风丸软件使用说明书.docx

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风丸软件使用说明书

风丸软件使用说明书

1通风网络解算软件简介

1.1软件简介

1.1.1概述

矿井通风的主要任务是根据各用风地点的需要供给新鲜风流。

新风在被送到各用风地点直至排出地面要经过许多巷道，这些进回风巷与用风巷地点形成矿井通风系统，按矿井的风流方向，依次相联而成的网状线路叫做通风网路。

在进行通风管理及设计工作中或改善矿井通风系统时，往往要进行网路解算。

解算网路的原理是依据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律及已知参数列出方程组（独立方程的个数要和独立未知数的个数相等），然后求解。

由于未知数的个数众多，阻力定律又是二次方程，利用代数法解算甚为困难。

1931年，H·柴操德提出几何法计算θ型网路风量；1938年，S·威克斯提出了简单网路图解法；50年代，W·马斯等提出了电力模拟法解算复杂的通风网路，后来又经历了通风网路（迭代）试算法。

以后这种试算法在使用中不断完善，特别是六十年代应用数字电子计算机解算通风网路以来，复杂网路迭代试算法得到了迅速发展和广泛的使用。

解算复杂的通风网路的迭代试算法可分为两类：

一类是回路法，即由假定回路内分支风向和风量开始，逐步修正，使之满足风压平衡定律；一类是节点法，由假定风流节点的压力值，逐步修正压力分布值，使之满足风量平衡定律。

1.1.2软件简介

目前我矿使用的矿井通风网络解算软件原名"风丸"（以下皆称之为风丸），是由日本九州大学工学研究院井上雅弘博士编制，编制的主要计算机语言为V-Basic,它的主要工作原理：

利用风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律及已知参数进行模拟解算，首先给出网路中各个回路风量的近似值，使它们满足风量平衡定律，然后利用风压平衡定律对初拟的回路风量逐一进行修正，这样经过多次反复迭代计算、修正，使风压逐渐平衡，风量逐渐接近于真值。

1.2风丸软件的界面

1.2.1软件应用环境

风丸软件支持Windows98以上计算机操作系统，对计算机的内存、CPU、硬盘、CD-ROM、打印机无特殊要求。

1.2.2安装

启动计算机，进入windows98（或以上）操作系统，插入软盘（带风丸软件的），直接将其拷进硬盘某一目录下即可，或者直接在软盘中使用。

1.2.3风丸界面

图1-1Avwine文件界面

在存放风丸的目录下，找到名称为Avwine的文件，然后双击图标即可打开风丸，进入人机对话界面，如图（图1-1）所示。

界面包括标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、工作区、滚动条和滚动按钮等，以下逐个进行介绍。

1.2.3.1标题栏

位于屏幕最上端的蓝色横条，它给出当前活动文档的名字，如果是刚打开的新Avwine文件，您看到的将是“Network1”，如果是打开已经存在的文件，则显示“Sampledata”文件。

