權利要求書： 1.一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，其特征在于：包括設置在井上地面的井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和設置在礦井下的井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，以及供水調節(jié)系統(tǒng)；

所述井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括用于盛放循環(huán)水的圓形水池(8)和設置在水池(8)內的溢流管(20)，所述溢流管(20)的下端穿過水池(8)底部與外界相連通，所述溢流管(20)的上端外露在水池(8)內的液面以上，所述水池(8)的底部設置有排水管(18)，外露在水池(8)外的一段排水管(18)上設置有排水閥(21)，所述水池(8)的側面設置有第一補水管(16)和噴淋循環(huán)水管(6)，外露在水池(8)外的一段第一補水管(16)上設置有補水閥(15)，所述噴淋循環(huán)水管(6)在水池(8)內的一端連接有水過濾器(22)，外露在水池(8)外的一段噴淋循環(huán)水管(6)上設置有第一同軸閥(19)和噴淋循環(huán)水泵(7)，所述水池(8)的上部通過多組矩形連接體(26)固定連接有井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體(17)，所述多組矩形連接體(26)的四周環(huán)繞布置有井上空氣過濾器(1)，所述上部殼體(17)內固定連接有位于井上空氣過濾器(1)上方的盤管(2)，所述盤管(2)上安裝有多組翼片(3)，所述盤管(2)的進口端連接有第一冷媒水管(9)，所述第一冷媒水管(9)上靠近盤管(2)進口端處設置有流量計(38)，所述第一冷媒水管(9)上連接有第二補水管(39)，所述第二補水管(39)上設置有補水泵(25)，所述盤管(2)的出口端連接有第二冷媒水管(27)，所述上部殼體(17)內設置有位于盤管(2)上方的噴霧水管(28)，所述噴霧水管(28)的一端與噴淋循環(huán)水管(6)連接，所述噴霧水管(28)上并列安裝有多個噴霧器(4)，所述上部殼體(17)的頂部開口處安裝有井上離心風機(5)；

所述井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括井下殼體(29)，所述井下殼體(29)內依次設置有井下空氣過濾器(11)、空氣冷卻器(12)、濕簾(13)和井下離心風機(14)，所述空氣冷卻器(12)的進口端通過第一連接管(30)連接有三通旋塞閥(23)，所述第一連接管(30)上設置有第二同軸閥(31)，所述三通旋塞閥(23)的進口端與第二冷媒水管(27)連接，所述三通旋塞閥(23)的另一個出口端通過第二連接管(32)與濕簾(13)的進水口連接，所述第二連接管(32)上設置有進水閥(33)，所述空氣冷卻器(12)的出口端與第一冷媒水管(9)連接，且在靠近空氣冷卻器(12)出口端的第一冷媒水管(9)上依次設置有第三同軸閥(34)和冷媒水泵(10)；

所述供水調節(jié)系統(tǒng)包括控制器(40)和為所述供水調節(jié)系統(tǒng)中各用電模塊供電的電源模塊(45)，所述控制器(40)的輸入端接有水位檢測模塊(41)，所述控制器(40)的輸出端接有閥門控制模塊(42)、水泵控制模塊(43)和風機控制模塊(44)，所述流量計(38)與控制器(40)的輸入端連接，所述補水閥(15)、第一同軸閥(19)、第二同軸閥(31)、第三同軸閥(34)和進水閥(33)均與閥門控制模塊(42)的輸出端連接，所述噴淋循環(huán)水泵(7)、冷媒水泵(10)和補水泵(25)均與水泵控制模塊(43)的輸出端連接，所述井上離心風機(5)和井下離心風機(14)均與風機控制模塊(44)的輸出端連接。

2.按照權利要求1所述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，其特征在于：所述水池(8)的底部設置有支撐底座(24)。

3.按照權利要求1所述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，其特征在于：所述水池(8)和上部殼體(17)的材質均為玻璃鋼。

4.按照權利要求1所述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，其特征在于：所述上部殼體(17)的頂部為倒錐形開口結構。

5.按照權利要求1所述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，其特征在于：所述濕簾(13)的下部設置有用于存放積水的集水箱(35)，所述集水箱(35)的側面靠近集水箱(35)的底部設置有排水口(36)。

6.按照權利要求1所述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，其特征在于：所述水位檢測模塊(41)包括伸入水池(8)內上部的高液位感應線(41?1)和伸入水池(8)內中部的中液位感應線(41?2)，以及振蕩電路(41?3)和基準電壓產生電路(41?4)，所述高液位感應線(41?1)的一端和中液位感應線(41?2)的一端均與振蕩電路(41?3)的輸出端連接，所述高液位感應線(41?1)的另一端接有第一電壓比較電路(41?6)，所述中液位感應線(41?2)的另一端接有第二電壓比較電路(41?7)，所述第一電壓比較電路(41?6)的基準電壓輸入端和第二電壓比較電路(41?7)的基準電壓輸入端均與基準電壓產生電路(41?4)的輸出端連接，所述第一電壓比較電路(41?6)的輸出端和第二電壓比較電路(41?7)的輸出端均與控制器(40)的輸入端連接。

7.按照權利要求6所述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，其特征在于：所述振蕩電路(41?

3)包括運算放大器U1A，所述運算放大器U1A的同相輸入端通過電阻R1與電源模塊(45)的+

5電壓輸出端連接，且通過電阻R12接地，所述運算放大器U1A的同相輸入端與輸出端之間接有電阻R3，所述運算放大器U1A的反相輸入端通過非極性電容C1接地，所述運算放大器U1A的反相輸入端與輸出端之間接有電阻R2，所述運算放大器U1A的輸出端為振蕩電路(41?

3)的輸出端SIG；所述基準電壓產生電路(41?4)包括電阻R10、電阻R11和極性電容C10，所述電阻R10與電阻R11串聯(lián)后的一端與電源模塊(45)的+5電壓輸出端連接，另一端接地，所述電阻R10和電阻R11的連接端為基準電壓產生電路(41?4)的輸出端REF，所述電阻R10和電阻R11的連接端通過極性電容C10接地；所述第一電壓比較電路(41?6)包括比較器U1B、整流二極管D1、整流二極管D2、非極性電容C2和電阻R5，所述整流二極管D1的陰極和整流二極管D2的陽極均與非極性電容C2的一端連接，所述非極性電容C2的另一端與高液位感應線(41?

1)的另一端連接，所述整流二極管D2的陰極、非極性電容C4的一端和電阻R4的一端均與比較器U1B的反相輸入端連接，所述整流二極管D1的陽極、非極性電容C4的另一端和電阻R4的另一端均接地，所述比較器U1B的同相輸入端與電阻R5的一端連接，所述電阻R5的另一端為第一電壓比較電路(41?6)的參考電壓輸入端，所述比較器U1B的輸出端為第一電壓比較電路(41?6)的輸出端OUT1，所述比較器U1B的同相輸入端與輸出端之間接有電阻R6；所述第二電壓比較電路(41?7)包括比較器U1C、整流二極管D4、整流二極管D5、非極性電容C7和電阻R14，所述整流二極管D4的陰極和整流二極管D5的陽極均與非極性電容C7的一端連接，所述非極性電容C7的另一端與中液位感應線(41?2)的另一端連接，所述整流二極管D5的陰極、非極性電容C9的一端和電阻R13的一端均與比較器U1C的反相輸入端連接，所述整流二極管D4的陽極、非極性電容C9的另一端和電阻R13的另一端均接地，所述比較器U1C的同相輸入端與電阻R14的一端連接，所述電阻R14的另一端為第二電壓比較電路(41?7)的參考電壓輸入端，所述比較器U1C的輸出端為第二電壓比較電路(41?7)的輸出端OUT2，所述比較器U1C的同相輸入端與輸出端之間接有電阻R15。

