電氣自動(dòng)化本科論文
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電氣自動(dòng)化本科論文一
1新時(shí)期工業(yè)廠(chǎng)區電氣自動(dòng)化節能設計的重要性
資源能源危機已成為當今人類(lèi)面臨的主要問(wèn)題之一，加之我國是發(fā)展中國家，粗放型的經(jīng)濟增長(cháng)模式一定程度上加重了我國的資源能源危機，進(jìn)而出現了環(huán)境公害事件和溫室效應等，形成了對資源的浪費和對環(huán)境的污染，想要有效減輕資源等的短缺對我國社會(huì )發(fā)展造成的嚴重影響，應當不斷改善粗放型的經(jīng)濟增長(cháng)方式，在生產(chǎn)生活活動(dòng)中實(shí)施有效的節能減排對策，通過(guò)一系列的措施減少對資源的浪費，并通過(guò)對有限資源的合理高效利用來(lái)實(shí)現經(jīng)濟的發(fā)展與繁榮。我國工業(yè)用電占全國用電量的65%~70%，但是運行效率低，比先進(jìn)國家低20%~30%，如何在其生產(chǎn)發(fā)展中推廣和引用電氣自動(dòng)化節能設計，實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)與自然資源的和諧發(fā)展，已成為了新時(shí)期人們關(guān)注的焦點(diǎn)，電氣自動(dòng)化節能設計已成為節能降耗的主力軍。
2企業(yè)設備自動(dòng)化節能設計
2.1電機運行中的節能設計
電機拖拽系統是電氣系統一個(gè)較大的電能消耗單元，運行方案的不合理及綜合維護不到位等，都會(huì )致使其運行低效，造成大量的電能浪費。大量的發(fā)熱降低電機系統綜合使用壽命，基于此，在進(jìn)行電機運行的節能設計時(shí)應當采用高效可靠、節能經(jīng)濟的電氣控制方案。
�。�1）對于運行工況偏離高效區的功率大、運行時(shí)間較長(cháng)的用電系統利用變頻調速控制方式改變傳統的繼電器控制方式，進(jìn)而進(jìn)行動(dòng)態(tài)調節電源輸入端電源頻率，利用對電機轉速的調控讓整個(gè)電機拖拽系統的輸出與輸入達到平衡狀態(tài)，實(shí)現節能降耗。
�。�2）交流電機串級調速實(shí)現電機無(wú)級平滑調速，低速時(shí)機械特性比較硬，特別是晶閘管低同步串級調速系統。以上調速系統一方面使系統參數便于調整，另一方面接近于理想過(guò)渡，調整性能好，動(dòng)態(tài)響應快，起動(dòng)時(shí)間短，系統抗干擾能力強，節能效果也很理想，應當推廣應用。
�。�3）為達到電機的最佳運轉工況，可改變電機的動(dòng)容量，通過(guò)構筑合理群控呼梯節能控制系統，對電機進(jìn)行合理的調度分配管理，降低其系統能耗，達到節能降耗的目的。
2.2水泵、風(fēng)機的節能設計
�。�1）在滿(mǎn)足工藝情況下，盡量降低揚程和流量。
�。�2）使用高效調速裝置，如變頻器、串級調速、液力耦合器、內反饋調速器、電磁滑差調速器。
�。�3）降低電機的富裕容量，提高電機運行效率，減少無(wú)功損耗。
�。�4）改造管路，減少阻力揚程損失，減少水泵、風(fēng)機的`總揚程和壓力。
�。�5）根據用戶(hù)的實(shí)際使用情況，對原有風(fēng)機進(jìn)行改造，改變風(fēng)機的氣動(dòng)性能，使風(fēng)機在高效區工作。
2.3配電線(xiàn)路的節能設計
在工業(yè)廠(chǎng)區的建設方面，配電線(xiàn)路承載著(zhù)為設備輸送電力重擔，用電系統不僅存在因集膚效應而產(chǎn)生的線(xiàn)損，還存在功率因素低下、諧波干擾電能質(zhì)量等問(wèn)題。根據電力系統構架和其他特點(diǎn)，充分考慮對現場(chǎng)實(shí)際情況實(shí)施諧波治理改造，安裝節電器、省電霸，對電源優(yōu)化處理，同時(shí)優(yōu)化用電系統。為了降低線(xiàn)路傳輸中的電能損耗，減小導線(xiàn)的電阻值極為重要，應當從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：
