基于PLC的矿井局部通风机瓦斯浓度智能控制系统研究

发布时间：2017-04-02 11:10

  本文关键词：基于PLC的矿井局部通风机瓦斯浓度智能控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矿用局部通风机是煤矿安全生产的常用设备，为掘进作业提供风量，稀释瓦斯，防止瓦斯积聚。经过调研发现局部通风机供风量不足，特别是不能有效稀释掘进工作面瓦斯，已经成为引发瓦斯爆炸的一个重要因素。对矿井局部通风机的智能控制显得非常有必要的。 本文以对旋轴流式局部通风机为对象，研究基于PLC控制器设计方法，针对瓦斯浓度在工作面涌出变化特征，研究和设计了矿井局部通风机变频调速技术下的瓦斯浓度智能控制系统。以实现在瓦斯浓度智能监测的基础上，能根据监测得到的瓦斯特征、实时调节风机的风量以保证掘进工作面通风安全。 本文主要完成了以下工作： ①在调研了局部通风机控制技术以及瓦斯治理现状基础上，，以存在问题为切入点，提出了本文研究的主要内容、意义和技术路线； ②按照掘进巷道中通风要求、瓦斯传感器和局部通风机的布置要求，建立模型分析掘进工作面的通风与瓦斯涌出运动方式，风机供风量调整与瓦斯浓度分布关系，得到巷道瓦斯浓度对局部通风机调整的作用准则； ③研究设计局部通风机控制的逻辑模糊算式，该算式以瓦斯浓度传感器采集到的瓦斯浓度采样平均值为输入、以局部通风机的转速为输出，确定了局部通风系统的电气控制系统方案，并对其进行优化，完善其功能； ④在实验室对该系统进行模拟调试运行，包括硬件电路的连接和软件程序的编制调试，完成以瓦斯浓度控制为目标的供风量控制功能测试。
【关键词】：局部通风机 瓦斯排放 模糊控制 PLC 变频调速
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景及意义8-10
• 1.1.1 课题的研究背景8-9
• 1.1.2 课题研究的必要性9
• 1.1.3 课题研究的意义9-10
• 1.2 煤矿局部通风机研究现状10-11
• 1.2.1 煤矿局部通风机的国外研究现状10
• 1.2.2 煤矿局部通风机的国内研究现状10-11
• 1.3 矿井局部通风机控制方式的研究现状11-12
• 1.3.1 局部通风控制方式11
• 1.3.2 局部通风机目前存在的一些问题11-12
• 1.4 PLC 及变频器在矿井通风机上的应用12-13
• 1.5 本论文的研究内容13-14
• 1.6 技术路线14-16
• 2 瓦斯涌出及局部通风基础理论16-27
• 2.1 掘进巷道瓦斯涌出16-17
• 2.1.1 掘进巷道瓦斯涌出特点16
• 2.1.2 掘进巷道瓦斯涌出规律16-17
• 2.1.3 瓦斯涌出的危害17
• 2.2 局部通风与矿井瓦斯涌出17-18
• 2.2.1 局部通风与矿井瓦斯涌出的关系17-18
• 2.2.2 局部通风对掘进巷道瓦斯的稀释18
• 2.3 局部通风基本理论18-23
• 2.3.1 局部通风机的工作方式18-19
• 2.3.2 局部通风装置的巷道布置情况19-20
• 2.3.3 局部通风机的参数20-21
• 2.3.4 现行矿井掘进面通风量计算21-23
• 2.4 局部通风机风量控制23-26
• 2.4.1 局部通风机风量控制原理23-24
• 2.4.2 采掘工作面风量及风筒选择方法24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 矿井局部通风机瓦斯控制系统研究27-39
• 3.1 矿井局部通风机控制要求27-28
• 3.2 瓦斯浓度的模糊控制算法28-33
• 3.2.1 模糊控制理论简介28
• 3.2.2 模糊控制器的基本原理28-29
• 3.2.3 瓦斯浓度模糊控制器设计29-33
• 3.3 矿井局部通风机控制系统方案33-34
• 3.3.1 局部通风机控制与瓦斯检测33
• 3.3.2 局部通风机智能调速系统33-34
• 3.4. 矿井局部通风机智能调节系统的配置34-38
• 3.4.1 瓦斯传感器的选用34-38
• 3.4.2 变频器的选用38
• 3.4.3 PLC 的选用38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 基于瓦斯涌出的矿井局部通风优化控制39-44
• 4.1 瓦斯电锁闭功能要求39-40
• 4.1.1 标准要求39
• 4.1.2 瓦斯电锁闭功能的具体要求39-40
• 4.2 矿井局部通风控制优化方案40-43
• 4.2.1 优化方案一40-41
• 4.2.2 优化方案二41-43
• 4.2.3 两种方案的对比43
• 4.3 本章小结43-44
• 5 控制系统设计及实验研究44-53
• 5.1 硬件系统设计44-47
• 5.1.1 主电路44-45
• 5.1.2 控制电路45
• 5.1.3 PLC 接线45-46
• 5.1.4 变频控制单元的设计46-47
• 5.2 软件系统设计47-51
• 5.2.1 系统的程序结构47-51
• 5.3 实验内容与结果的分析51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 6 结论与展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 附录58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张仁贵,班林杰,彭担任;改善矿山局部通风质量的探讨[J];工业安全与环保;2003年12期

2 霍栋浩;;瓦斯爆炸事故防治浅谈[J];企业导报;2011年09期

3 张凤琴;;基于PLC的局部通风机控制与设计[J];山西煤炭;2012年01期

4 李金领;;矿井瓦斯的危害与预防[J];中国外资;2012年14期

  本文关键词：基于PLC的矿井局部通风机瓦斯浓度智能控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282378