8.一種采用如權利要求1所述的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置的降溫方法，包括井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法和井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法，其特征在于，所述井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法的具體步驟為：

步驟A1、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝在井上地面通風處，將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝在礦井下需要降溫的環(huán)境中；

步驟A2、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的盤管(2)進口端通過第一冷媒水管(9)與井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣冷卻器(12)出口端連接；

步驟A3、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的盤管(2)出口端通過第二冷媒水管(27)與井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的三通旋塞閥(23)進口端連接；

步驟A4、將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣冷卻器(12)進口端通過第一連接管(30)與三通旋塞閥(23)的一個出口端連接；

步驟A5、將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的濕簾(13)進水口通過第二連接管(32)與三通旋塞閥(23)的另一個出口端連接；

步驟A6、當井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)連接完成，正常工作時，井上高溫度低濕度的空氣從井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)四周通過井上空氣過濾器(1)進入到上部殼體(17)中，且在上部殼體(17)內向上流動；同時，水池(8)中的循環(huán)水在噴淋循環(huán)水泵(7)的提升作用下，通過噴淋循環(huán)水管(6)到達上部殼體(17)內部的噴霧水管(28)中，經過多組噴霧器(4)向下噴出循環(huán)水；

步驟A7、當噴霧器(4)向下噴出的循環(huán)水與上升的井外空氣相遇時，循環(huán)水吸收空氣中熱量進行蒸發(fā)，空氣溫度降低，濕度增大；

步驟A8、降溫后的空氣與上部殼體(17)內的盤管(2)以及盤管(2)上安裝的多組翼片(3)接觸，進行顯熱交換，使得盤管(2)內的冷媒水溫度降低；

步驟A9、低溫的冷媒水通過第二冷媒水管(27)輸送到井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中，同時，經過與盤管(2)進行了顯熱交換后的溫度升高的空氣，在井上離心風機(5)的作用下，從井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體(17)頂部的開口區(qū)域排出；

所述井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法的具體步驟為：步驟B1、礦井下高溫高濕的空氣通過井下空氣過濾器(11)，過濾掉一部分粉塵和顆粒物；

步驟B2、過濾后的井下空氣再通過井下空氣冷卻器(12)，高溫高濕的井下空氣與空氣冷卻器(12)進行顯熱交換，使得空氣溫度降低；同時，使得空氣冷卻器(12)中來自井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的低溫冷媒水溫度升高；溫度升高的冷媒水在冷媒水泵(10)的作用下，通過第一冷媒水管(9)輸送到了井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中；

步驟B3、初次降溫后的空氣再通入濕簾(13)，初次降溫的空氣將與濕簾(13)中的低溫水進行充分的接觸，濕簾(13)中的低溫水將進行蒸發(fā)，繼續(xù)吸收空氣中的熱量，使得空氣進一步降溫；

步驟B4、經過濕簾(13)降溫后的空氣在井下離心風機(14)的作用下，吹散到井下濕熱環(huán)境中。

9.一種對權利要求1所述的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置進行控制的方法，其特征在于，該控制方法的具體步驟為：

步驟C1、所述控制器(40)通過閥門控制模塊(42)打開井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的補水閥(15)，將水池(8)中的水位補充到預定設定位置；

步驟C2、所述控制器(40)通過閥門控制模塊(42)打開第一同軸閥(19)，同時，所述控制器(40)通過水泵控制模塊(43)開啟噴淋循環(huán)水泵(7)，使噴淋水經過多組噴霧器(4)開始噴淋；

步驟C3、所述控制器(40)通過風機控制模塊(44)開啟井上離心風機(5)，加強井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內的空氣循環(huán)，使得井上噴淋水的蒸發(fā)降溫系統(tǒng)開始運行；

步驟C4、所述控制器(40)通過風機控制模塊(44)開啟井下離心風機(14)，井下空氣通過井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣環(huán)路開始循環(huán)；

步驟C5、打開三通旋塞閥(23)；

步驟C6、所述控制器(40)通過閥門控制模塊(42)打開第二同軸閥(31)和第三同軸閥(34)，使得冷媒環(huán)路連通；同時，所述控制器(40)通過水泵控制模塊(43)開啟冷媒水泵(10)，冷媒環(huán)路開始運行，在經過井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)換熱后，冷媒水溫度降低；

步驟C7、所述控制器(40)通過閥門控制模塊(42)打開進水閥(33)，向濕簾(13)內補充低溫冷媒水；

步驟C8、在礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置運行過程中，所述流量計(38)實時檢測第一冷媒水管(9)內的水流量，所述控制器(40)采用復合控制算法控制補水泵(25)，向低溫冷媒水環(huán)路中進行補水；所述水位檢測模塊(41)實時檢測水池(8)內的水位，當檢測到的水位值低于控制器(40)預先設置水位值時，所述控制器(40)通過閥門控制模塊(42)打開補水閥(15)，將水池(8)中的水位補充到預定設定位置。

10.按照權利要求9所述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置的控制方法，所述水泵控制模塊(43)包括變頻器，其特征在于：步驟C8中所述控制器(40)采用復合控制算法控制補水泵(25)的具體過程為：

所述控制器(40)根據公式e(k)＝lPS(k)?lS(k)對其第k次測量時初始水流量設定值lPS(k)與第k次采樣得到的水流量測量值lS(k)作差，得到第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k)；其中，k的取值為非0自然數；控制器(40)將流量偏差e(k)與預先設定的閾值進行對比，當流量偏差e(k)大于預先設定的閾值時，采用PD控制算法；當流量偏差e(k)不大于預先設定的閾值時，采用帶前饋PD補償的單神經元模糊PID控制算法，具體步驟為：

步驟D1、所述控制器(40)將流量偏差e(k)作為單神經元PID控制器的第一個分量輸入信號，將其記作x1(k)；

步驟D2、所述控制器(40)根據公式Δe(k)＝e(k)?e(k?1)對其第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k)與第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k?1)作差，得到第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k)，作為單神經元PID控制器的第二個分量輸入信號，將其記作x2(k)；

步驟D3、所述控制器(40)根據公式Δe(k?1)＝e(k?1)?e(k?2)對其第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k?1)與第k?2次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k?2)作差，得到第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k?1)；

步驟D4、所述控制器(40)根據公式Δe2(k)＝Δe(k)?Δe(k?1)對其第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k)與第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k?1)作差，將所得差值Δe2(k)，作為單神經元PID控制器的第三個分量輸入信號，將其記作x3(k)；

步驟D5、所述控制器(40)根據公式 得到單神經元PID控制器的輸入A，其中，i＝1,2,3，wi(k)為第k次測量、第i個輸入信號xi(k)的連接權值；

步驟 D6、所述 控制器 (40) 中 單神經 元P ID控 制器的 算法 公式 為其中，up(k)為第k次測量時，單神經元PID控制器產生的控制輸出信號，up(k?1)為第k?1次測量時，單神經元PID控制器產生的控制輸出信號，K(k)為第k次測量時神經元的輸出增益；

步驟D7、所述控制器(40)根據公式 采用有監(jiān)督的Hebb學習規(guī)則，對連接權值進行調整，其中，w1(k)為第k次測量時第1個輸入信號x1(k)的連接權值，w1(k?1)為第k?1次測量時第1個輸入信號x1(k)的連接權值，w2(k)為第k次測量時第2個輸入信號x2(k)的連接權值，w2(k?1)為第k?1次測量時第2個輸入信號x2(k)的連接權值，w3(k)為第k次測量時第3個輸入信號x3(k)的連接權值，w3(k?1)為第k?1次測量時第3個輸入信號x3(k)的連接權值，ηI為積分學習速率，ηP為比例學習速率，ηD為微分學習速率，γi(k)為學習信號，z(k)為教師信號；