1.2.3.2菜单栏

在菜单栏中共有六个菜单项，分别为“文件、编辑、解析、查看、窗口、帮助”。

每个菜单都包含多种命令，有的还包含子菜单。

下面重点介绍这些菜单的功能及使用方法。

1.2.3.2.1“文件”菜单

单击菜单栏里的“文件”项，将会打开文件菜单，如图1-2所示。

其中包含命令及作用如下。

▲

新建：

建立新的Network文件（以下称为网络图文件）。

▲打开：

打开已有的网络文件。

▲另存为：

把当前的网络文件以不同的文件名或不同的文件位置保存。

▲保存：

以当前的文件名、文件位置保存。

▲打印：

打印当前活动区网络文件（图）。

只有选定打印时，相应的“打印开始”、“打印机设定”命令才处于活动状态。

▲文件信息：

只有打开已有的网络文件才能显示

Sampledata。

▲

退出：

系统将提示未保存文件是否保存，选择确定后即可退出风丸软件。

1.2.3.2.2“编辑”菜单

单击菜单栏里的“编辑”项，将会打开编辑菜单，如图1-3所示。

其中包含命令及作用如下。

▲增加节点：

增加巷道终点或起始点，并填写相应的参数。

▲节点变更：

改变节点位置或参数。

▲节点删除：

删除节点。

▲增加巷道：

在选择的两节点间增加巷道，并填写相关参数。

▲巷道变更：

改变巷道参数，或巷道形式。

▲巷道删除：

删除所选定两节点间的巷道。

▲增加风机：

在选定的两节点间或某一节点，插入风机，并填写相关风机性能参数。

▲风机变更：

改变风机工作方式或改变风机性能参数。

▲风机删除：

删除选定两节点间的风机或某一节点风机。

1.2.3.2.3“解析”菜单

图1-4

单击菜单栏里的“解析”项，将会打开解析菜单，如图1-4所示。

其中包含命令及作用如下。

▲风量：

风量子菜单中包括“标准解析”、“继续解析”、“画面移动”三个子命令，这些子命令的作用在下面章节中再作详细介绍。

▲参数：

主要用来设定标准解析及火源点相关参数的设定。

▲工具：

包括一个子命令及风机特性表示，点击它时将生成“dispxydocument”特殊文件类型的文件，该文件一般情况下打不开，只有在打开“dispwinc”文件时，才能将其打开。

它存放一些风机性能参数及解算出的系列参数。

1.2.3.2.4“查看”菜单

单击菜单栏里的“查看”项，将会打开查看菜单，如图1-5所示。

其中包含命令及作用如下。

▲刷新：

刷新屏幕。

▲画面设定：

对屏幕相关显示参数的设定。

▲图形大小优化：

将所有活动区域的图形在不利用

▲滚动条的情况下显示得一目了然。

▲扩大显示、缩小显示、显示倍率的任意选择、顺时针旋转、逆时针旋转命令将实现画面相应变化。

▲工具栏：

选择时则界面显示工具栏。

▲状态栏：

选择时则界面显示状态栏。

1.2.3.2.5“窗口”或“帮助”菜单

单击菜单栏里的“窗口”或“帮助”，将会打开相应的菜单，其中帮助菜单只能打开“索引”命令。

1.2.3.3工具栏

在工具栏中共分为两类，分别为“工具栏”、“常用工具栏”，工具栏中包含“新建”、“打开”、“存盘”、“标准解析”、“参数设定”、“画面设定”、“刷新屏幕”、“扩大”、“缩小”、“与窗口吻合”、“放缩随鼠标”“逆时针旋转450”、“顺时针旋转450”、“打印”等命令，这些命令在上面已分别作过介绍。

常用工具栏中包括：

“增加节点”、“节点变更”、“删除节点”、“增加巷道”、“巷道变更”、“删除巷道”、“增加风机”、“风机变更”、“风机删除”等命令，这些命令在上面已分别作过介绍。

其实以上工具栏中命令在菜单命令中都已存在，只是将其以工具栏形式排列出来，只要点击它就可用，为操作提供了方便。

1.3风丸软件的工作流程图：

收集原始资料

绘制通风系统网络图并输入相关参数

进行画面设定并保存文档

进行标准解析

保存

解析主风机运转的工况点

2风丸软件的应用技术

2.1通风网络图的绘制方法

2.1.1收集原始资料

因为风丸软件没有自动生成巷道磨擦风阻（R值）和进行风机性能（H-Q曲线）鉴定的功能，所以绘制通风网络图前，首先进行的工作是收集原始数据，数据类型为：

2.1.1.1收集最近通风阻力测定数据。

包括收集井上下所有相关巷道起始点、终点、交叉点及拐点的标高、属性（是地面还是井下等）相关巷道的断面、巷道的长度、巷道的温度及热传导系数等，并绘制出通风网络草图，图中应明确节点编号。

