Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Regulation and optimization of air quantity in a mine ventilation network with multiple fans

Wang Jinmiao, Jia Mingtao, Bin Lin, Wang Liguan, Zhong Deyun

Archives of Mining Sciences

|

2022

|

Vol. 67, no. 1

179--193

EN

The ventilation system in underground mine is an important guarantee for workers’ safety and environmental conditions. As the mining activities continue, the mine ventilation system is constantly changing. Therefore, to ensure ventilation on demand, the mine ventilation network regulation and optimization are very important. In this paper, the path method based on graph theory is studied. However, the existing path algorithms do not meet the needs of actual mine ventilation regulation and optimization. Therefore, in this paper, the path algorithm is optimized and improved from four aspects. First, based on the depth-first search algorithm, the independent path search algorithm is proposed to solve the problem of false paths in the independent path searched when there is a unidirectional circuit in the ventilation network. Secondly, the independent path calculation formula is amended to ensure that the number of the independent path for the ventilation network with a downcast and an upcast shaft, multi-downcast and multi-upcast shaft and unidirectional circuits is calculated accurately. Thirdly, to avoid both an increase in the number of control points in the multi-fan ventilation network and disturbances in the airflow distribution by determining the reference path through all the independent paths, all the independent paths with the shared fan must be identified. Fourthly, The number and the position of the regulators in the ventilation network are determined and optimized, and the final optimization of air quantity regulation for the ventilation network is realized. The case study shows that this algorithm can effectively and accurately realize the regulation of air quantity of a multi-fan mine ventilation network.

2

The influence of alternative characteristics of the vicinity of the ventilation district on air quantity

Pach Grzegorz

Archives of Mining Sciences

|

2020

|

Vol. 65, no. 1

47--58

EN

Subnetwork with two nodes shared with entire ventilation network can be separated as its part. For the network under common ventilation conditions, one of these nodes will become the subnetwork starting node, while the other will be the subnetwork end node. According to the graphs theory, such a piece of the network can be considered as a subgraph of the graph representing the entire ventilation network. A special feature of that subgraph is lack of predecessors of the subnetwork starting node and lack of successors of the subnetwork end node. Ventilation district of a mine may be often treated as a subnetwork. Vicinity is a part of the network which is not separated as subnetwork. In the case of a ventilation district its vicinity forces air flow through the district. The alternative characteristic curve of the vicinity can therefore be compared to the characteristics curve of a fictional fan that forces the airflow in the district. The alternative characteristics (later in the text: the characteristics) of the vicinity of the ventilation district in an underground mine strongly influence air quantity and therefore play a crucial role in the reduction of methane, fire and thermal hazards. The role of these characteristics and proper selection of their approximating function were presented in the article. The reduction of resistance of an intake stopping (having influence on entire resistance of a ventilation district) produces increased airflow in the district. This changes of airflow in the district caused by a variation in internal resistance (e.g. by opening an internal regulation stopping) depends on the characteristic of the vicinity of the district. Proper selection of its approximating function is also important for this matter. The methods of determination of the alternative characteristic curve of the district vicinity are presented. From these procedures it was possible to obtain the results of air quantities and differences in isentropic potentials between an inlet and an outlet to/from the ventilation district. Following this, the characteristics were determined by graphic and analytic methods. It was proved that, in contrast to flat vicinity characteristics, steep ones have a smaller influence on the airflow modification in the district (which are caused by a regulation of the district resistance). The characteristic curve of the vicinity determines the ability to regulate air quantity and velocity in the district.