步驟D8、所述控制器(40)根據公式 對連接權值w1(k)、w2(k)和w3(k)進行規(guī)范化處理，其中，

步驟D9、所述控制器(40)采用模糊控制算法調整神經元輸出增益K(k)，并將步驟D8處理得到的w′i(k)替換步驟D6公式 中wi(k)并整理 ，得到第k次 測量時 單神經元模 糊PI D控制器產生的控 制輸出 量步驟D10、所述控制器(40)根據公式uf(k)＝lPS(k)Gr(S)，得到前饋PD補償控制器的輸出量uf(k)，其中，lPS(k)為第k次測量時的初始水流量設定值，Gr(S)為前饋PD通道的傳遞函數， Kp為比例系數，Kd為微分系數；

步驟D11、所述控制器(40)將單神經元模糊PID控制器產生的控制輸出量up(k)與前饋PD補償控制器的輸出量uf(k)進行求和運算，得到帶前饋PD補償的單神經元模糊PID控制算法的輸出量u(k)，即u(k)＝up(k)+uf(k)；

步驟D12、所述控制器(40)將輸出量u(k)轉換為模擬量的控制信號，輸出到變頻器中，通過變頻器控制補水泵(25)，調節(jié)低溫冷媒水環(huán)路中的補水量。

說明書： 一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置及降溫方法技術領域[0001] 本發(fā)明屬于礦井制冷技術領域，具體涉及一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置及降溫方法。

背景技術[0002] 隨著礦井采掘深度的增加，井下熱害問題越來越嚴重，礦井集中制冷空調被廣泛采用，但礦井集中制冷空調系統(tǒng)能耗大幅地增加了礦井開采總能耗，據統(tǒng)計，空調系統(tǒng)耗電

量約占礦井開采總耗電量的25％，研究高效節(jié)能的礦井空調系統(tǒng)是實現節(jié)能減排目標的關

鍵途徑之一。

[0003] 氣候條件對空調方案的制定影響重大，合理利用氣候優(yōu)勢是空調節(jié)能的最佳選擇，我國地域廣闊，東、西部氣候差異明顯，約占國土面積一半的西北地區(qū)處在干旱、半干旱

區(qū)，根據氣象臺站數據統(tǒng)計，西北地區(qū)空氣具有含濕量低，濕球溫度低，露點溫度低的特點，

利用這種干燥的空氣，可以直接帶走井下濕負荷，同時可以通過蒸發(fā)冷卻技術獲得冷量對

井下空氣降溫，從環(huán)境的角度來看，干燥空氣可視作可再生能源，其節(jié)能環(huán)保意義明顯。

[0004] 因此，如果能有一套針對西北地區(qū)氣候特點，充分利用干燥空氣這一自然環(huán)境條件的獨特的礦井降溫系統(tǒng)，將大大降低礦井開采能耗，但是，現有技術中，還沒有這類礦井

降溫系統(tǒng)。

發(fā)明內容[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置及降溫方法，其結構簡單，設計合理，實現方便且成本低，結合礦井蒸發(fā)冷卻

降溫方法能夠有效降低礦井內溫度，節(jié)能減排，自然環(huán)保，使用效果好，便于推廣使用。

[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，包括設置在井上地面的井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和設置在礦井下的井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，以

及供水調節(jié)系統(tǒng)；

[0007] 所述井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括用于盛放循環(huán)水的圓形水池和設置在水池內的溢流管，所述溢流管的下端穿過水池底部與外界相連通，所述溢流管的上端外露在水池內

的液面以上，所述水池的底部設置有排水管，外露在水池外的一段排水管上設置有排水閥，

所述水池的側面設置有第一補水管和噴淋循環(huán)水管，外露在水池外的一段第一補水管上設

置有補水閥，所述噴淋循環(huán)水管在水池內的一端連接有水過濾器，外露在水池外的一段噴

淋循環(huán)水管上設置有第一同軸閥和噴淋循環(huán)水泵，所述水池的上部通過多組矩形連接體固

定連接有井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體，所述多組矩形連接體的四周環(huán)繞布置有井上

空氣過濾器，所述上部殼體內固定連接有位于井上空氣過濾器上方的盤管，所述盤管上安

裝有多組翼片，所述盤管的進口端連接有第一冷媒水管，所述第一冷媒水管上靠近盤管進

口端處設置有流量計，所述第一冷媒水管上連接有第二補水管，所述第二補水管上設置有

補水泵，所述盤管的出口端連接有第二冷媒水管，所述上部殼體內設置有位于盤管上方的

噴霧水管，所述噴霧水管的一端與噴淋循環(huán)水管連接，所述噴霧水管上并列安裝有多個噴

霧器，所述上部殼體的頂部開口處安裝有井上離心風機；

[0008] 所述井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括井下殼體，所述井下殼體內依次設置有井下空氣過濾器、空氣冷卻器、濕簾和井下離心風機，所述空氣冷卻器的進口端通過第一連接管連接

有三通旋塞閥，所述第一連接管上設置有第二同軸閥，所述三通旋塞閥的進口端與第二冷

媒水管連接，所述三通旋塞閥的另一個出口端通過第二連接管與濕簾的進水口連接，所述

第二連接管上設置有進水閥，所述空氣冷卻器的出口端與第一冷媒水管連接，且在靠近空

氣冷卻器出口端的第一冷媒水管上依次設置有第三同軸閥和冷媒水泵；

[0009] 所述供水調節(jié)系統(tǒng)包括控制器和為所述供水調節(jié)系統(tǒng)中各用電模塊供電的電源模塊，所述控制器的輸入端接有水位檢測模塊，所述控制器的輸出端接有閥門控制模塊、水

泵控制模塊和風機控制模塊，所述流量計與控制器的輸入端連接，所述補水閥、第一同軸

閥、第二同軸閥、第三同軸閥和進水閥均與閥門控制模塊的輸出端連接，所述噴淋循環(huán)水

泵、冷媒水泵和補水泵均與水泵控制模塊的輸出端連接，所述井上離心風機和井下離心風

機均與風機控制模塊的輸出端連接。

[0010] 上述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，所述水池的底部設置有支撐底座。[0011] 上述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，所述水池和上部殼體的材質均為玻璃鋼。[0012] 上述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，所述上部殼體的頂部為倒錐形開口結構。[0013] 上述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，所述濕簾的下部設置有用于存放積水的集水箱，所述集水箱的側面靠近集水箱的底部設置有排水口。

[0014] 上述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，所述水位檢測模塊包括伸入水池內上部的高液位感應線和伸入水池內中部的中液位感應線，以及振蕩電路和基準電壓產生電路，所述

高液位感應線的一端和中液位感應線的一端均與振蕩電路的輸出端連接，所述高液位感應

線的另一端接有第一電壓比較電路，所述中液位感應線的另一端接有第二電壓比較電路，

所述第一電壓比較電路的基準電壓輸入端和第二電壓比較電路的基準電壓輸入端均與基

準電壓產生電路的輸出端連接，所述第一電壓比較電路的輸出端和第二電壓比較電路的輸

出端均與控制器的輸入端連接。

[0015] 上述的一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，所述振蕩電路包括運算放大器U1A，所述運算放大器U1A的同相輸入端通過電阻R1與電源模塊的+5電壓輸出端連接，且通過電阻R12接

