综采工作面随动喷雾降尘系统的研究

发布时间：2017-10-22 08:11

  本文关键词：综采工作面随动喷雾降尘系统的研究

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【摘要】：粉尘是导致煤矿爆炸主要的危险物之一,它不仅能够影响煤炭的开采效率,而且容易导致爆炸、致使工人患得肺尘病、造成机械的严重腐蚀。机械自动化水平的提高,进一步加大了综采工作面粉尘浓度的含量,为有效的提高煤矿爆炸的安全系数和综采工作面的降尘效率,改善矿井下恶劣的工作环境,设计一套综采工作面随动喷雾的降尘系统,对综采工作面主要的产尘源进行喷雾降尘处理。本文分析了综采工作面产尘源,主要有采煤机割煤产尘、液压支架移架产尘以及放煤产尘,考虑多个影响降尘效率的因素,建立液压支架喷雾降尘效率的数学模型,以最大降尘效率为目标函数,应用遗传算法与梯度下降算法结合的方式对喷嘴的相关参数进行优化；根据喷雾降尘系统的控制方法及控制点数对各硬件设备进行精确选型；系统以西门子可编程控制器作为控制核心,构建综采工作面随动喷雾降尘远程监控系统,采用模糊PID控制方法进行喷雾降尘系统的恒压供水；采用人机界面触摸屏对喷雾降尘系统的各项运行参数和设备状态进行实时显示,系统通过工业以太环网实现上位机与下位机的实时数据交互。上位机采用组态软件创建实时监测、控制界面,实现对喷雾降尘系统运行的实时远程监测、控制和实时预警,通过实验研究了综采工作面随动喷雾降尘系统。通过仿真模拟和实验研究结果表明,依据实际的工况,优化后的割煤喷雾降尘效率和移架／放煤喷雾降尘效率分别为91.85%和90.30%,使喷嘴得到有效的布置,提高系统的降尘效率；通过仿真分析,采用模糊PID控制的恒压供水系统比PID控制的恒压供水系统反应快5s,采用模糊PID控制比传统PID控制的恒压供水系统抗干扰能力提高33%以上,采用模糊PID方法更能够保证恒压供水的稳定性；经过实验调试系统得以运行,上位机可实现对喷雾降尘系统的远程状态控制、数据超限的实时预警,并且系统可保持稳定运行,随动喷雾降尘系统降尘效率能够达到90%以上,随动喷雾降尘系统提高了降尘效率和自动化程度,能够满足实际工况的要求。
【关键词】：喷雾降尘 参数优化 降尘效率 控制 监测
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 研究内容与技术路线12-14
• 1.3.1 主要研究内容12-13
• 1.3.2 课题研究技术路线13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 综采工作面随动喷雾降尘系统总体设计15-28
• 2.1 产尘分析15-17
• 2.1.1 割煤产尘15-16
• 2.1.2 移架产尘16
• 2.1.3 放煤产尘16-17
• 2.2 随动喷雾降尘系统总体结构17-26
• 2.2.1 影响降尘的效率相关参数选取17-19
• 2.2.2 优化目标的确立及目标函数的推导19-21
• 2.2.3 设计变量的确定21-22
• 2.2.4 约束条件的分析22-23
• 2.2.5 优化设计的数学模型23-24
• 2.2.6 优化分析24-26
• 2.3 随动降尘系统中喷嘴的布置26-27
• 2.4 本章总结27-28
• 3 综采工作面随动喷雾降尘系统硬件设计28-37
• 3.1 传感器选型28-31
• 3.1.1 粉尘浓度传感器28-29
• 3.1.2 红外线定位发射接收装置29-30
• 3.1.3 压力传感器30
• 3.1.4 液位变位器30-31
• 3.2 硬件的选取31-36
• 3.2.1 电磁换向阀31
• 3.2.2 电参数采集模块31-32
• 3.2.3 PLC控制器的选型32-34
• 3.2.4 扩展模块的选择34-35
• 3.2.5 触摸屏的选择35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 综采工作面随动喷雾降尘的数据采集与控制系统37-57
• 4.1 割煤喷雾降尘控制37-38
• 4.2 液压支架移架控制38-39
• 4.3 放煤降尘控制处理39-40
• 4.4 恒压供水系统40-55
• 4.4.1 PID控制41-43
• 4.4.2 模糊PID43-44
• 4.4.3 恒压供水系统的工作原理与数学模型44-46
• 4.4.4 恒压供水系统模糊PID仿真46-49
• 4.4.5 PID参数模糊调节规则49-51
• 4.4.6 恒压供水系统的仿真51-55
• 4.5 本章小结55-57
• 5 综采工作面随动降尘喷雾监控系统组态界面设计57-69
• 5.1 上位机组态王软件57
• 5.2 综采工作面随动降尘系统远程监控界面57-64
• 5.2.1 随动喷雾降尘系统界面58-59
• 5.2.2 参数设置界面设计59-60
• 5.2.3 采煤机电流与电压查询界面设计60
• 5.2.4 供水压力界面设计60-61
• 5.2.5 历史查询界面设计61-62
• 5.2.6 报警界面设置与设计62-64
• 5.3 人机界面触摸屏设计64-67
• 5.4 实验分析67
• 5.5 本章小结67-69
• 6 结论69-71
• 6.1 研究成果69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 作者简历74-76
• 学位论文数据集76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1077476