煤礦空氣壓縮機的應(yīng)用

[打印] [關(guān)閉] 發(fā)布時間：[2010-01-11 00:00]

煤礦空氣壓縮機的應(yīng)用,煤礦井下與地面廣泛使Hj各種風動機械及風動工具，如采掘T作面的風鎬、鑿巖機、裝巖機、混凝土噴射機．鑿井用的氣動抓巖機，地面使用的空氣錘等。在煤礦井下之所以大量使用以壓縮空氣為動力的設(shè)備，是崗為礦井里有瓦斯。遇電火花易引起爆炸。另外，風鎬及鑿巖機要求往復(fù)速度高、沖擊力強，適合使用壓縮空氣能源，博萊特空壓機對工作環(huán)境有利。雖然空氣壓縮機的使J咐效率較低．易造成能量浪費，但其優(yōu)點是其他能源所無法替代的，因此目前和將來壓縮空氣仍然是礦山不可缺少的動力。國內(nèi)外眾多學(xué)者及研究機構(gòu)對空氣壓縮機自動化及節(jié)能技術(shù)進行了大量的研究，取得了不少研究成果。文獻[1]巾根據(jù)礦山空氣壓縮機的運行特點以及能耗的主要來源，鑒于國內(nèi)外的先進技術(shù)以及國內(nèi)壓縮機節(jié)能改造的發(fā)展現(xiàn)狀，對空壓機各種節(jié)能特征與發(fā)展動向進行了闡述，為空氣壓縮機節(jié)能運行提供了新的方法。文獻[2]中對煤礦的空壓機數(shù)臺并用中{l{現(xiàn)I臺不夠2臺富余的使用狀態(tài)，提f“用可編程控制器為該系統(tǒng)的邏輯控制部件，變頻器為無級調(diào)節(jié)空壓機電機的速度的部件，自動啟、停、工頻運行，在大范嗣內(nèi)滿足管網(wǎng)壓力的需要。文獻[3]中提出了基于PLc變頻調(diào)速的空壓機控制原理，介紹了兩門子MM440變頻器、S7—300PLC在空壓機站改造巾的應(yīng)用情況。研究
表明節(jié)能效果明顯．引入PLc控制可大大提高系統(tǒng)的自動化程度和使用靈活性，降低故障率，減少操作員的勞動強度。
2模糊PID控制
本文采用SIEMENS S7—200 PLC CPU226 AC—DC—RLY，擴展加及D，A模塊，采集系統(tǒng)壓力、流量、振動等信息；聯(lián)網(wǎng)選用工 業(yè)以太網(wǎng)模塊cP243。通過設(shè)定壓力值與實際壓力值的比較，產(chǎn)生偏差信號．經(jīng)過模糊PlD運箅后，到D／A口輸|}}；標準電流信號調(diào)節(jié)變頻器輸…頻率，構(gòu)成一個閉環(huán)恒壓供氣控制系統(tǒng)。
2．1 PID控制算法
PID控制器是～種線性控制器(經(jīng)典的1)lD結(jié)構(gòu)見圖1)，它根據(jù)給定值r(￡)與實際輸{I{值構(gòu)成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制。是一種基于對“過去”“現(xiàn)在”和“未來”信息估計的控制箅法。其實現(xiàn)公式為：
。r，、：rf．r，、+』一f’，f，、rI，．!型!!!1 1 Ⅱ(1)=|l(。I c(1)+{_I e(￡)d￡+』衛(wèi)!；≥三土I ’L 』，J O m J
式巾：e(￡)=r(f)—，，(f)．x，為比例系數(shù)，力為積分時間常數(shù)．％
為微分時間常數(shù)．為j類校正環(huán)節(jié)對應(yīng)的控制參數(shù)。
數(shù)字PID表達式：
礎(chǔ)鵠㈤音j筆洲辱M班以-1)]}
可表示為：
“(t)《，(_|})棖，∑e(『)“D[e(¨葉(七一1)]
式中：e(矗一1)為第(||}一1)次采樣時刻輸入的偏差值；e(詹)為第l|}次采樣時刻輸入的偏差值；“(七)為第^次采樣時刻的計算機輸出值；K為比例系數(shù)，K，為積分系數(shù)．‰為微分系數(shù)。圖l經(jīng)典PID結(jié)構(gòu)圖
2．2模糊PID控制算法
數(shù)字PID調(diào)節(jié)器在當被控對象復(fù)雜、存在非線性、參數(shù)不確定性和干擾等閑素時，無法精確確定一組合適的PID參數(shù)適用于整個系統(tǒng)。另外，在噪聲、負載擾動等因素的影響下．過程參數(shù)甚至模型結(jié)構(gòu)均會隨時間和工作環(huán)境的變化而變化。這就要求在PlD控制中，不僅PlD參數(shù)的整定不依賴于對象數(shù)學(xué)模型，而且PlD參數(shù)能夠在線調(diào)整，以滿足實時控制的要求。湖南空壓機模糊控制是建立在模糊推理基礎(chǔ)上的一種非線性控制策略，它通過模糊語言表達了人們的操作經(jīng)驗以及常識推理規(guī)則。采廂這種控制策略的控制器就叫模糊控制器。它是一種語言型控制器，是以模糊集理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，并已成為把人的控制經(jīng)驗及推理納入自動控制策略之中的一條簡潔的途徑。比例系數(shù)的作剛在于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度。其值大則響應(yīng)快，但會導(dǎo)致超調(diào)甚至系統(tǒng)不穩(wěn)定；如果值取較?。畡t會降低調(diào)節(jié)精度，延長調(diào)節(jié)時間。積分環(huán)節(jié)的作用在于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，其值越大越利于消除靜差，但易引起響應(yīng)過程fI{現(xiàn)較大的超調(diào)．使動態(tài)性能變差；若過小．使積分作H}變?nèi)酰到y(tǒng)的靜差難以消除，延長過渡過程時間。微分環(huán)節(jié)作用系數(shù)的作HI對偏差變化進行提前制動，降低超調(diào)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；若過大．則會使響應(yīng)過程過分提前制動．從而拖長調(diào)節(jié)時間，而且系統(tǒng)的抗十擾性較差。閡此。3個參數(shù)自適應(yīng)涮整非常重要。模糊PJD控制器是模期控制器與傳統(tǒng)PlD控制器的結(jié)合．利用模糊推理判斷的思想，根據(jù)不同的偏差、偏差變化率對PID131 萬方數(shù)據(jù)