地，所述運算放大器U1A的同相輸入端與輸出端之間接有電阻R3，所述運算放大器U1A的反

相輸入端通過非極性電容C1接地，所述運算放大器U1A的反相輸入端與輸出端之間接有電

阻R2，所述運算放大器U1A的輸出端為振蕩電路的輸出端SIG；所述基準電壓產生電路包括

電阻R10、電阻R11和極性電容C10，所述電阻R10與電阻R11串聯(lián)后的一端與電源模塊的+5

電壓輸出端連接，另一端接地，所述電阻R10和電阻R11的連接端為基準電壓產生電路的輸

出端REF，所述電阻R10和電阻R11的連接端通過極性電容C10接地；所述第一電壓比較電路

包括比較器U1B、整流二極管D1、整流二極管D2、非極性電容C2和電阻R5，所述整流二極管D1

的陰極和整流二極管D2的陽極均與非極性電容C2的一端連接，所述非極性電容C2的另一端

與高液位感應線的另一端連接，所述整流二極管D2的陰極、非極性電容C4的一端和電阻R4

的一端均與比較器U1B的反相輸入端連接，所述整流二極管D1的陽極、非極性電容C4的另一

端和電阻R4的另一端均接地，所述比較器U1B的同相輸入端與電阻R5的一端連接，所述電阻

R5的另一端為第一電壓比較電路的參考電壓輸入端，所述比較器U1B的輸出端為第一電壓

比較電路的輸出端OUT1，所述比較器U1B的同相輸入端與輸出端之間接有電阻R6；所述第二

電壓比較電路包括比較器U1C、整流二極管D4、整流二極管D5、非極性電容C7和電阻R14，所

述整流二極管D4的陰極和整流二極管D5的陽極均與非極性電容C7的一端連接，所述非極性

電容C7的另一端與中液位感應線的另一端連接，所述整流二極管D5的陰極、非極性電容C9

的一端和電阻R13的一端均與比較器U1C的反相輸入端連接，所述整流二極管D4的陽極、非

極性電容C9的另一端和電阻R13的另一端均接地，所述比較器U1C的同相輸入端與電阻R14

的一端連接，所述電阻R14的另一端為第二電壓比較電路的參考電壓輸入端，所述比較器

U1C的輸出端為第二電壓比較電路的輸出端OUT2，所述比較器U1C的同相輸入端與輸出端之

間接有電阻R15。

[0016] 本發(fā)明還公開了一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置的降溫方法，包括井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法和井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法，所述井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫

方法的具體步驟為：

[0017] 步驟A1、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝在井上地面通風處，將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝在礦井下需要降溫的環(huán)境中；

[0018] 步驟A2、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的盤管進口端通過第一冷媒水管與井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣冷卻器出口端連接；

[0019] 步驟A3、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的盤管出口端通過第二冷媒水管與井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的三通旋塞閥進口端連接；

[0020] 步驟A4、將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣冷卻器進口端通過第一連接管與三通旋塞閥的一個出口端連接；

[0021] 步驟A5、將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的濕簾進水口通過第二連接管與三通旋塞閥的另一個出口端連接；

[0022] 步驟A6、當井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)連接完成，正常工作時，井上高溫度低濕度的空氣從井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)四周通過井上空氣過濾器進入到上

部殼體中，且在上部殼體內向上流動；同時，水池中的循環(huán)水在噴淋循環(huán)水泵的提升作用

下，通過噴淋循環(huán)水管到達上部殼體內部的噴霧水管中，經過多組噴霧器向下噴出循環(huán)水；

[0023] 步驟A7、當噴霧器向下噴出的循環(huán)水與上升的井外空氣相遇時，循環(huán)水吸收空氣中熱量進行蒸發(fā)，空氣溫度降低，濕度增大；

[0024] 步驟A8、降溫后的空氣與上部殼體內的盤管以及盤管上安裝的多組翼片接觸，進行顯熱交換，使得盤管內的冷媒水溫度降低；

[0025] 步驟A9、低溫的冷媒水通過第二冷媒水管輸送到井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中，同時，經過與盤管進行了顯熱交換后的溫度升高的空氣，在井上離心風機的作用下，從井上間接

蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體頂部的開口區(qū)域排出；

[0026] 所述井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法的具體步驟為：[0027] 步驟B1、礦井下高溫高濕的空氣通過井下空氣過濾器，過濾掉一部分粉塵和顆粒物；

[0028] 步驟B2、過濾后的井下空氣再通過井下空氣冷卻器，高溫高濕的井下空氣與空氣冷卻器進行顯熱交換，使得空氣溫度降低；同時，使得空氣冷卻器中來自井上間接蒸發(fā)冷卻

系統(tǒng)的低溫冷媒水溫度升高；溫度升高的冷媒水在冷媒水泵的作用下，通過第一冷媒水管

輸送到了井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中；

[0029] 步驟B3、初次降溫后的空氣再通入濕簾，初次降溫的空氣將與濕簾中的低溫水進行充分的接觸，濕簾中的低溫水將進行蒸發(fā)，繼續(xù)吸收空氣中的熱量，使得空氣進一步降

溫；

[0030] 步驟B4、經過濕簾降溫后的空氣在井下離心風機的作用下，吹散到井下濕熱環(huán)境中。

[0031] 本發(fā)明還公開了一種礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置的控制方法，該控制方法的具體步驟為：

[0032] 步驟C1、所述控制器通過閥門控制模塊打開井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的補水閥，將水池中的水位補充到預定設定位置；

[0033] 步驟C2、所述控制器通過閥門控制模塊打開第一同軸閥，同時，所述控制器通過水泵控制模塊開啟噴淋循環(huán)水泵，使噴淋水經過多組噴霧器開始噴淋；

[0034] 步驟C3、所述控制器通過風機控制模塊開啟井上離心風機，加強井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內的空氣循環(huán)，使得井上噴淋水的蒸發(fā)降溫系統(tǒng)開始運行；

[0035] 步驟C4、所述控制器通過風機控制模塊開啟井下離心風機，井下空氣通過井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣環(huán)路開始循環(huán)；

[0036] 步驟C5、打開三通旋塞閥；[0037] 步驟C6、所述控制器通過閥門控制模塊打開第二同軸閥和第三同軸閥，使得冷媒環(huán)路連通；同時，所述控制器通過水泵控制模塊開啟冷媒水泵，冷媒環(huán)路開始運行，在經過

井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)換熱后，冷媒水溫度降低；

[0038] 步驟C7、所述控制器通過閥門控制模塊打開進水閥，向濕簾內補充低溫冷媒水；[0039] 步驟C8、在礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置運行過程中，所述流量計實時檢測第一冷媒水管內的水流量，所述控制器采用復合控制算法控制補水泵，向低溫冷媒水環(huán)路中進行補水；

所述水位檢測模塊實時檢測水池內的水位，當檢測到的水位值低于控制器預先設置水位值

時，所述控制器通過閥門控制模塊打開補水閥，將水池中的水位補充到預定設定位置。

[0040] 上述的控制方法步驟C8中所述控制器采用復合控制算法控制補水泵的具體過程為：

[0041] 所述控制器根據公式e(k)＝lPS(k)?lS(k)對其第k次測量時初始水流量設定值lPS(k)與第k次采樣得到的水流量測量值lS(k)作差，得到第k次采樣時初始水流量設定值與水

