Stabilność dynamiczna systemu wentylacji czynnej kopalni podziemnej podczas ruchu i postoju stacji wentylatorów głównych

• Autorzy: Bystroń H.

Warianty tytułu

EN

Dynamic stability of ventilation system of an operating underground mine, during operation and standstill of main fan station

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obiektem badania jest system wentylacji czynnej kopalni podziemnej z dwoma szybami wdechowymi i jednym szybem wydechowym z ssącą stacją wentylatorów głównych. Obmyślono model fizyczny z elementami skupionymi: stratnościowym, podatnościowym, bezwładnościowym, głównym ciągiem naturalnym i stacją wentylatorów głównych. Model matematyczny nieliniowy sprowadzono do modelu liniowego dotyczącego ruchu i postoju stacji wentylatorów głównych . w postaci dwóch jednorodnych równań różniczkowych liniowych rzędu drugiego o stałych współczynnikach . zwanych równaniami ruchu. Nie znając ilościowego opisu naturalnego wytłumienia drgań propagowanych w wyniku nagłego wytrącenia systemu wentylacji z położenia równowagi, zastosowano podejście wariantowe obejmujące trzy warianty określone długością elementu bezwładnościowego. Wychodząc z rozwiązań ogólnych wspomnianych równań ruchu i wymienionych wariantów, określono: a) parametry modelu fizycznego liniowego podczas ruchu i postoju stacji wentylatorów głównych, b) parametry systemu wentylacji w stanie nie ustalonym podczas ruchu stacji wentylatorów głównych oraz c) parametry tego systemu podczas postoju wymienionej stacji. Sporządzono graficzne odpowiedzi własne systemu wentylacji na nagłe wytrącenie z położenia równowagi. Wyznaczono opory aerodynamiczne bocznic systemu wentylacji oparte na podejściu termodynamicznym. Opracowano metodę gamma GIG i korzystając z niej obliczono rozpływ strumieni masy w systemie wentylacji w stanie ustalonym podczas postoju stacji wentylatorów głównych. Wykazano, że metoda gamma GIG jest przydatna dla systemów wentylacji bez/ z bocznicami przekątnymi. Przedstawiono wskaźniki stabilności dynamicznej, opór całkowity względny systemu wentylacji podczas ruchu i postoju stacji wentylatorów głównych i jego związek z wyróżnikiem równania charakterystycznego dla wspomnianych równań ruchu. Na podstawie analizy uzyskanych wyników wysnuto wnioski.

EN

The object of research constitutes the ventilation system of an operating underground mine with two downcast shafts and one upcast shaft with exhaust main fan station. A universal physical model with the following lumped elements was thought out: dissipating, susceptible inertial, main natural ventilating energy and main fan station. A nonlinear mathematical model was reduced into a linear one adequate to operation and standstill of the main fan station - in the form of two homogenous differential linear second-order equations with constant coefficients - called equations of motion. Because of the lack of knowledge about the quantitative description of natural damping of vibrations propagated during the time lapse from the moment the state of equilibrium is suddenly thrown off, a variant-related approach was used comprising three variants determined by the length of the susceptible element. Basing on general solutions of the mentioned equations of motion and variants, the following parameters were determined: a) parameters of linear physical models during operation and standstill of the main fan station, b) parameters of the ventilation system in the transient state during operation of the main fan station, and c) parameters of this systems during the standstill of the mentioned station. Graphic own responses of the ventilation system to sudden unbalancing were given. Basing on the thermodynamic approach aerodynamic resistances of airways of the ventilation system were determined. The GIG gamma method was developed and using it the flow of mass streams in the ventilation system in the steady state during the standstill of the main fan station was calculated. It has been proven that the GIG gamma method is useful for ventilation systems both with and without diagonal airways. Dynamic stability indices, total relative resistance of the ventilation system during operation and standstill of the main fan station and its relation with the discriminate of the characteristic equation for the mentioned equations of motion were presented. On the basis of analysis or obtained results the conclusions were drawn.

Słowa kluczowe

PL

górnictwo; kopalnia; wentylacja

EN

mine; ventilation

• Wydawca: Instytut Technik Innowacyjnych EMAG
• Czasopismo: Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 42, nr 2
• Strony: 5--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bystroń H.

