礦井多水平接力排水系統(tǒng)的用電量非常大,為提高排水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,需要優(yōu)化排水系統(tǒng)控制,而目前的礦井多水平接力排水系統(tǒng)優(yōu)化控制方法存在容易溢倉、水泵頻繁啟停等問題。針對上述問題,提出了一種礦井多水平接力排水系統(tǒng)優(yōu)化控制策略。以各水平水倉水位必須處于最低水位與最高水位之間、各水平水倉排水量不小于涌水量為約束條件,1個排水周期內(nèi)各水平用電成本之和最低為目標函數(shù),建立了礦井多水平接力排水系統(tǒng)優(yōu)化控制模型。通過在約束條件中引入裕量,避免了水泵頻繁啟停;利用灰色模型進行涌水量預測,以獲得精確的水倉水位,避免了溢倉事故。應用結果表明,該優(yōu)化控制策略在保證排水安全性的前提下,降低了排水系統(tǒng)用電成本。

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圖1王坡煤礦排水系統(tǒng)

山西天地王坡煤業(yè)有限公司（以下簡稱王坡煤礦）的排水系統(tǒng)為一個典型的雙水平接力排水系統(tǒng)，如圖1所示。為了對礦井涌水量灰色預測模型的適用性進行檢驗，采用殘差分析檢驗模型預測精度。王坡煤礦實際涌水量和預測涌水量對比如圖2所示。經(jīng)計算，模型預測精度為82.34%，模型精度等級為良好。

圖2實際涌水量與預測涌水量對比

對排水系統(tǒng)控制進行優(yōu)化后，某一排水周期內(nèi)排水系統(tǒng)運行情況如圖3所示，可看出優(yōu)化控制前排水量呈階梯狀變化，優(yōu)化控制后排水量變化趨勢與涌水量更貼近，對水位變化的響應更及時，避免了溢倉事故。圖3排水系統(tǒng)運行情況

圖3排水系統(tǒng)運行情況

圖2實際涌水量與預測涌水量對比優(yōu)化控制后水泵開啟次數(shù)統(tǒng)計如圖4所示，可看出水泵開啟次數(shù)隨時間推移平穩(wěn)增長，沒有出現(xiàn)短時間內(nèi)水泵頻繁啟停現(xiàn)象，這是由于在水倉流量約束條件中引入了裕量，降低了控制系統(tǒng)的靈敏度。

圖4水泵開啟次數(shù)

優(yōu)化控制后水泵開啟次數(shù)統(tǒng)計如圖4所示，可看出水泵開啟次數(shù)隨時間推移平穩(wěn)增長，沒有出現(xiàn)短時間內(nèi)水泵頻繁啟�，F(xiàn)象，這是由于在水倉流量約束條件中引入了裕量，降低了控制系統(tǒng)的靈敏度。王坡煤礦排水系統(tǒng)中每臺水泵每天實際工作時長為8h，優(yōu)化控制后，1臺160kW的水泵1a可節(jié)約電費9.255....

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