книги / Методы математического моделирования рудничных аэрологических процессов и их численная реализация в аналитическом комплексе Аэросеть
..pdf
дов в выработках прежде всего должны быть заданы значения всех известных значений расходов воздуха. Делается это не в свойствах самих выработок, а при помощи установки в выработках специальных объектов, называющихся замерными станциями. Известные расходы задаются в свойствах замерных станций.
Заданные расходы воздуха визуализируются после включения отображения соответствующего индикатора («Вид» -> «Вентиляция» -> «Исходные данные» -> «Объекты на выработках (индикаторы)» -> «Расходы воздуха на замерных стан-
циях»). При этом инициируются только те замеры, которые по-
мечены галочкой «Используется в вычислениях».
301
Это позволяет завести в схему все выполненные замеры, но использовать для расчета только часть из них, оставив остальные для проверки полученных результатов.
Если процедура распределения расходов выполняется вручную, то фактические расходы можно задавать непосредственно в свойствах каждой выработки. Для этого следует предварительно выбрать тип расчета аэродинамического сопротивле-
ния – «Задается воздушной съемкой».
Для корректной работы алгоритма распределения расходов необходимо, чтобы были обозначены все узлы, связанные с атмосферой, через которые в сеть может поступать любое необходимое количество воздуха.
На схеме указан известный входящий расход воздуха, а также связь конечных узлов с атмосферой. Алгоритм распределения расходов запускается при помощи соответствующей кнопки на вкладке «Вентиляция».
302
Врезультате расходы распределяются следующим образом
(«Вид» -> «Вентиляция» -> «Исходные данные» -> «Выработки (индикаторы)» -> «Фактические расходы в выработках»).
Ввыработке, по которой воздух поступает в рудник, фактический расход воздуха будет задан в точности равным расходу на замерной станции, а во всех остальных выработках расход будет вычислен, исходя из соотношения их оценочных аэродинамических сопротивлений. Оценочное сопротивление выработки рассчитывается на основе ее длины и площади поперечного сечения,
атакже сопротивления установленных в ней вентиляционных сооружений. Например, можно указать, что в нижней выработке установлена глухая перемычка, которая будет препятствовать движению воздуха. В этом случае алгоритм даст другую картину воздухораспределения.
При неверной оценке сопротивлений выработок алгоритм можно корректировать, задавая дополнительные известные расходы в соответствующих местах на схеме. Например, если из-
303
вестно, что в верхней выработке расход воздуха составляет 15 м3/с, а расчетное значение равно 12,3 м3/с, то можно его задать в явном виде, установив там замерную станцию.
Если все расходы воздуха, измеренные в ходе проведения воздушной съемки, имеют одинаковую степень достоверности, то имеет смысл задать на схеме избыточное для определения воздухораспределения число известных расходов, предоставляя алгоритму самому корректировать их между собой. Производится это путем автоматической увязки балансов входящих и исходящих расходов у всех подсетей выработок, ограниченных со всех сторон замерными станциями. Например, в приведенной сети можно дополнительно указать, что расход воздуха на исходящей струе составляет 40 м3/с, что противоречит данным замерной станции на входящей струе. Алгоритм увязывает противоречие выбором среднего значения между расходами на входящей и исходящей струе, равного 35 м3/с.
Алгоритм распределения расходов работает итерационно, поэтому в случае обнаружения неточностей в его работе, следует увеличить число производимых итераций, как на этапе распределения неизвестных расходов, так и на этапе корректировки известных.
304
Может случиться так, что некоторые из расходов определены точно, в отличие от остальных. Такая ситуация характерна для больших значений расходов по сравнению с малыми. Относительная точность измерения первых значительно выше, чем вторых, соответственно выше и степень доверия. В этом случае имеет смысл исключить некоторые наиболее достоверные замеры из процедуры корректировки расходов. Для этого следует установить необходимую опцию на форме с параметрами алгоритма распределения расходов, а также задать соответствующее поле в свойствах замерной станции.
