摘 要：作为煤矿通风系统的重要部分，煤矿主通风机需要运行稳定、故障少、无喘振、 工况合理。为此，本文研究了煤矿主通风机通风失稳原因及机理，并利用等效变位理论简 化了失稳控制模型，进而总结出影响其稳定性的因素；分析了主通风机的倒机过程及其需 满足的边界条件。在此基础上，设计了基于模糊控制的倒机控制策略，实现不停风倒机且 规避了通风机在倒机过程中失稳现象；研究了主通风机喘振的机理、原因及危害，给出 4 种消除喘振的方法，经仿真验证，有效的消除了风机喘振，达到了本论文研究的目的。75449

毕业论文关键词：通风失稳，倒机，模糊控制，喘振，

Abstract： As an important part of the mine ventilation system， mine ventilator needs to be stable ,less failure, no surge, reasonable working conditions。 For this reason, the thesis studies the mine air ventilation causes and mechanism of instability and, using equivalent displacement theory, simplifies control model。 Then it sums up the factors affecting the stability and analyzes the process of the machine down and boundary conditions。 On this basis, the thesis designs the fuzzy control strategy of inverted control to achieving non-stop machine and wind down in the fall to avoid  the fan  instability  during pouring machine。  The  article  also studies the main  fan

ventilation instability caused by surge and the instability mechanism, its causes, harms and gives four kinds of methods to eliminate surge, which are proved to be effective by simulation, achieving the goal of this thesis。

Keywords：Ventilation instability, Pour the machine，Fuzzy control，Surge

目录

1 绪论 3

1。1 论文研究的背景 3

1。2 论文研究的目标与意义 4

2 煤矿通风失稳研究 4

2。1 煤矿主通风机通风失稳的原因及危害 5

2。2 通风机侧通风系统的等效变位理论 7

2。3 主通风机工况点及其稳定性研究 9

2。4 通风失稳控制对象模型 13

2。5 通风机“不停风倒机”思想的提出 15

3 煤矿主通风机“不停风倒机”过程研究 17

3。1 主通风机“不停风倒机”过程 17

3。2 主通风机“不停风倒机”过程的边界条件 18

3。3 基于模糊控制的恒风倒机控制策略 19

4 煤矿主通风机喘振通风失稳控制 24

4。1 风机喘振失稳机理 24

4。2 风机喘振对通风系统稳定的影响及对风机的危害 25

4。3 通风机喘振通风失稳的控制方法 25

结论 31

参考文献 32

致谢 34

1 绪论

1。1 论文研究的背景

我国是能源生产和消费大国，生产和消费总量逐年增加。我国能源资源一直富煤、缺 油、少气，我国的经济发展水平和经济实力决定了我国以煤为主的能源生产消费结构。长 期以来，煤炭在我国一次性能源生产和消费中均占 70%左右。从我国能源资源和能源安全 战略考虑，在未来相当长的时期内，我国仍将是以煤为主的能源结构[1]。煤炭是赋存于地 下的非再生性能源资源，素有“工业粮食”之称。煤矿的生产离不开大量的井下作业，在 进行地下开采时煤层中往往有大量的有害气体（如 CH4、CO、H2S、CO2 等）聚集，同时， 采掘作业亦会产生大量的细小煤尘，形成气溶胶；有害气体和煤尘的浓度一旦超标，将对 井下作业人员的人身健康和生命安全造成威胁，甚至有发生瓦斯、粉尘爆炸等重大安全事 故的危险。因此，煤矿是我国工矿企业中事故发生最频繁、安全生产形势最严峻的工业部 门之一；与世界其它主要采煤国家相比，我国煤矿的安全形势差距很大[2]；根据国家煤矿 安全监察局提供的资料，我国煤矿百万吨死亡率接近 4，是美国的 100 多倍，每年因各类 煤矿事故造成的经济损失在 300 亿元左右；而近年来，美国煤矿已经消灭了瓦斯、火灾、 水灾等重大灾害事故，死亡原因主要是顶板、机电、坠落等类型事故；其它发达的采煤国 家，如澳大利亚、英国等情况也相近[3]。通过对国内 2005 年发生的 3341 起伤亡事故的类 型及所占的比例的统计分析，在各类伤亡事故中：瓦斯事故占 46%、水灾占 11%、顶板事 故占 8%、运输提升占 9%、火灾占 10%、机电事故占 6%、爆破伤害占 3%[4]。瓦斯事故频频 发生的根本原因是由于瓦斯积聚，瓦斯积聚大都由于通风设备故障，通风系统管理不善造 成的；因此，可靠、稳定的矿井通风系统成为煤矿安全生产的重中之重。