3

Costs reduction of main fans operation according to safety ventilation in mines – a case study

Pach G., Sułkowski J., Różański Z., Wrona P.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 1

43--60

EN

Considering the various hazards present in an underground mine, safe ventilation entails maintaining a certain airflow rate in the mining workings. The air velocity, airflow rate and air composition must be regulated in a ventilation network by operation of the main fans. On the other hand, ventilation costs must be minimized. Thus, the optimal solution is when the requisite safety features are fulfilled and the power output of the fans is at a minimal yet sufficient rate. In real-world mines, it is common to have airstreams interlinking subnets of the main fans. The current restructuring of the mining sector commonly involves the connection of different mines, which leads to an increase in the number of such cases. This article presents the results of research into ventilation networks containing these kind of airstreams and introduces a new method for reducing ventilation costs. The method is based on an algorithm which allows the determination of the resistance of a stopping, the head of the fans and the air quantity for which air distribution is optimal. As a result, the total power output of the fans is at the lowest level that yields a reduction in ventilation costs. The method was applied for two theoretical examples and a practical one which was taken from a real ventilation network. In the first example, fan power output was reduced by 17.252 kW, which gave an annual reduction of 188.909 MWh, and an annual electricity cost reduction of €27014. Therefore, optimization enabled a saving of approximately 14% of the costs. In the second example, power output was reduced by 106.152 kW, which produced an annual reduction of 1162.364 MWh, and an annual electricity cost reduction of €166218. In this case, optimization allowed a reduction in costs of approximately 40%. Considering both examples, the cost reductions did not affect the safe airflow rate. For the real-world mine, the annual savings were 2343 MWh, which corresponds to approximately €335000.

PL

Ze względu na zagrożenia występujące w podziemnej kopalni bezpieczna wentylacja powinna zapewniać dostarczenie właściwego wydatku objętościowego powietrza do wyrobisk górniczych. Wentylatory głównego przewietrzania powinny zapewnić w wyrobiskach bezpieczną prędkość powietrza oraz jego skład chemiczny . Jednocześnie ze względów ekonomicznych istotna jest minimalizacja jej kosztów. Celem więc jest znalezienie optymalnego rozpływu powietrza uwzględniającego bezpieczeństwo górników i minimalizującego zużycie energii przez wentylatory. W istniejących kopalniach występują prądy powietrza łączące podsieci wentylatorów głównego przewietrzania. Aktualnie prowadzona restrukturyzacja górnictwa polegająca także na łączeniu kopalń przyczynia się do zwiększenia liczby takich prądów. W artykule zaprezentowano wyniki badań nad sieciami wentylacyjnymi zawierającymi wspomniane prądy powietrza. Przedstawiono nową metodę pozwalającą na obniżenie kosztów wentylacji. Przedstawiony w pracy algorytm pozwala na wyznaczenie wartości oporu tamy regulacyjnej oraz spiętrzenia i wydajności wentylatorów, przy których rozpływ powietrza jest optymalny. Uzyskiwana przy nim wartość sumarycznej mocy użytecznej wentylatorów jest najniższa, co przyczynia się do obniżenia kosztów związanych z wentylacją. W artykule przedstawiono wyniki optymalizacji przeprowadzonej według nowej metody dla dwóch przykładów teoretycznych oraz dla rzeczywistej sieci wentylacyjnej kopalni. W pierwszym przykładzie uzyskano zmniejszenie mocy użytecznej wentylatorów o 17 252 W, rocznego zużycia energii 188 909 kWh, rocznych kosztów za energię elektryczna 113 345 zł. Oszczędności wyniosły 14% względem stanu przed optymalizacja. Dla drugiego przykładu uzyskano odpowiednio spadki: mocy o 106 152 W, rocznego zużycia energii o 1 162 364 kWh, rocznych kosztów 697 418 zł. W tym przykładzie zastosowanie metody pozwoliłoby uzyskać oszczędności na poziomie 40%. Dla rzeczywistej kopalni roczne oszczędności wyniosły 2 343 MWh, co odpowiada w przybliżeniu 335 000 Euro.