305
Алгоритм распределения расходов облегчает работу специалиста, но не заменяет его. Полученные в результате расчета расходы являются оценочными и подлежат анализу, на основании которого они полагаются либо верными, либо, при обнаружении недостатков, пересчитываются после введения в алгоритм дополнительной информации. Предусмотрен также режим ручной корректировки расходов с подсветкой узлов, в которых баланс отличен от нуля («Вид» -> «Вентиляция» -> «Исходные данные» -> «Конечные вершины» -> «Ненулевые балансы расходов»).
Узлы с ненулевым балансом подсвечиваются красной аурой, сверху отображается соответствующая невязка. Для узлов, связанных с атмосферой, проверяется равенство количества воздуха, взятого из атмосферы, количеству воздуха, вернувшемуся обратно.
Замерные станции, скорректированные расходы на которых отличаются от первоначальных значений более чем на 10 % («Вид» -> «Вентиляция» -> «Исходные данные» -> «Объекты на выработках» -> «Замерные станции с неверными расхода-
ми») подсвечиваются, сигнализируя о возможной ошибке в исходных данных для расчета.
Проверкой правильности результатов обработки данных воздушно-депрессионной съемки является расчет стационарного воздухораспределения с вычисленными значениями аэродинамических сопротивлений всех выработок после добавления в сеть вентиляторов с проектными параметрами. Замеренные и расчетные значения расходов должны совпадать. Несовпадения подсвечиваются: «Вид» -> «Вентиляция» -> «Модельные данные» -> «Выработки» -> «Рассогласование модельных расхо-
дов». На форме «Настроек» задается процент, начиная с которого модельный и фактический расходы считаются рассогласованными.
306
В отличие от фактических расходов, данные о замеренном давлении воздуха задаются в свойствах узлов выработок.
307
В списке замеров указываются данные, полученные в результате проведения воздушно-депрессионной съемки, а в поле «Приведенное давление» – давление, которое будет использоваться для расчета аэродинамического сопротивления выработок.
Для отображения обоих значений служат соответствующие индикаторы («Вид» -> «Вентиляция» -> «Исходные данные» -> «Конечные вершины (индикаторы)» -> «Фактическое давление /
Приведенное давление»). Кроме того, есть возможность просматривать не сами абсолютные значения давления в узлах, а образовавшиеся перепады давлений в выработках («Вид» -> «Вентиляция» -> «Исходные данные» -> «Выработки (индикаторы)» -> «Перепады давлений»).
Замеры абсолютного давления воздуха в шахте требуется предварительно откорректировать, прежде чем использовать для моделирования. Необходимо исключить колебания атмосферного давления, высотную отметку, температуру и влажность воздуха, чтобы изменение давления соответствовало исключительно потерям на аэродинамических сопротивлениях выработок и вентиляционных сооружений.
Колебания атмосферного давления задаются при помощи команды «Атмосферное давление» на вкладке «Вентиляция».
308
В открывающемся окне указывается, какое абсолютное давление нужно считать нормальным атмосферным, а также – какая высотная отметка и плотность воздуха ему соответствуют. Далее заполняется список замеров колебаний атмосферного давления с указанием даты и времени выполнения измерений. Список можно загрузить из стороннего файла в формате CSV при помощи команды «Импорт». В отдельной форме настраиваются параметры импорта.
309
После того как колебания атмосферного давления заданы, фактическое давление в узлах выработок можно вычислять, а не задавать вручную. Для этого выбирается тип замера «Приведен-
ное давление», вместо типа «Давление воздуха».
Вэтом случае дополнительно указываются высотная отметка, температура и влажность воздуха.
Витоге замеренное давление будет откорректировано
Pcorrected (Pm Pa t ) a 2 H Ha
где Pcorrected – откорректированное (приведенное) замеренное давление; Pm – значение давления, замеренное по приборам; Pa t – атмосферное давление в момент времени t, вычисляется по замерам колебаний атмосферного давления; a – плотность
воздуха при атмосферном давлении, заданная пользователем;– плотность воздуха в месте замера давления (вычисляется);
Ha – высотная отметка, соответствующая атмосферному давле-
нию; H – высотная отметка в месте замера давления воздуха, указанная в свойствах замера.
Плотность воздуха в месте выполнения замера определяется в соответствии со следующей зависимостью:
310