2.1.1.2风机性能鉴定数据。

根据矿目前主风机运行的转速，描绘出主风机的H-Q特性曲线。

2.1.2.节点绘制方法

2.1.2.1增加节点

点击工具栏上的“增加节点”按扭或点击“编辑”下拉式菜单中增加节点命令，然后将鼠标移至活动区适当位置单击，系统将弹出人机对话框，按要求填写即可。

注意点：

▲节点编号不可重复或为0。

▲编号范围为1～1500。

▲最多可设1000个节点，所以选择节点要慎重。

2.1.2.2节点变更

点击工具栏上的“节点变更”按扭或点击“编辑”下拉式菜单中节点变更命令，然后将鼠标移至活动区相对应节点上双击即可弹出人机对话框，进行节点参数的修改。

节点位置的修改：

点击工具栏上的“节点变更”按扭，将鼠标移至活动区相对应节点上按住鼠标左键不放，移动鼠标合适位置后松开即可。

2.1.2.3节点删除

如果需要删除节点可点击工具栏上（或点击“编辑”下拉式菜单中进行选择）的“删除节点”按钮，然后将鼠标移至需删除的节点双击，系统将提醒你是否删除节点，单击“是”即可删除该节点。

2.1.2.4节点巷道插入

如果某一条巷道少一个节点，可以采用节点巷道插入法将其插入到该巷道中去。

具体步骤为点击“增加节点”，然后将鼠标移至所需位置，单击左键→出现对话框，输入完参数后选择“巷道插入”并确定→分别点击该条巷道两端节点，出现图2-1对话框，按要求输入相应参数即可。

如图2-3为在节点2-10之间插入节点20。

2.1.3巷道绘制方法

软件依据两点确定一条直线的原则进行绘制风路，再进行“巷道变更”或删除该巷道。

2.1.3.1增加巷道

点击工具栏上的“增加巷道”按扭或点击“编辑”下拉式菜单中增加巷道命令，然后在活动区将鼠标移至需要增加巷道两节点，分别点击，将弹出图2-2的对话框，再将该巷道的相关参数输入确定即可。

如图2-2，为在节点2-3之间增加巷道。

注意点：

▲软件支持最多巷道1500条。

▲软件支持最多巷道形式2500种。

▲

选择固定风量，只需填写风量值。

2.1.3.2巷道变更

如果某一条巷道参数输入有误或巷道的形式有误，可以利用巷道变更命令进行修改。

点击工具栏上的“巷道变更”按扭，然后在活动区将鼠标移至需要修改巷道两节点，分别点击，将弹出图2-3的对话框，再将该巷道的相关参数修改完确定即可。

如图2-3，为在节点2-3之间巷道进行参数修改。

图中有“改变巷道位置”按钮，是用来改变巷道形式或在巷道中增加一些通风设施。

单击它将在活动区内出现一些提示，依据提示进行设计便可改变巷道形式或在巷道之间增加通风设施。

以便使画面更加一目了然。

2.1.3.3巷道删除

图2-4

点击工具栏上的“巷道删除”按扭或点击“编辑”下拉式菜单中巷道删除命令，然后在活动区将鼠标移至需要删除巷道的两节点，分别点击，将出现是否删除的对话框，选择“是”即可删除该条巷道。

2.1.4矿井主风机的设定

在巷道输入完毕后，可进行风机设定工作。

2.1.4.1增加风机

点击工具栏上的“增加风机”按扭或点击“编辑”下拉式菜单中增加风机命令，然后在活动区将鼠标移至需要增加风机两节点（或某一节点，双击），分别点击，将弹出图2-4的对话框，再将该风机相关的性能参数输入，确定即可。

如图2-4为在节点9-12之间插入风机。

注意点：

▲软件最多可设风机50台。

▲点击两节点的先后可将风机形式设为压入式或抽出式。

▲风机两节点的标高必须相同，否则将出错。

2.1.4.2风机变更

如果风机的参数输入有误，软件提供更改风机参数的功能。

点击工具栏上的“风机变更”按扭或点击“编辑”下拉式菜单中风机变更命令，然后在活动区将鼠标移至需要更改的风机的两节点（或某一节点，双击），分别点击，将弹出风机变更的对话框，再将该风机相关的性能参数重新修改确定即可。

2.1.4.3风机删除

点击工具栏上的“风机删除”按扭或点击“编辑”下拉式菜单中风机删除命令，然后在活动区将鼠标移至需要删除风机两节点（或某一节点，双击），分别点击，系统将提醒你是否删除，点击“是”即可删除该风机。