流量測量值的流量偏差e(k)；其中，k的取值為非0自然數；控制器將流量偏差e(k)與預先設

定的閾值進行對比，當流量偏差e(k)大于預先設定的閾值時，采用PD控制算法；當流量偏差

e(k)不大于預先設定的閾值時，采用帶前饋PD補償的單神經元模糊PID控制算法，具體步驟

為：

[0042] 步驟D1、所述控制器將流量偏差e(k)作為單神經元PID控制器的第一個分量輸入信號，將其記作x1(k)；

[0043] 步驟D2、所述控制器根據公式Δe(k)＝e(k)?e(k?1)對其第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k)與第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量

值的流量偏差e(k?1)作差，得到第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏

差變化量Δe(k)，作為單神經元PID控制器的第二個分量輸入信號，將其記作x2(k)；

[0044] 步驟D3、所述控制器根據公式Δe(k?1)＝e(k?1)?e(k?2)對其第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k?1)與第k?2次采樣時初始水流量設定值與水

流量測量值的流量偏差e(k?2)作差，得到第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量

值的流量偏差變化量Δe(k?1)；

[0045] 步驟D4、所述控制器根據公式Δe2(k)＝Δe(k)?Δe(k?1)對其第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k)與第k?1次采樣時初始水流量設定

值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k?1)作差，將所得差值Δe2(k)，作為單神經元

PID控制器的第三個分量輸入信號，將其記作x3(k)；

[0046] 步驟D5、所述控制器根據公式 得到單神經元PID控制器的輸入A，其中，i＝1,2,3，wi(k)為第k次測量、第i個輸入信號xi(k)的連接權值；

[0047] 步 驟 D 6 、所 述 控 制 器 中 單 神 經 元 P I D 控 制 器的 算 法 公式 為其中，up(k)為第k次測量時，單神經元PID控

制器產生的控制輸出信號，up(k?1)為第k?1次測量時，單神經元PID控制器產生的控制輸出

信號，K(k)為第k次測量時神經元的輸出增益；

[0048] 步驟D7、所述控制器根據公式 采用有監(jiān)督的Hebb學習規(guī)則，對連接權值進行調整，其中，w1(k)為第k次測量時第1個輸入信號x1(k)的連接權值，w1

(k?1)為第k?1次測量時第1個輸入信號x1(k)的連接權值，w2(k)為第k次測量時第2個輸入信

號x2(k)的連接權值，w2(k?1)為第k?1次測量時第2個輸入信號x2(k)的連接權值，w3(k)為第

k次測量時第3個輸入信號x3(k)的連接權值，w3(k?1)為第k?1次測量時第3個輸入信號x3(k)

的連接權值，ηI為積分學習速率，ηP為比例學習速率，ηD為微分學習速率，γi(k)為學習信

號，z(k)為教師信號；

[0049] 步驟D8、所述控制器根據公式 對連接權值w1(k)、w2(k)和w3(k)進行規(guī)范化處理，其中，

[0050][0051] 步驟D9、所述控制器采用模糊控制算法調整神經元輸出增益K(k)，并將步驟D8處理得到的w′i(k)替換步驟D6公式 中wi(k)并

整理 ，得到第k次 測量時單神經元模 糊PI D控制器產生的控 制輸出 量

[0052] 步驟D10、所述控制器根據公式uf(k)＝lPS(k)Gr(S)，得到前饋PD補償控制器的輸出量uf(k)，其中，lPS(k)為第k次測量時的初始水流量設定值，Gr(S)為前饋PD通道的傳遞函

數， Kp為比例系數，Kd為微分系數；

[0053] 步驟D11、所述控制器將單神經元模糊PID控制器產生的控制輸出量up(k)與前饋PD補償控制器的輸出量uf(k)進行求和運算，得到帶前饋PD補償的單神經元模糊PID控制算

法的輸出量u(k)，即u(k)＝up(k)+uf(k)；

[0054] 步驟D12、所述控制器將輸出量u(k)轉換為模擬量的控制信號，輸出到變頻器中，通過變頻器控制補水泵，調節(jié)低溫冷媒水環(huán)路中的補水量。

[0055] 本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點：[0056] 1、本發(fā)明的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置的結構簡單，設計合理，實現方便且成本低。[0057] 2、本發(fā)明的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，采用了蒸發(fā)冷卻的方式，通過井上間接蒸發(fā)冷卻方式降低了冷媒水的溫度，通過井下直接蒸發(fā)冷卻方式，降低了礦井內空氣的溫度，能

夠有效降低礦井內溫度。

[0058] 3、本發(fā)明的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，動力設備主要使用了泵與風機，與傳統(tǒng)的礦井降溫空調裝置相比較，耗電量大大降低，節(jié)能減排。

[0059] 4、本發(fā)明的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置，利用蒸發(fā)冷卻的方式，與傳統(tǒng)礦井降溫系統(tǒng)相比較，沒有設置壓縮機，沒有使用制冷劑，對環(huán)境不會產生破壞，對環(huán)境零污染，自然環(huán)

保。

[0060] 5、本發(fā)明的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置及降溫方法，原理簡單，能夠有效降低礦井內溫度，使用效果好，便于推廣使用。

[0061] 綜上所述，本發(fā)明的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置結構簡單，設計合理，實現方便且成本低，結合礦井蒸發(fā)冷卻降溫方法能夠有效降低礦井內溫度，節(jié)能減排，自然環(huán)保，使用效果

好，便于推廣使用。

[0062] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。附圖說明[0063] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖；[0064] 圖2為本發(fā)明水池與上部殼體連接結構示意圖；[0065] 圖3為本發(fā)明水池的結構示意圖；[0066] 圖4為本發(fā)明濕簾的結構示意圖；[0067] 圖5為本發(fā)明井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)空氣處理過程焓濕圖；[0068] 圖6為本發(fā)明井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)空氣處理過程焓濕圖；[0069] 圖7為本發(fā)明控制器與其他單元的連接關系示意圖；[0070] 圖8為本發(fā)明水位檢測模塊的電路原理框圖；[0071] 圖9為本發(fā)明振蕩電路的電路原理圖；[0072] 圖10為本發(fā)明基準電壓產生電路的電路原理圖；[0073] 圖11為本發(fā)明第一電壓比較電路和第二電壓比較電路的電路原理圖。[0074] 附圖標記說明:[0075] 1—井上空氣過濾器； 2—盤管； 3—翼片；[0076] 4—噴霧器； 5—井上離心風機； 6—噴淋循環(huán)水管；[0077] 7—噴淋循環(huán)水泵； 8—水池； 9—第一冷媒水管；[0078] 10—冷媒水泵； 11—井下空氣過濾器； 12—空氣冷卻器；[0079] 13—濕簾； 14—井下離心風機； 15—補水閥；[0080] 16—第一補水管； 17—上部殼體； 18—排水管；[0081] 19—第一同軸閥； 20—溢流管； 21—排水閥；[0082] 22—水過濾器； 23—三通旋塞閥； 24—支撐底座；[0083] 25—補水泵； 26—矩形連接體； 27—第二冷媒水管；[0084] 28—噴霧水管； 29—井下殼體； 30—第一連接管；[0085] 31—第二同軸閥； 32—第二連接管； 33—進水閥；[0086] 34—第三同軸閥； 35—集水箱； 36—排水口；[0087] 38—流量計； 39—第二補水管； 40—控制器；[0088] 41—水位檢測模塊； 41?1—高液位感應線； 41?2—中液位感應線；[0089] 41?3—振蕩電路； 41?4—基準電壓產生電路；[0090] 41?6—第一電壓比較電路； 41?7—第二電壓比較電路；[0091] 42—閥門控制模塊； 43—水泵控制模塊； 44—風機控制模塊；[0092] 45—電源模塊。具體實施方式[0093] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括設置在井上地面的井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和設置在礦井下的井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，以及供水調節(jié)系統(tǒng)；