�。�1）導線(xiàn)材質(zhì)的選用方面，應當選電阻率非常小的材料，這樣有利于線(xiàn)路傳輸中的電能損耗的降低。
�。�2）縮短導線(xiàn)的長(cháng)度，特別是在布線(xiàn)的時(shí)候盡量減少彎路。
�。�3）減小負荷中心與變壓器的距離，進(jìn)而縮短供電距離。
�。�4）選用一些橫截面積比較大的導線(xiàn)，增加導線(xiàn)的橫截面積，使得線(xiàn)路傳輸過(guò)程中的電能損耗通過(guò)降低導線(xiàn)的電阻值而得到有效減少，完成節約電能的目標。
2.4空調節能設計
空氣濕度是造成被控參數變化的主要原因，加之風(fēng)的大小會(huì )改變空氣濕度，在進(jìn)行空調節能設計方面，可設計為變風(fēng)控制系統，這樣可改變風(fēng)量的大小，卻不會(huì )改變風(fēng)的溫度。運用時(shí)，根據室內人數的變化而變化逆風(fēng)的轉速，使得送入房間的風(fēng)量不會(huì )出現太大的波動(dòng)，始終控制在參數之內。另外，在變風(fēng)量的末端采用風(fēng)機代替風(fēng)閥的形式，使得風(fēng)量的需求可及時(shí)反饋給風(fēng)機，實(shí)現風(fēng)轉速的調節控制，在不同需求下，根據傳感器監控的得出的參數指標，進(jìn)行風(fēng)轉速的改變，這樣就不會(huì )出現系統的過(guò)載現象，也在一定程度上減少了維護的費用。
2.5照明設施的節能設計
廠(chǎng)區照明設施的設計方面，應重點(diǎn)考慮到工業(yè)生產(chǎn)對光照的需求，如進(jìn)行光源強度的合理設置，避免工業(yè)廠(chǎng)區因太追求照明條件而造成的能源浪費情況。在設計時(shí)的燈具選擇方面，首先應保證燈具的配光曲線(xiàn)在深、廣照方面趨于平衡，使其發(fā)揮最佳的照明效果，促進(jìn)節能；此外，應采用LED燈替代老式的照明裝置，LED燈是依靠半導體發(fā)光器件將電能直接轉化為光能的，剔除了一些中間轉化環(huán)節，減少了電能損耗，還具有發(fā)光的亮度高這一特點(diǎn)，且克服了傳統的老式燈具頻繁閃爍的問(wèn)題，達到了節能減排的目的。
2.6弱電系統的節能設計
電氣自動(dòng)化工業(yè)廠(chǎng)區內部布設安保系統對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展也有一定的積極意義，諸如入侵報警系統、監控系統以及門(mén)禁系統等等，使用這些弱電系統，將其供電線(xiàn)路與其他設備的供電線(xiàn)路區分開(kāi)來(lái)，采用節能效果良好的UPS不間斷電源，實(shí)現弱電系統的穩定運行，可對工業(yè)廠(chǎng)區生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效監督和管理，在降低能耗方面也實(shí)現了節能減排的效果，從而達到工業(yè)廠(chǎng)區生產(chǎn)的良好運行。
電氣自動(dòng)化本科論文二
1.掘進(jìn)機自動(dòng)截割技術(shù)
掘進(jìn)機自動(dòng)截割可通過(guò)實(shí)時(shí)獲取截割頭空間位置坐標、自動(dòng)截割導航和截割軌跡實(shí)時(shí)調整來(lái)完成，并利用數控加工技術(shù)、運動(dòng)控制技術(shù)和傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)現。掘進(jìn)機在巷道中的工作位置分為對心和偏心兩種狀態(tài)，處于后一種狀態(tài)時(shí)掘進(jìn)機受到不平衡傾覆力矩影響，振動(dòng)和噪聲都很大，故應采用前一種狀態(tài)。通過(guò)合理設置截割斷面參數和切割軌跡參數確保截割頭按照預設軌跡完成截割。再利用DSP運動(dòng)控制器實(shí)現閉環(huán)控制，以提高系統控制精度。例如截割斷面尺寸的確定，首先根據理論截割范圍，即以回轉臺為中心的切削球面在巷道橫斷面上的投影，也就是一個(gè)圓形，只要實(shí)際截割范圍在該圓形內，掘進(jìn)機都能在改變工作位置情況下完成一個(gè)工作循環(huán)的截割。將截割參數存于DSP內，就能確定工作路線(xiàn)及工作循環(huán)次數。