2.2画面设定

软件提供画面设定功能，可根据个人爱好及需要设定画面形式。

点击工具栏上的“画面设定”按扭或点击“查看”下拉式菜单中画面设定命令，将弹出对话框，即可进行画面设定工作。

画面设定主要功能：

2.2.1改变画面尺寸。

2.2.2画面旋转。

2.2.3选择字体大小。

2.2.4选择节点直径大小。

2.2.5节点内容及小数保留位数。

2.2.6线上方的变量及小数保留位数。

2.2.7线下方变量及小数保留位数。

2.2.8可以进行线上方变量、节点编号、节点/风机、巷道、节点变量、活动区背景、线下方变量、强调表示的颜色设定。

2.3标准解析

2.3.1参数设定

点击工具栏上的“参数设定”按扭或点击“解析”下拉式菜单中参数设定命令，将弹出图2-5的对话框。

图2-5

对话框内容意义：

2.3.1.1表示间隔（min）：

表示在演示时的演示速度。

值越大，间隔越长，演示得越慢。

2.3.1.2火源点的节点编号：

必须输入该值，编号必须包含在网络图内。

2.3.1.3火源温度：

火源点的火源温度。

2.3.1.4计算间隔：

计算间隔值设定越大，演示越快。

2.3.1.5结束时间（min）：

表示灾害扩展范围随时间的关系。

2.3.1.6瓦斯浓度：

灾区瓦斯浓度。

2.3.1.7最大计算总次数：

该值越大，计算越精确，误差越小。

2.3.1.8误差：

该值越小，计算越精确，误差越小。

2.3.2标准解析

基本数据输入完后，即可进行解析了，解析方法如下:

点击工具栏上的“标准解析”按扭或点击“解析”下拉式菜单中“风量”子菜单中参数设定命令，系统将弹出对话框。

点击“Start”便可进行标准解析。

对话框最上面一个框是表示计算的误差值。

下面一个框是表示程序是否按已设定好的结束时间进行演示。

“参数更新”按钮是对解析参数进行更新动作，更新按上面要求进行便可。

选择“详细资料”即可显示解析过程。

解析结束后点击“刷新”按钮，可获得解析后一些巷道状态参数及灾害影响范围。

注意点：

▲程序允许的最大解析次数为9999次，大于此数，系统将提示出错。

2.4生成主风机的工况点

为了了解主风机在当前状态下以何工况运转，可利用风丸软件的“Dispwint”程序进行模拟演示，方法如下：

图2-6

2.4.1在风丸“Network”文件标准解析后，选择“解析”菜单“工具”子菜单下“扇风机特性表示”，计算机将生成“DispxyDocument”格式文件。

2.4.2打开风丸软件，双击“Dispwint”程序，将出现如图2-6的人机对话框。

2.4.3X轴的设定：

单击X轴的设定按钮，系统将弹出对话框，其中相关参数介绍如下。

表示倍率：

值越大，X轴越长。

辅助线间隔：

表示X轴的数值标注。

单位m3/min

范围：

表示X轴的标注范围。

坐标值间隔：

表示每个标注值之间以多少个小格分开。

坐标轴与坐标间的距离：

表示坐标值与坐标标注的距离，此值越大，数值离轴越远。

2.4.4Y轴的设定与X轴的设定一样。

“要表示的坐标值”自动生成，无需设定。

2.4.5以上步骤输入完成后，选择“文件”菜单下的“打开”命令，选择对应的“DispxyDocument”类型文件并确定，然后在“编辑”菜单下选择“表示收敛结果”命令，即可生成风机工况点，工况点在演示图以红点形式出现（参见图3-3）。