[0094] 所述井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括用于盛放循環(huán)水的圓形水池8和設置在水池8內的溢流管20，所述溢流管20的下端穿過水池8底部與外界相連通，所述溢流管20的上端外露

在水池8內的液面以上，所述水池8的底部設置有排水管18，外露在水池8外的一段排水管18

上設置有排水閥21，所述水池8的側面設置有第一補水管16和噴淋循環(huán)水管6，外露在水池8

外的一段第一補水管16上設置有補水閥15，所述噴淋循環(huán)水管6在水池8內的一端連接有水

過濾器22，外露在水池8外的一段噴淋循環(huán)水管6上設置有第一同軸閥19和噴淋循環(huán)水泵7，

所述水池8的上部通過多組矩形連接體26固定連接有井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體

17，所述多組矩形連接體26的四周環(huán)繞布置有井上空氣過濾器1，所述上部殼體17內固定連

接有位于井上空氣過濾器1上方的盤管2，所述盤管2上安裝有多組翼片3，所述盤管2的進口

端連接有第一冷媒水管9，所述第一冷媒水管9上靠近盤管2進口端處設置有流量計38，所述

第一冷媒水管9上連接有第二補水管39，所述第二補水管39上設置有補水泵25，所述盤管2

的出口端連接有第二冷媒水管27，所述上部殼體17內設置有位于盤管2上方的噴霧水管28，

所述噴霧水管28的一端與噴淋循環(huán)水管6連接，所述噴霧水管28上并列安裝有多個噴霧器

4，所述上部殼體17的頂部開口處安裝有井上離心風機5；

[0095] 具體實施時，盤管2上安裝的翼片3增大了盤管2與空氣的接觸面積，提高了盤管2與空氣之間的換熱效率；井上離心風機5用于加快井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣流動。

[0096] 所述井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)包括井下殼體29，所述井下殼體29內依次設置有井下空氣過濾器11、空氣冷卻器12、濕簾13和井下離心風機14，所述空氣冷卻器12的進口端通過

第一連接管30連接有三通旋塞閥23，所述第一連接管30上設置有第二同軸閥31，所述三通

旋塞閥23的進口端與第二冷媒水管27連接，所述三通旋塞閥23的另一個出口端通過第二連

接管32與濕簾13的進水口連接，所述第二連接管32上設置有進水閥33，所述空氣冷卻器12

的出口端與第一冷媒水管9連接，且在靠近空氣冷卻器12出口端的第一冷媒水管9上依次設

置有第三同軸閥34和冷媒水泵10；

[0097] 所述供水調節(jié)系統(tǒng)包括控制器40和為所述供水調節(jié)系統(tǒng)中各用電模塊供電的電源模塊45，所述控制器40的輸入端接有水位檢測模塊41，所述控制器40的輸出端接有閥門

控制模塊42、水泵控制模塊43和風機控制模塊44，所述流量計38與控制器40的輸入端連接，

所述補水閥15、第一同軸閥19、第二同軸閥31、第三同軸閥34和進水閥33均與閥門控制模塊

42的輸出端連接，所述噴淋循環(huán)水泵7、冷媒水泵10和補水泵25均與水泵控制模塊43的輸出

端連接，所述井上離心風機5和井下離心風機14均與風機控制模塊44的輸出端連接。

[0098] 本實施例中，如圖3所示，所述水池8的底部設置有支撐底座24。[0099] 本實施例中，所述水池8和上部殼體17的材質均為玻璃鋼。[0100] 本實施例中，如圖1所示，所述上部殼體17的頂部為倒錐形開口結構。[0101] 具體實施時，圓形的上部殼體17倒錐形開口結構能夠產生一定的煙囪效應，有益于井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內熱空氣的排出。

[0102] 本實施例中，如圖4所示，所述濕簾13的下部設置有用于存放積水的集水箱35，所述集水箱35的側面靠近集水箱35的底部設置有排水口36。

[0103] 本實施例中，所述水位檢測模塊41包括伸入水池8內上部的高液位感應線41?1和伸入水池8內中部的中液位感應線41?2，以及振蕩電路41?3和基準電壓產生電路41?4，所述

高液位感應線41?1的一端和中液位感應線41?2的一端均與振蕩電路41?3的輸出端連接，所

述高液位感應線41?1的另一端接有第一電壓比較電路41?6，所述中液位感應線41?2的另一

端接有第二電壓比較電路41?7，所述第一電壓比較電路41?6的基準電壓輸入端和第二電壓

比較電路41?7的基準電壓輸入端均與基準電壓產生電路41?4的輸出端連接，所述第一電壓

比較電路41?6的輸出端和第二電壓比較電路41?7的輸出端均與控制器40的輸入端連接。

[0104] 具體實施時，所述高液位感應線41?1和中液位感應線41?2均由鍍錫銅線構成。[0105] 本實施例中，所述振蕩電路41?3包括運算放大器U1A，所述運算放大器U1A的同相輸入端通過電阻R1與電源模塊45的+5電壓輸出端連接，且通過電阻R12接地，所述運算放

大器U1A的同相輸入端與輸出端之間接有電阻R3，所述運算放大器U1A的反相輸入端通過非

極性電容C1接地，所述運算放大器U1A的反相輸入端與輸出端之間接有電阻R2，所述運算放

大器U1A的輸出端為振蕩電路41?3的輸出端SIG；所述基準電壓產生電路41?4包括電阻R10、

電阻R11和極性電容C10，所述電阻R10與電阻R11串聯(lián)后的一端與電源模塊45的+5電壓輸

出端連接，另一端接地，所述電阻R10和電阻R11的連接端為基準電壓產生電路41?4的輸出

端REF，所述電阻R10和電阻R11的連接端通過極性電容C10接地；所述第一電壓比較電路

41?6包括比較器U1B、整流二極管D1、整流二極管D2、非極性電容C2和電阻R5，所述整流二極

管D1的陰極和整流二極管D2的陽極均與非極性電容C2的一端連接，所述非極性電容C2的另

一端與高液位感應線41?1的另一端連接，所述整流二極管D2的陰極、非極性電容C4的一端

和電阻R4的一端均與比較器U1B的反相輸入端連接，所述整流二極管D1的陽極、非極性電容

C4的另一端和電阻R4的另一端均接地，所述比較器U1B的同相輸入端與電阻R5的一端連接，

所述電阻R5的另一端為第一電壓比較電路41?6的參考電壓輸入端，所述比較器U1B的輸出

端為第一電壓比較電路41?6的輸出端OUT1，所述比較器U1B的同相輸入端與輸出端之間接

有電阻R6；所述第二電壓比較電路41?7包括比較器U1C、整流二極管D4、整流二極管D5、非極

性電容C7和電阻R14，所述整流二極管D4的陰極和整流二極管D5的陽極均與非極性電容C7

的一端連接，所述非極性電容C7的另一端與中液位感應線41?2的另一端連接，所述整流二

極管D5的陰極、非極性電容C9的一端和電阻R13的一端均與比較器U1C的反相輸入端連接，

所述整流二極管D4的陽極、非極性電容C9的另一端和電阻R13的另一端均接地，所述比較器

U1C的同相輸入端與電阻R14的一端連接，所述電阻R14的另一端為第二電壓比較電路41?7

的參考電壓輸入端，所述比較器U1C的輸出端為第二電壓比較電路41?7的輸出端OUT2，所述

比較器U1C的同相輸入端與輸出端之間接有電阻R15。

[0106] 具體實施時，所述振蕩電路41?3中，電阻R1和電阻R12對電源模塊45的+5電壓進行分壓，電阻R3為正反饋電阻，共同為運算放大器U1A的同相輸入端提供基準電壓+，運算