2.掘進(jìn)機自動(dòng)糾偏技術(shù)
掘進(jìn)機在完成截割落煤、裝煤和運煤一個(gè)循環(huán)，進(jìn)行下一個(gè)自動(dòng)截割之前要進(jìn)行自動(dòng)糾偏操作，使掘進(jìn)機沿巷道中心線(xiàn)前進(jìn)。掘進(jìn)機前行是否滿(mǎn)足設計要求，主要通過(guò)方向和位置進(jìn)行判別。判斷掘進(jìn)機方向的元件是三維電子羅盤(pán)儀，通過(guò)檢測掘進(jìn)機行進(jìn)方向與地磁正北方向的夾角，即可確定掘進(jìn)機中性線(xiàn)與巷道設計中心線(xiàn)角度偏差，再利用激光指示儀指向，可控制掘進(jìn)機沿設計目標前進(jìn)。判斷掘進(jìn)機中性線(xiàn)與巷道設計中性線(xiàn)位置偏離的執行元件是超聲波測距傳感器，左面設置2個(gè)，右面設置3個(gè)。利用超聲波回聲測距以及精確測量時(shí)差就能夠測出傳感器與目標之間的距離，再通過(guò)二軸傾角傳感器檢測機身與水平面之間的俯仰角以及機身側傾角控制掘進(jìn)機沿有利位置前進(jìn)。利用行走馬達、比例電磁閥及PLVC控制單元可調整掘進(jìn)機行進(jìn)方向和位置。
3.掘進(jìn)機煤巖識別技術(shù)
煤層和巖石硬度上的`差別反映在掘進(jìn)機截割負荷的差異，具體到截割作業(yè)，截割煤層與截割巖層時(shí)截割電機的電流、旋轉油缸壓力、升降油缸壓力以致速度等參數都會(huì )發(fā)生改變，依據同一巷道截割不同層面下煤與巖石的參數值，就可以對煤、巖界面進(jìn)行判別。截割過(guò)程中底板、頂板和兩幫可依據這個(gè)原則進(jìn)行識別。例如沿底板截割時(shí)，如果截割軌跡在底板以上范圍遇到的巖石可判斷為夾矸，這種情況下可通過(guò)控制電磁比例閥降低進(jìn)給速度繼續截割；而在底板以下范圍遇到巖石可判斷為底板，可不斷抬高截割頭進(jìn)行水平截割嘗試，直至發(fā)現煤層。
4.掘進(jìn)機監控技術(shù)
掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)對施工現場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，可及時(shí)而準確掌握工作面信息（如孔隙水壓力、掘進(jìn)速度等），再經(jīng)過(guò)計算機模擬，為工作人員作出合理決策創(chuàng )造條件。自動(dòng)監測一般依靠上位機采集可編程控制器數據，再由組態(tài)軟件實(shí)現監測，其功能包括參數顯示、數據存儲與處理、屏幕顯示等。上位機采用PC機，下位機采用現場(chǎng)從站和PLC控制系統。再利用相關(guān)軟件實(shí)現人機交互、地表沉降量預測等功能。
5.掘錨一體化技術(shù)
傳統臨時(shí)支護施工采用“一掘一支”即掘進(jìn)與支護分開(kāi)進(jìn)行的方法，嚴重影響綜掘效率，而且工人勞動(dòng)強度大，操作安全系數低。掘錨一體化技術(shù)就是在掘進(jìn)機上配套錨護裝置，不退機完成頂幫錨桿（錨索）支護。該裝置由頂架、升降油缸、伸縮油缸、分流集油閥、換向閥及管路等組成，利用掘進(jìn)機自身的液壓系統，通過(guò)液壓閥切換到支護油路完成支護操作。支護完成后，再通過(guò)液壓閥切換到掘進(jìn)作業(yè)油路。支護操作不干擾掘進(jìn)作業(yè)，切換簡(jiǎn)捷可靠。
