煤矿空气压缩机的应用

[打印] [关闭] 发布时间：[2010-01-11 00:00]

煤矿空气压缩机的应用,煤矿井下与地面广泛使Hj各种风动机械及风动工具，如采掘T作面的风镐、凿岩机、装岩机、混凝土喷射机．凿井用的气动抓岩机，地面使用的空气锤等。在煤矿井下之所以大量使用以压缩空气为动力的设备，是岗为矿井里有瓦斯。遇电火花易引起爆炸。另外，风镐及凿岩机要求往复速度高、冲击力强，适合使用压缩空气能源，博莱特空压机对工作环境有利。虽然空气压缩机的使J咐效率较低．易造成能量浪费，但其优点是其他能源所无法替代的，因此目前和将来压缩空气仍然是矿山不可缺少的动力。国内外众多学者及研究机构对空气压缩机自动化及节能技术进行了大量的研究，取得了不少研究成果。文献[1]巾根据矿山空气压缩机的运行特点以及能耗的主要来源，鉴于国内外的先进技术以及国内压缩机节能改造的发展现状，对空压机各种节能特征与发展动向进行了阐述，为空气压缩机节能运行提供了新的方法。文献[2]中对煤矿的空压机数台并用中{l{现I台不够2台富余的使用状态，提f“用可编程控制器为该系统的逻辑控制部件，变频器为无级调节空压机电机的速度的部件，自动启、停、工频运行，在大范嗣内满足管网压力的需要。文献[3]中提出了基于PLc变频调速的空压机控制原理，介绍了两门子MM440变频器、S7—300PLC在空压机站改造巾的应用情况。研究
表明节能效果明显．引入PLc控制可大大提高系统的自动化程度和使用灵活性，降低故障率，减少操作员的劳动强度。
2模糊PID控制
本文采用SIEMENS S7—200 PLC CPU226 AC—DC—RLY，扩展加及D，A模块，采集系统压力、流量、振动等信息；联网选用工 业以太网模块cP243。通过设定压力值与实际压力值的比较，产生偏差信号．经过模糊PlD运箅后，到D／A口输|}}；标准电流信号调节变频器输…频率，构成一个闭环恒压供气控制系统。
2．1 PID控制算法
PID控制器是～种线性控制器(经典的1)lD结构见图1)，它根据给定值r(￡)与实际输{I{值构成控制偏差，将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。是一种基于对“过去”“现在”和“未来”信息估计的控制箅法。其实现公式为：
。r，、：rf．r，、+』一f’，f，、rI，．!型!!!1 1 Ⅱ(1)=|l(。I c(1)+{_I e(￡)d￡+』卫!；≥三土I ’L 』，J O m J
式巾：e(￡)=r(f)—，，(f)．x，为比例系数，力为积分时间常数．％
为微分时间常数．为j类校正环节对应的控制参数。
数字PID表达式：
础鹄㈤音j笔洲辱M班以-1)]}
可表示为：
“(t)《，(_|})枨，∑e(『)“D[e(¨叶(七一1)]
式中：e(矗一1)为第(||}一1)次采样时刻输入的偏差值；e(詹)为第l|}次采样时刻输入的偏差值；“(七)为第^次采样时刻的计算机输出值；K为比例系数，K，为积分系数．‰为微分系数。图l经典PID结构图
2．2模糊PID控制算法
数字PID调节器在当被控对象复杂、存在非线性、参数不确定性和干扰等闲素时，无法精确确定一组合适的PID参数适用于整个系统。另外，在噪声、负载扰动等因素的影响下．过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化。这就要求在PlD控制中，不仅PlD参数的整定不依赖于对象数学模型，而且PlD参数能够在线调整，以满足实时控制的要求。湖南空压机模糊控制是建立在模糊推理基础上的一种非线性控制策略，它通过模糊语言表达了人们的操作经验以及常识推理规则。采厢这种控制策略的控制器就叫模糊控制器。它是一种语言型控制器，是以模糊集理论为基础发展起来的，并已成为把人的控制经验及推理纳入自动控制策略之中的一条简洁的途径。比例系数的作刚在于加快系统的响应速度，提高系统调节精度。其值大则响应快，但会导致超调甚至系统不稳定；如果值取较小．则会降低调节精度，延长调节时间。积分环节的作用在于消除系统的稳态误差，其值越大越利于消除静差，但易引起响应过程fI{现较大的超调．使动态性能变差；若过小．使积分作H}变弱．系统的静差难以消除，延长过渡过程时间。微分环节作用系数的作HI对偏差变化进行提前制动，降低超调，增加系统的稳定性；若过大．则会使响应过程过分提前制动．从而拖长调节时间，而且系统的抗十扰性较差。阂此。3个参数自适应涮整非常重要。模糊PJD控制器是模期控制器与传统PlD控制器的结合．利用模糊推理判断的思想，根据不同的偏差、偏差变化率对PID131 万方数据