放大器U1A的反相輸入端電壓?取自由電阻R2、電容C1組成的積分電路中電容C1的兩端，+

與?進行比較決定振蕩電路3的輸出端SIG輸出電壓的高低，由于電容C1不斷在正反兩個方

向充電和放電，使?的電壓不斷大于+和小于+，振蕩電路3的輸出端SIG輸出的電壓也就

不斷在高低電平間翻轉，這樣就產生了所需的振蕩信號；所述基準電壓產生電路41?4由電

阻R10與電阻R11串聯(lián)分壓獲得基準電壓，極性電容C10起到了進一步穩(wěn)定基準電壓的作用；

所述第一電壓比較電路41?6中，非極性電容C2為耦合電容，整流二極管D1和整流二極管D2

用于整流，非極性電容C4用于濾波，在電阻R4上形成整流濾波后的電壓為比較器U1B的反相

輸入端電壓，比較器U1B的同相輸入端電壓由基準電壓產生電路41?4提供；比較器U1B將其

同相輸入端電壓和反相輸入端電壓進行比較，當同相輸入端電壓大于反相輸入端電壓時輸

出高電平，反之當反相輸入端電壓大于同相輸入端電壓時輸出低電平；所述第二電壓比較

電路41?7中，非極性電容C7為耦合電容，整流二極管D4和整流二極管D5用于整流，非極性電

容C9用于濾波，在電阻R13上形成整流濾波后的電壓為比較器U1C的反相輸入端電壓，比較

器U1C的同相輸入端電壓由基準電壓產生電路41?4提供；比較器U1C將其同相輸入端電壓和

反相輸入端電壓進行比較，當同相輸入端電壓大于反相輸入端電壓時輸出高電平，反之當

反相輸入端電壓大于同相輸入端電壓時輸出低電平。

[0107] 本發(fā)明的井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法的具體步驟為：[0108] 步驟A1、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝在井上地面通風處，將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝在礦井下需要降溫的環(huán)境中；

[0109] 步驟A2、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的盤管2進口端通過第一冷媒水管9與井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣冷卻器12出口端連接；

[0110] 步驟A3、將井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的盤管2出口端通過第二冷媒水管27與井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的三通旋塞閥23進口端連接；

[0111] 步驟A4、將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣冷卻器12進口端通過第一連接管30與三通旋塞閥23的一個出口端連接；

[0112] 步驟A5、將井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的濕簾13進水口通過第二連接管32與三通旋塞閥23的另一個出口端連接；

[0113] 步驟A6、當井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)連接完成，正常工作時，井上高溫度低濕度的空氣從井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)四周通過井上空氣過濾器1進入到

上部殼體17中，且在上部殼體17內向上流動；同時，水池8中的循環(huán)水在噴淋循環(huán)水泵7的提

升作用下，通過噴淋循環(huán)水管6到達上部殼體17內部的噴霧水管28中，經過多組噴霧器4向

下噴出循環(huán)水；

[0114] 步驟A7、當噴霧器4向下噴出的循環(huán)水與上升的井外空氣相遇時，循環(huán)水吸收空氣中熱量進行蒸發(fā)，空氣溫度降低，濕度增大；

[0115] 步驟A8、降溫后的空氣與上部殼體17內的盤管2以及盤管2上安裝的多組翼片3接觸，進行顯熱交換，使得盤管2內的冷媒水溫度降低；

[0116] 步驟A9、低溫的冷媒水通過第二冷媒水管27輸送到井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中，同時，經過與盤管2進行了顯熱交換后的溫度升高的空氣，在井上離心風機5的作用下，從井上

間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體17頂部的開口區(qū)域排出；

[0117] 具體實施時，如圖5所示，在西北地區(qū)較干燥的氣候條件下，室外空氣整天呈現出高溫度低濕度的狀態(tài)，室外空氣狀態(tài)點W，此時的溫度為室外空氣干球溫度，井上空氣從四

周通過井上空氣過濾器1進入到井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中，由于空氣溫度較高會沿著井上

間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體17內部向上運動，同時，噴淋循環(huán)水在噴淋循環(huán)水泵7的提升

作用下，在噴淋循環(huán)水管6中到達井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內部的噴霧水管28中，經過噴霧器

4向下噴出循環(huán)水，向下噴出的循環(huán)水在下落過程中與上升的井外空氣相遇，由于井外空氣

溫度較高，循環(huán)水溫度較低，水吸收了一部分空氣的熱量進行了蒸發(fā)，形成水蒸氣，導致空

氣的溫度降低，相對濕度增大，此時，空氣處理過程是一個等焓的過程，最終的空氣狀態(tài)點

會沿等焓線到達機器露點溫度L，在此過程中會消耗一定的循環(huán)水量，可通過補水管16進行

補水，經過蒸發(fā)降溫后的空氣同時與井上的盤管2進行了顯熱交換，空氣經歷了等濕加熱的

過程，空氣的溫度會升高，但含濕量不會增加，空氣狀態(tài)到達P點，在井上離心風機5的作用

下，從井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的上部殼體17頂部的開口區(qū)域排出。

[0118] 本發(fā)明的井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫方法的具體步驟為：[0119] 步驟B1、礦井下高溫高濕的空氣通過井下空氣過濾器11，過濾掉一部分粉塵和顆粒物；

[0120] 步驟B2、過濾后的井下空氣再通過井下空氣冷卻器12，高溫高濕的井下空氣與空氣冷卻器12進行顯熱交換，使得空氣溫度降低；同時，使得空氣冷卻器12中來自井上間接蒸

發(fā)冷卻系統(tǒng)的低溫冷媒水溫度升高；溫度升高的冷媒水在冷媒水泵10的作用下，通過第一

冷媒水管9輸送到了井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中；

[0121] 步驟B3、初次降溫后的空氣再通入濕簾13，初次降溫的空氣將與濕簾13中的低溫水進行充分的接觸，濕簾13中的低溫水將進行蒸發(fā)，繼續(xù)吸收空氣中的熱量，使得空氣進一

步降溫；

[0122] 步驟B4、經過濕簾13降溫后的空氣在井下離心風機14的作用下，吹散到井下濕熱環(huán)境中。

[0123] 具體實施時，如圖6所示，礦井下的空氣一般為高溫高濕的空氣，同時會攜帶大量的粉塵和顆粒物，對應的空氣狀態(tài)點定為W，在實施過程中，首先讓高溫高濕的井下空氣通

過井下空氣過濾器11，過濾掉一部分粉塵和顆粒物，經過井下空氣過濾器11之后再通過井

下空氣冷卻器12，高溫高濕的井下空氣與空氣冷卻器12進行了顯熱交換，使得空氣的溫度

降低，含濕量保持不變，此時的空氣狀態(tài)到了W1點狀態(tài)，這個過程是一個等濕冷卻的過程；

空氣冷卻器12中的低溫冷媒水來自于井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，經過第一冷媒水管9輸送來