4

Charakterystyki zastępcze wentylatorów w zagadnieniach wymuszonego rozpływu powietrza

Pach G.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2017

|

Vol. 6, iss. 2

232--246

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad charakterystykami zastępczymi wentylatorów. Przypomniano podstawowe wiadomości dotyczące tematyki wymuszonego rozpływu powietrza (dawna nazwa to regulacja sieci wentylacyjnej) oraz rodzajów stosowanych przy niej rozwiązań. Wykazano możliwość wykorzystania charakterystyk zastępczych w zagadnieniu wymuszonego rozpływu powietrza w kopalnianych sieciach wentylacyjnych, w szczególności w przypadku występowania w nich zależnych prądów powietrza zużytego łączących podsieci wentylatorów głównego przewietrzania. Wspomniane charakterystyki mogą być przedstawione jako zależności łączące wydatek objętościowy powietrza w wybranej bocznicy wentylacyjnej z wymaganym spiętrzeniem wentylatorów zapewniającym utrzymanie zadanej a priori ilości powietrza w bocznicach, w których następuje jego zużycie. Kolejna forma to charakterystyki pozwalające na określenie mocy użytecznej poszczególnych wentylatorów oraz całkowitej mocy użytecznej wszystkich wentylatorów głównego przewietrzania w kopalni w odniesieniu do wydatku objętościowego powietrza w wybranej bocznicy wentylacyjnej. W artykule przedstawiony został przykład obliczeniowy dla kopalnianej sieci wentylacyjnej zawierającej dwa wentylatory głównego przewietrzania, których podsieci są wzajemnie połączone w strefie powietrza zużytego. Zwrócono uwagę, na możliwość wykorzystania tytułowych charakterystyk przy doborze optymalnego wymuszonego rozpływu powietrza mającego na celu obniżanie kosztów wentylacji kopalni przy jednoczesnym zapewnieniu stałej, bezpiecznej ilości powietrza w miejscach jego odbioru, tj. np. w rejonach wydobywczych, komorach funkcyjnych.

EN

In this article the results of the research on the substitutive characteristics of ventilators have been presented. There has been reminded the basics knowledge concerning the forced airflow (the old name: mine network regulation) and different kinds of solutions applied to it. There has also been presented the possibility of using substitutive characteristics in the matter of forced airflow in the mine ventilation nets and especially in the case of appearing the dependent currents of used air uniting the subnets of fans of the main venting. Above mentioned characteristics can be presented as dependencies of the volume of the air in a chosen ventilatory branches and the required pressure drop of the fans which are to maintain the requested beforehand amount of air in the branches where its usage takes place. Another form are the characteristics allowing to define the output power of each fan and the aggregate output power of all the fans in the main venting in the mine with respect to the cubic amount of air in a chosen branches. In the article there has been presented a calculative example for the ventilatory net comprising two fans of the main venting whose subnets are interlinked in the area of the used air. Attention has been drawn to the possibility of using the titulary characteristics in lowering the costs of ventilating the mine and at the same time in maintaining the fixed and safe amount of air in the place of its reception, i.e. in the excavating regions or functional chambers.

5

Symulacja nieustalonego przepływu wywołanego zamknięciem i otwarciem tamy

Krawczyk J.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2007

|

R. 45, nr 1

38-49

PL

Rozpatrywano zagadnienie nieustalonego przepływu spowodowanego zamykaniem i otwieraniem tamy wentylacyjnej umieszczonej w długim wyrobisku, odpowiadające eksperymentowi, który był przeprowadzony w sieci wentylacyjnej kopalni. Dane eksperymentalne porównano z symulacjami, w których wykorzystano modele jedno- i dwuwymiarowego przepływu. Pierwszy z modeli wykorzystywał autorskie oprogramowanie, drugi zaś komercyjne oprogramowanie stosujące metody numerycznej mechaniki płynów, które pozwalało na modelowanie lokalnych zmian przepływu w otoczeniu poruszających się drzwi tamy dzięki użyciu ruchomej i deformującej się siatki. Wyniki obliczeń i analizy porównawczej zilustrowano wykresami zmienności parametrów przepływu w czasie.

EN

A problem of unsteady flow caused by closure and opening of a ventilation door placed in a long working, related to a field experiment carried out in a mine ventilation network. Experimental data was compared with simulations using one and two dimensional flow models. The first approach used software developed by author whilst for the second a commercial CFD code providing moving and de-forming mesh modeling of the for local flow in the vicinity of moving door was applied. Results of calculations and comparisons were illustrated with graphs of evolution of selected flow parameters.