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        煤礦巷道固定照明燈節(jié)能優(yōu)化安置分析

        2011-03-09 02:05:04徐賓澤
        時(shí)代農(nóng)機(jī) 2011年7期
        關(guān)鍵詞:煤礦優(yōu)化

        余 旭,徐賓澤,羅 夏

        (中國礦業(yè)大學(xué) 安全工程學(xué)院,江蘇 徐州 221116)

        1 引言

        煤礦井下照明是礦井安全生產(chǎn)的重要保證,井下照明一般有兩種形式。一種是移動(dòng)式照明,如工人佩戴的礦燈;另外一種是固定式照明,比如一些主要巷道中的防爆熒光燈、白熾燈。我國目前在巷道固定照明安裝上隨意性較大,在生產(chǎn)安全和節(jié)能減排方面均有不少問題。

        在我國煤礦井下主要運(yùn)輸巷道的照明燈具配置多熒光燈或者白熾燈,燈具規(guī)格多為20W。一盞20W的熒光燈,功電耗在25W左右,有的礦井安裝距離超過100m。其照度嚴(yán)重不符合國家礦山安全的規(guī)定,研究表明,工業(yè)場所照明質(zhì)量越差,事故發(fā)生率越高。所以在這種照明條件下,很容易發(fā)生事故。同時(shí)一旦發(fā)生事故也不適合人員的安全逃生。而有的礦井為保證安全,巷道照明中照明設(shè)備安裝分十幾種,井下大巷幾乎燈火通明。這對節(jié)能減排來說也是十分不利的。

        所以文章將針對這些問題,提出一種井下巷道固定照明設(shè)備的優(yōu)化安置方案,既保證礦井的安全生產(chǎn),又能取得良好的節(jié)能的效果。這對于我國的低碳經(jīng)濟(jì)是十分有利的。

        2 我國煤礦井下照明標(biāo)準(zhǔn)

        提倡井下照明節(jié)能是在保證井下工作對照明質(zhì)量的前提下,力求減少照明系統(tǒng)中能量損失,最有效地利用電能。按照《國家照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,照明設(shè)計(jì)取值單位是照明功率密度值(LDP),即是單位使用面積的照明總安裝功率密度(W/m2)。我國在《國家金屬非金屬礦山安全規(guī)程》中對井下固定照明做了相關(guān)要求,井下固定照明要滿足表1要求。

        表1 井下固定照明及照度標(biāo)準(zhǔn)表

        需要指出的是LDP及照度值和照明燈具種類、規(guī)格及安裝距離有關(guān)系,如照明燈具相隔100m,燈具采用300W白熾燈,經(jīng)計(jì)算井下LDP是1.2W/m2,如果采用65W的節(jié)能燈,40m間距安裝1個(gè)燈具,井下LDP是0.65W/m2,是原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的54%。所以在進(jìn)行優(yōu)化方案時(shí)要綜合考慮這三方面的結(jié)果。

        3 巷道中熒光燈的優(yōu)化安置

        數(shù)學(xué)模型是科學(xué)研究的重要手段,它能將實(shí)際問題簡化上升到理論高度,以數(shù)學(xué)求解的方式,得出研究結(jié)果。在通過假設(shè)條件,建立數(shù)學(xué)模型,從而得到優(yōu)化結(jié)果時(shí),作如下符號(hào)規(guī)定:P為熒光燈燈功率,h為燈的高度,r為熒光燈到任意一點(diǎn)的距離,L為巷道的寬度,C0為正常工作時(shí)的最小照明強(qiáng)度值,l為燈間距。

        (1)兩盞熒光燈研究巷道中熒光燈之間最大的燈間距優(yōu)化方案。對于采用大功率長距離照明時(shí)井下巷道固定照明可簡化為圖1所示模型。燈間距優(yōu)化目的是在路燈之間的照明效果相同條件下,確定熒光燈之間的最佳距離l。

        圖1 巷道井下照明簡化圖

        (2)巷道內(nèi)一排熒光燈優(yōu)化方案。對于采用小功率長多盞燈同時(shí)照明時(shí)可以簡化為圖2所示模型。其中,路燈B和C之間的路段,與中點(diǎn)Q相對的R點(diǎn)的照明強(qiáng)度最小,并且計(jì)算該點(diǎn)照明強(qiáng)度時(shí),只需考慮燈A、B、C、D對其的影響,其他較遠(yuǎn)的路燈對其的影響可忽略。

        圖2 巷道井下一排熒光燈照明簡化圖

        圖3 考慮邊界時(shí)燈間距確定模型

        (3)考慮邊界時(shí)燈間距的確定??紤]邊界時(shí)燈間距的確定可根據(jù)以下模型進(jìn)行計(jì)算(見圖3)。

        4 結(jié)論

        文章從煤礦巷道節(jié)能燈安置的細(xì)節(jié)入手,在保障巷道內(nèi)正常的照明情況下,通過合理假設(shè),科學(xué)論證,進(jìn)行優(yōu)化照明燈的安置位主要得到如下結(jié)論:

        (1)通過建立數(shù)學(xué)模型,得到了井下照明采用大功率照明時(shí),兩盞照明燈合理間距的計(jì)算方法。

        (2)在得到兩盞燈合理間距計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,通過建立數(shù)學(xué)模型,得到了采用小功率熒光燈多盞燈同時(shí)照明時(shí)燈間距布局的計(jì)算方法。

        (3)為避免井下照明留死角,建立了井下照明邊界確定的數(shù)學(xué)模型,并得到了合理的燈布局方法。

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