6.運輸自動(dòng)化技術(shù)
一般在掘進(jìn)工作面工作室對輸送機進(jìn)行集中控制，由控制器對掘進(jìn)機狀態(tài)、帶式輸送機電機開(kāi)關(guān)、除塵風(fēng)機開(kāi)關(guān)等信號進(jìn)行聯(lián)鎖控制，利用多功能終端采集輸送機機尾跑偏、堆煤、電機電流、溫度、速度等數據，根據設定的控制模式，出現故障時(shí)控制器自動(dòng)作出包括急停、擴音電話(huà)通知等控制功能，實(shí)現運輸自動(dòng)自動(dòng)化。
7.通風(fēng)監控系統
掘進(jìn)工作面通風(fēng)安全是煤礦安全生產(chǎn)中的重要環(huán)節，為了在地面就能及時(shí)準確地了解各工作面的通風(fēng)狀況，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，需要應用自動(dòng)化控制技術(shù)�？刂颇Ｊ接卸喾N，現舉一例說(shuō)明。監控系統分為地面集控中心、智能通風(fēng)控制子站、終端設備三個(gè)層級。地面集控中心作為控制系統的核心，主要負責各工作面通風(fēng)設備相關(guān)監測數據的分析和處理，并實(shí)時(shí)顯示工作面瓦斯濃度分布信息以及通風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速信息。智能通風(fēng)控制子站由光纖交換機、隔爆光端機、PLC控制器等組成，可以進(jìn)行數據采集、通信和對通風(fēng)機進(jìn)行控制。終端設備用來(lái)采集工作面溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、瓦斯濃度以及通風(fēng)機電壓、電流等信息，并根據智能通風(fēng)控制子站的指令控制通風(fēng)機開(kāi)度或電機轉速等。
8.自動(dòng)探水、排水技術(shù)
透水事故是重大惡性事故，危害十分嚴重。在巷道掘進(jìn)到斷層、裂隙、溶洞時(shí)可能發(fā)生突然大量涌水現象，所以掘前要對可能突水地段進(jìn)行探測。探測之后，可以掘進(jìn)一定距離，然后再進(jìn)行探測和掘進(jìn)。這個(gè)過(guò)程對生產(chǎn)效率影響較大，若能自動(dòng)測距、自動(dòng)啟停作業(yè)，對提高掘進(jìn)效率和作業(yè)安全性是有幫助的。在掘進(jìn)機上安裝激光追蹤儀，距掘進(jìn)機一定距離的支架上安裝3D傳感器，再在控制柜內設置PLC控制系統。根據設定的探水距離和掘進(jìn)距離，每掘進(jìn)到設定距離掘進(jìn)機自動(dòng)停止作業(yè)，探水并重啟掘進(jìn)程序后才能繼續下一輪作業(yè)。這個(gè)技術(shù)可能算不上自動(dòng)化程度很高的技術(shù)。下面這個(gè)例子可實(shí)現無(wú)人值守自動(dòng)排水，其原理是設計由隔爆型液位控制器、電極、低壓防爆開(kāi)關(guān)和水泵組成的排水系統。電極用于探測液位，并始終沒(méi)于水中。當水位達到液位上限后，液位控制器動(dòng)作，延時(shí)后自動(dòng)啟動(dòng)水泵抽水。同時(shí)設置各種保護動(dòng)作和緊急情況下手動(dòng)操作功能，防止排干水后電機繼續運轉而損壞水泵。
9.結語(yǔ)
現代微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展成果，推動(dòng)了機電一體化技術(shù)與成套設備在煤礦生產(chǎn)中廣泛應用，但是綜掘落后于綜采的不正常局面也亟待改變。近年來(lái)，許多煤礦與科研院校為此做出了努力。本文對此進(jìn)行總結和述評，希望有識之士從中可以獲得啟發(fā)和借鑒。
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