的低溫冷媒水在經過三通旋塞閥23之后，一個支路輸送到了空氣冷卻器12中，低溫冷媒水

進入空氣冷卻器12之后，再與高溫高濕空氣進行了顯熱交換之后，會使的冷媒水的溫度升

高，溫度升高的冷媒水在冷媒水泵10的作用下，輸送到了井上，再次經過井上間接蒸發(fā)冷卻

系統(tǒng)中的盤管2進行降溫，如此往復循環(huán)；經過空氣冷卻器12的空氣通入濕簾13，在濕簾13

中，經過初次降溫的空氣將和濕簾13中的水進行充分的接觸，由于空氣溫度會高于水的溫

度，此時濕簾13中吸附的水將開始蒸發(fā)，蒸發(fā)時將會吸收空氣中的熱量作為水蒸發(fā)時所需

的潛熱，此時空氣的狀態(tài)將經過等焓過程，溫度降低，含濕量增加，最終達到焓濕圖上的L

點；經過三通旋塞閥23之后的另一支路冷媒水會輸送到濕簾13處，當濕簾13內需要補充冷

媒水時，打開濕簾13上部的第三旋擰閥31，冷媒水通過濕簾13內部的布水器均勻地噴散到

濕簾13中，經過濕簾13的空氣在井下離心風機14的作用下，吹散到井下濕熱環(huán)境中；在經過

井下離心風機14時，由于井下離心風機14的散熱，會使得空氣溫度產生一個較小的溫升，此

過程，含濕量不會發(fā)生變化，最后出口處的空氣狀態(tài)會達到焓濕圖中O點的位置，至此，井下

高溫空氣將會被冷卻，井下環(huán)境溫度會得到一定的降低。

[0124] 本發(fā)明的礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置的控制方法的具體步驟為：[0125] 步驟C1、所述控制器40通過閥門控制模塊42打開井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的補水閥15，將水池8中的水位補充到預定設定位置；

[0126] 步驟C2、所述控制器40通過閥門控制模塊42打開第一同軸閥19，同時，所述控制器40通過水泵控制模塊43開啟噴淋循環(huán)水泵7，使噴淋水經過多組噴霧器4開始噴淋；

[0127] 步驟C3、所述控制器40通過風機控制模塊44開啟井上離心風機5，加強井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內的空氣循環(huán)，使得井上噴淋水的蒸發(fā)降溫系統(tǒng)開始運行；

[0128] 步驟C4、所述控制器40通過風機控制模塊44開啟井下離心風機14，井下空氣通過井下直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣環(huán)路開始循環(huán)；

[0129] 步驟C5、打開三通旋塞閥23；[0130] 步驟C6、所述控制器40通過閥門控制模塊42打開第二同軸閥31和第三同軸閥34，使得冷媒環(huán)路連通；同時，所述控制器40通過水泵控制模塊43開啟冷媒水泵10，冷媒環(huán)路開

始運行，在經過井上間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)換熱后，冷媒水溫度降低；

[0131] 步驟C7、所述控制器40通過閥門控制模塊42打開進水閥33，向濕簾13內補充低溫冷媒水；

[0132] 步驟C8、在礦井蒸發(fā)冷卻降溫裝置運行過程中，所述流量計38實時檢測第一冷媒水管9內的水流量，所述控制器40采用復合控制算法控制補水泵25，向低溫冷媒水環(huán)路中進

行補水；所述水位檢測模塊41實時檢測水池8內的水位，當檢測到的水位值低于控制器40預

先設置水位值時，所述控制器40通過閥門控制模塊42打開補水閥15，將水池8中的水位補充

到預定設定位置。

[0133] 本發(fā)明控制方法中，步驟C8中所述控制器40采用復合控制算法控制補水泵25的具體過程為：

[0134] 所述控制器40根據公式e(k)＝lPS(k)?lS(k)對其第k次測量時初始水流量設定值lPS(k)與第k次采樣得到的水流量測量值lS(k)作差，得到第k次采樣時初始水流量設定值與

水流量測量值的流量偏差e(k)；其中，k的取值為非0自然數；控制器40將流量偏差e(k)與預

先設定的閾值進行對比，當流量偏差e(k)大于預先設定的閾值時，采用PD控制算法；當流量

偏差e(k)不大于預先設定的閾值時，采用帶前饋PD補償的單神經元模糊PID控制算法，具體

步驟為：

[0135] 步驟D1、所述控制器40將流量偏差e(k)作為單神經元PID控制器的第一個分量輸入信號，將其記作x1(k)；

[0136] 步驟D2、所述控制器40根據公式Δe(k)＝e(k)?e(k?1)對其第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k)與第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測

量值的流量偏差e(k?1)作差，得到第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量

偏差變化量Δe(k)，作為單神經元PID控制器的第二個分量輸入信號，將其記作x2(k)；

[0137] 步驟D3、所述控制器40根據公式Δe(k?1)＝e(k?1)?e(k?2)對其第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差e(k?1)與第k?2次采樣時初始水流量設定值與

水流量測量值的流量偏差e(k?2)作差，得到第k?1次采樣時初始水流量設定值與水流量測

量值的流量偏差變化量Δe(k?1)；

[0138] 步驟D4、所述控制器40根據公式Δe2(k)＝Δe(k)?Δe(k?1)對其第k次采樣時初始水流量設定值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k)與第k?1次采樣時初始水流量設

定值與水流量測量值的流量偏差變化量Δe(k?1)作差，將所得差值Δe2(k)，作為單神經元

PID控制器的第三個分量輸入信號，將其記作x3(k)；

[0139] 步驟D5、所述控制器40根據公式 得到單神經元PID控制器的輸入A，其中，i＝1,2,3，wi(k)為第k次測量、第i個輸入信號xi(k)的連接權值；

[0140] 步驟D 6、所述控 制器40中 單神經元P ID控制器的 算法公式 為其中，up(k)為第k次測量時，單神經元PID控

制器產生的控制輸出信號，up(k?1)為第k?1次測量時，單神經元PID控制器產生的控制輸出

信號，K(k)為第k次測量時神經元的輸出增益；

[0141] 步驟D7、所述控制器40根據公式 采用有監(jiān)督的Hebb學習規(guī)則，對連接權值進行調整，其中，w1(k)為第k次測量時第1個輸入信號x1(k)的連接權

值，w1(k?1)為第k?1次測量時第1個輸入信號x1(k)的連接權值，w2(k)為第k次測量時第2個

輸入信號x2(k)的連接權值，w2(k?1)為第k?1次測量時第2個輸入信號x2(k)的連接權值，w3

(k)為第k次測量時第3個輸入信號x3(k)的連接權值，w3(k?1)為第k?1次測量時第3個輸入信

號x3(k)的連接權值，ηI為積分學習速率，ηP為比例學習速率，ηD為微分學習速率，γi(k)為學

習信號，z(k)為教師信號；

[0142] 步驟D8、所述控制器40根據公式 對連接權值w1(k)、w2(k)和w3(k)進行規(guī)范化處理，其中，

[0143][0144] 步驟D9、所述控制器40采用模糊控制算法調整神經元輸出增益K(k)，并將步驟D8處理得到的w′i(k)替換步驟D6公式 中wi(k)

并整理，得到第k次測量時單神經元模糊PID控制器產生的控制輸出量

[0145] 步驟D10、所述控制器40根據公式uf(k)＝lPS(k)Gr(S)，得到前饋PD補償控制器的輸出量uf(k)，其中，lPS(k)為第k次測量時的初始水流量設定值，Gr(S)為前饋PD通道的傳遞

函數， Kp為比例系數，Kd為微分系數；

[0146] 步驟D11、所述控制器40將單神經元模糊PID控制器產生的控制輸出量up(k)與前饋PD補償控制器的輸出量uf(k)進行求和運算，得到帶前饋PD補償的單神經元模糊PID控制

算法的輸出量u(k)，即u(k)＝up(k)+uf(k)；

[0147] 步驟D12、所述控制器40將輸出量u(k)轉換為模擬量的控制信號，輸出到變頻器中，通過變頻器控制補水泵25，調節(jié)低溫冷媒水環(huán)路中的補水量。

[0148] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技

術方案的保護范圍內。