2.5相关参数单位

软件对参数单位要求很高，现将使用过程中遇到的一些参数单位总结如下：

风量单位：

m3/min

压力单位：

mmH2O

巷道磨擦阻力系数：

Murgue

温度：

OC

长度：

m

断面积：

m2

热传导率：

Kcal/mhc

风机压力：

mmAq

节点标高：

m

火源点温度：

OC

时间：

min

瓦斯浓度：

%

压力损失：

mmH2O

坐标值间隔：

单元格

3风丸软件在矿井安全生产中应用实例

3.1收集原始数据：

3.1.1收集××煤矿××××年进行的矿井通风阻力测定数据。

3.1.2收集××煤矿××××年进行的主风机性能鉴定数据。

描绘出风机在483r/min转速下的H-Q曲线。

××矿1#主风机性能曲线图见图3-1。

图3-1

系列1表示风机转速在450转速时H-Q曲线。

系列2表示风机转速在500转速时H-Q曲线。

系列3表示风机转速在550转速时H-Q曲线。

▲注：

绘制转速为483r/min的H-Q曲线图方法

因为矿井主风机动轮的直径不变，则可利用公式（3-1）进行描绘转速为483r/min的H-Q曲线。

Q1/Q2=n1/n2（公式3-1）

式中：

Q-风量n-转速。

3.2风丸软件在-850大巷贯通前后的应用

3.2.1绘制-850巷道贯通前通风网络图，输入相关数据并进行标准解析，结果见附图1，此步骤主要用来验证风丸软件解析结果的误差是否太大（与现场实测相比）。

3.2.2系统方案对比

本着系统优化降阻、矿井通风经济可靠为原则，在-850大巷贯通前经过多次研究，最终提出两个方案：

方案1：

–850大巷贯通后作为回风巷道；

需增通风设施：

-700东二皮带下山三横管大车门两道，-700东二沉淀池大车门两道，-700东二清理斜巷上口大车门两道。

方案2：

–850大巷贯通后作为进风巷道；

需增通风设施：

-700东二皮带下山三横管大车门两道，-700东二沉淀池大车门两道，-700东二清理斜巷上口大车门两道，-770东二水仓联络巷大车门两道。

根据上述两方案，分别建立风丸网络图利用风丸软件对其进行了可行性对比。

绘制-850大巷回风时通风网络图，输入相关数据并进行标准解析。

（见附图2）

绘制-850大巷进风时通风网络图，输入相关数据并进行标准解析。

（见附图3）

将两种方案的矿井总回风量对比如下：

方案

矿井总回风量（m3/min）

矿井通风阻力

（mmH2O）

矿井需要风量（m3/min）

是否满足生产需要

方案1

10678

228

10580

是

方案2

10220

234

10580

否

由上表知，如果采取方案2，矿井总回风量不能满足矿井安全生产的需要，通过计算矿井主风机转速需上调17r/min，方可满足需要，但每年增加通风电耗达12.8万元，而且相对增加了矿井东翼采区通风设施的数量。

而采取方案1，在矿井主风机转速不变的情况下，依然能够满足矿井生产的需要，实现以风定产；同时减少了矿井西翼负荷，并且大大减少了矿井西翼主要回风道因巷道失修而造成的阻力损失。

通过以上对比分析，可知方案1为最优调风方案。

3.2.3模拟-850大巷贯通后的风机运转的工况点：

利用第二章介绍的方法，软件自动生成风机在483r/min运转下的工况点。

如图3-2、3-3分别为-850大巷贯通前后风机工况点。

图3-2贯通前的工况点

图3-3贯通后的工况点

3.2.4风丸解析结果与调整后的实际结果对照及结果分析

3.2.4.1可解析出巷道贯通后的风流方向，由附图1、附图2知，-850贯通后的风流是由-700西二采区流向-700东二采区，风向与实际结果一致（见附图4）。

解析出巷道贯通后的风量为1601m3/min，与现场实测风量的误差为+78m3/min。

3.2.4.2通过分析解析后的网络图，可了解-850大巷贯通对矿井通风系统的影响，从而确定-850大巷贯通方案是否可行。

由附表1知-850大巷贯通后矿井的总排风量在风机转速不变的情况下增加278m3/min，减少了矿井西翼负荷，并且大大减少了矿井西翼主要回风道因巷道失修而造成的阻力损失。

