基于前置泵正压给水的矿井排水控制系统研究

发布时间：2021-04-21 01:08

　　矿井排水系统是煤矿生产的重要组成部分,担负着把矿井水排出到地面的重任。如果不能及时排出井下涌水,将极大地威胁煤炭生产和井下工作人员的生命安全。邯郸峰峰矿区的地质属于极复杂地区,开采过程产生大量的奥灰水,煤矿生产受水患威胁严重。本课题以邯郸孙庄采矿公司井下中央泵房排水系统水泵汽蚀严重、响应速度慢、耗电量大以及自动化性能差等问题进行研究分析。首先,优化排水方案,采用压入式排水方式,通过潜水泵与主排水泵串联,由潜水泵为主排水泵吸水口提供正压给水,提高了水泵吸上高度,并设计中央泵房顶置布置方案,保障了矿井排水系统安全运行。重新设计一套基于前置泵正压给水的主排水泵快速启动新工艺流程。然后,结合煤矿排水系统工作原理,提出了三维模糊控制器和动态规划算法两种控制策略。根据不同时段电价、水位高低和水位变化速率等多输入变量,建立矿井排水系统的数学模型。通过Matlab/Simulink软件进行水仓水位模糊仿真。仿真结果表明,相对于二维模糊控制器曲线,三维模糊控制曲线超调量明显减小,响应时间、调整时间和稳定时间大大缩短。其次,把监控系统分为三层:现场层（I/O）、控制层（PLC）和管理层。根据系统优化策略以... 

【文章来源】：河北工程大学河北省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 矿井排水方式研究现状
        1.2.2 自动化控制研究现状
        1.2.3 优化控制策略研究现状
    1.3 排水系统存的问题
    1.4 本课题主要内容及技术路线
        1.4.1 主要内容
        1.4.2 技术路线图
    1.5 本章小结
第2章 控制系统总体设计
    2.1 常见引水方式介绍
        2.1.1 压力管引水
        2.1.2 真空泵引水
        2.1.3 射流泵引水
    2.2 前置泵正压给水系统组成
        2.2.1 系统工作原理
        2.2.2 汽蚀现象
    2.3 控制系统主要功能
    2.4 泵房联合运行
    2.5 泵房顶置布置
    2.6 本章小结
第3章 正压给水控制系统策略研究
    3.1 水位模糊控制器设计与仿真
        3.1.1 模糊控制理论
        3.1.2 模糊控制器设计
        3.1.3 仿真结果及分析
    3.2 动态规划算法的排水控制策略
        3.2.1 动态规划法原理
        3.2.2 建立数学模型
        3.2.3 动态规划算法求解
    3.3 本章小结
第4章 正压控制系统硬件设计
    4.1 系统控制层次
    4.2 PLC控制柜设计
        4.2.1 系统硬件结构组成
        4.2.2 PLC模块的介绍与选型
        4.2.3 输入输出地址分配
    4.3 其他设备选型
        4.3.1 前置泵选型
        4.3.2 电动闸阀选型
        4.3.3 传感器选型
        4.3.4 就地操作箱的设计
    4.4 PLC控制箱接线图
    4.5 本章小结
第5章 正压控制系统软件设计
    5.1 硬件组态
    5.2 PLC控制系统子程序的实现
        5.2.1 控制方案选择
        5.2.2 水泵一键启停
        5.2.3 模糊控制策略
        5.2.4 自动轮换原则
        5.2.5 泵房智能切换
    5.3 本章小结
第6章 系统上位机设计和实现
    6.1 iFIX组态软件简介
    6.2 iFIX与 PLC的通讯
        6.2.1 PLC与 OPC服务器的连接
        6.2.2 iFIX与 OPC服务器的连接
    6.3 上位机监控界面
        6.3.1 登陆画面
        6.3.2 主监控画面
        6.3.3 报警记录画面
        6.3.4 历史数据查询
        6.3.5 系统参数设置
        6.3.6 水情预警界面
    6.4 井下试验
        6.4.1 水泵启动时间
        6.4.2 水位变化趋势
    6.5 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
附录 Ⅰ
附录 Ⅱ
作者简介
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果



本文编号：3150754