• Główny Instytut Górnictwa

Bibliografia

• 1. Banka J., Natkaniec J., Ociessa Zb., Skalski Zb., Tylikowski A: Studies over the main fan performance stability in coal-mines ventilation networks, treated as a system with distributed parameters. Zesz. Probl. Górn. PAN, T.XV, Z.1 (1977) 145-166.
• 2. Barenbrug A.W.T.: The Thermodynamic Approach to Mine Ventilation. Chapter 12. The Ventilation of South African Gold Mines. Mine Vent. Soc. of South Africa. Cape Town (1974) 244-265.
• 3. Bidard M.R.: La stabilité de régime de comprsseurs. Bulletin de l'Association Technique Maritime et Aéronautique. N' 45. Firmin - Didot Paris (1947) 301-322.
• 4. Budryk W.: Wentylacja kopalń. Państw. Wyd. Techn. Katowice (1951)371.
• 5. Bystroń H.: Analityczna metoda badania stabilności pracy wentylatorów głównych w kopalnianych sieciach wentylacyjnych traktowanych jako układy o stałych skupionych. Prace Głów. Inst. Górn. Kom. nr 576, Wyd. GIG. Katowice (1973) 54.
• 6. Bystroń H: Stability of Operation of the Fan Stations in a Mine Network Generating Natural Ventilation Pressure, Treated as a System with Lumped Parameters. PAN, Archives of Mining Scienses. Vol.43, Iss,3 (1998), 351-418.
• 7. Bystroń H.: Główny ciąg naturalny i stabilność jego pracy podczas pożaru otwartego w szybie wydechowym w sieci traktowanej jako układ z parametrami skupionymi. Międzynarodowa Konferencja: Najnowsze osiągnięcia w zakresie przewietrzania kopali oraz zwalczania zagożeń pożarowych, gazowych i klimatycznych. Szczyrk 22 24.1999. Materiały konferencyjne. GIG. Katowice (1999) 192-204.
• 8. Bystroń H.: Stabilność pracy stacji wentylatorowej w sieci kopalnianej z przepływami masy powietrza suchego traktowanej jako układ z parametrami skupionymi. Materiały [ Szkoły Aerologii Górn. Komitet Górn. PAN. Zakopane (1999) 141-418.
• 9. Bystroń H.: Główny i wtórny ciągi naturalne w kopalnianej sieci wentylacyjnej. PAN. Archiwum Górnictwa 45, 2 (2000) 171-198.
• 10. Bystroń H: An Approach to Mine Ventilation Based on the Aerodynamic Potential of Ventilating Air Treated as a Mixture of Dry Air, Water Vapour and Liquicl Water Droplets. Chapter 1. Proceedings of the 7th International Mine Ventilation Congress. June 17-22. Cracow. Poland (2001) 1-8.
• 11. Bystroń H.: Temperatura wirtualna suchego powietrza wentylacyjne go i jej zastosowanie w obliczeniach wentylacji kopalń. Przegląd Górniczy Nr S (2002)8-17.
• 12. Bystroń H.: Wskaźnik całkowity mocy oraz granica i strefa racjonalnej pracy wentylatorów głównych w systemach wentylacji kopalń. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa Nr 1 (2002) 5-13.
• 13. Bystroń H.: Ciąg naturalny i jego charakterystyka w podejściach grawimetrycznym ściśliwym i termodynamicznym do wentylacji kopalni podziemnej. Przegląd Górniczy Nr 1 (2003) 19:40.
• 14. Bystroń H.: Podstawy analizy systemu wentylacji czynnej kopalni podziemnej oparte na obydwóch podejściach termodynamicznym i grawimetrycznym ściśliwym. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa Nr 6 (2003)5:19.
• 15. Cannon R. H.(Jr.): Dynamics of Physical Systems. McGraw-Hill. New York (1967)904.
• 16. Dzidziguri A.A., Matikaszwili T.I.: Nieustoicziwa rabota wieutilatorow i sposoby jejo predupreždienia. „Nauka". Moskwa (1965).
• 17. Kazakiewicz W.W: Awtokoliebania (pompaż) w wientilatorach i kompressorach. Gosudarswicnnoje Nauczno-Tiechniczeşkoje Izdatielstwo Literatury. Moskwa (1959) 191.
• 18. Malicki M.: Tłumienie naturalne halasu w sieci przewodów powietrznych. Rozdz.15.5, Wentylacja i klimatyzacja, Państw. Wyd. Nauk. Warszawa (1980) 576-580.
• 19. McPhersoni M.J.: Subsurface ventilation and environmental enginecring. Chaman & Hall. London, Glasgow, New York, Yokyo, Melboume, Madras (1993) 905.
• 20. Miszczak S.: Elektroakustyka Wyd. Kom, Łącz. Warszawa (1972) 447.
• 21. Prandtl L; Dynamika przepływów (tłum. z niemiec. Führer durch die Strömungslehre. Fr. Vieweg u.s. Braunschweig 1949). Państw. Wyd. Nauk. Warszawa (1956) 554.
• 22. Sirazetdinow T.K.: Usojcziwost sistem s raspriedielienymi paramietrami. ANCCCR. Sibirskoje. Otd. Irkut. Wyczisl. Centr. Izd."Nauka”. Sib. Otd. Novosikisk (1987) 231.
• 23. Tichonov A.N., Wasiliewa A.B., Swiersznikoy A.G.: Diffrencialnyje urawnienia. Gław. Redak. Fiz.- Matem. Liter. „Nauka". Moskwa (1985) 231.
• 24. Węgrzyn St: Automatyka. Stabilność liniowych układów automatyki. Rozdz.3.3. Podstawy automatyki. Państw. Wyd. Nauk Warszawa (1972) 77:93
• 25. Wierzbicki A.: Metody badania stabilności układów dynamicznych.Rozdz.1.6. Poradanik inżyniera. Automatyka pod red. Wł. Findeisena. Wyd. Nauk. -Techn. Warszawa (1969) 431.
• 26. Żakowski W. Leksiński W. Matematyka. Cz. IV. Wyd. Nauk. Techn. Warszawa (1998) 431.
• 27. Żyszkowski Zb.: Podstawy elektroakustyki. Wyd. Nauk.-Techn. Warszawa (1966) 679.