由图3-2及图3-3分析知：

采取方案1-850大巷贯通后矿井总通风阻力相对减小5mmH2O,此结果与实测一致。

也可通过解析后的网络图知各主要分支的风量变化情况，知道大系统调整后，井下是否存在微风巷道、风速超限地点、风量不足地点，以便采取相应的应急措施。

为通风系统优化方案提供最为简捷、准确的评估。

3.2.4.3误差结果分析：

通过该软件对-850东西翼大巷贯通后系统模似情况可知（经附表一分析），-850大巷贯通前实际风量与网络解算风量最大误差为195m3/min，-850大巷贯通后实际风量与网络解算风量最大误差为-112m3/min。

这种现象主要是由于巷道通风参数取值不合理，造成解析结果不符合实际，因为大部分巷道通风阻力系数取自于1998年矿井阻力测定数据，与现状不大吻合，例如，中央风井两翼总回风道，从98年年底开始，不断处于“失修-修护-失修-修护”的状态，又如，-600千三皮带机道、-600配风巷、-700西二中部回风上山，近期失修严重，所有这一切必将影响风丸解析结果，虽然经过调整，但误差仍然存在。

3.3风丸软件在优化-700东二采区通风系统方面的应用

-850大巷贯通后，-700东二采区采取两进一回的通风方式（-700运输下山与轨下作为进风，-700东二回风下山为回风），由于-700东二回风下山联络巷风量为2780m3/min，风速达5.8m/s，且东二猴车已安装完并正常运行，东二一横管大车门过人频繁，加之风速较大，给安全生产带来不利影响，经研究决定，准备将东二通风系统改为一进两回（-700运输下山作为进风巷，-700东二回风下山与轨下为回风巷）。

为了了解系统调整后是否会对其它用风地点产生较大影响，我们对该方案进行了风网解算（见附图4），通过下表对比，证明此方案是可行的。

方案

矿井总回风量（m3/min）

矿井通风阻力

（mmH2O）

矿井需要风量（m3/min）

-700东二回风下山秒风速

两进一回系统

10678

228

10580

5.8

一进两回系统

10808

225

10580

2.4

采取一进两回方案，不但解决了-700东二回风下山的风速高的问题，而且减少一处通风设施，从大系统来讲，它相对增加了矿井东翼总回风量，进一步减少了矿井西翼通风负荷。

系统调整后，经过实测证明，风丸解析结果是正确的。

3.4风丸软件在13207

（二）运输道与13207（三）运输道贯通前后的应用

13207

（二）运输道与13207（三）运输道贯通前，为确保13207

（一）工作面回采需要风量（580m3/min），可以采取以下两种方案。

方案1：

-770大巷改为进风巷道；

需增通风设施：

在-770外口三角门砌大车门两道，在-770大巷里段砌大车门两道，在13207

（二）砌人行门两道。

方案2：

-770大巷仍作为回风巷。

需增通风设施：

在13207

（二）砌人行门两道。

利用风丸软件对以上方案分别进行模拟解算，结果见附图5、附图6。

经过方案对比，方案2最终作为可行性方案，即-770大巷仍作为回风巷。

具体技术经济比较见下表。

方案

矿井总回风量（m3/min）

矿井通风阻力

（mmH2O）

矿井需要风量（m3/min）

13207

工作面风量（m3/min）

-770大巷进风

10211

234

10580

200

-770大巷回风

10706

225

10580

640

由上表知，当-770大巷改为进风时，由于改变了-700西三采区通风方式，增加了13207

（一）工作面通风流程，增加矿井西翼的流程阻力，使矿井通风困难，在目前主风机的运转状态下，矿井总回风量10211m3/min，按矿井风量计算细则计算还差369m3/min，不能满足矿井生产的需要，而且13207

（一）工作面风量最多可调到200m3/min，与需要风量580m3/min相差较大，所以最后确定13207

（二）运输道与13207（三）运输道贯通的通风系统调整方案在大系统不变的情况下，进行局部小范围的调整，调整后情况与解算结果相符，现13207

（一）工作面风量为668m3/min。

4结论

通过计算机通风网络解算软件的应用，得出以下结论：

4.1利用计算机通风网络解算软件进行网络解算与传统的人工进行网络解算相比，有着无可比拟的速度、精确度，而人工网络解算既烦琐又费时且容易出错。

网络解算基本思路为：

先给出网络中各个回路风量的近似值（作为方程组的近似根）使他们满足风量平衡定律（不