果显著。本文还针对XR磷矿通风系统进行了实际工程应用,得出了该磷矿通风系统风流控制优选方案:即确定出风机的工况点、井巷的风量分配,分支的增阻(风窗)调节值及增压(辅扇)调节值,不仅使得采、掘工作面、硐室等风量(风速)合格率等达到有关规范、标准的要求,而且使得主、辅扇总电费(或总功耗)得到优化(较普通风网解算结果更小)。
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