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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)廠區(qū)電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性
資源能源危機(jī)已成為當(dāng)今人類面臨的主要問題之一，加之我國是發(fā)展中國家，粗放型的經(jīng)濟(jì)增長模式一定程度上加重了我國的資源能源危機(jī)，進(jìn)而出現(xiàn)了環(huán)境公害事件和溫室效應(yīng)等，形成了對(duì)資源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染，想要有效減輕資源等的短缺對(duì)我國社會(huì)發(fā)展造成的嚴(yán)重影響，應(yīng)當(dāng)不斷改善粗放型的經(jīng)濟(jì)增長方式，在生產(chǎn)生活活動(dòng)中實(shí)施有效的節(jié)能減排對(duì)策，通過一系列的措施減少對(duì)資源的浪費(fèi)，并通過對(duì)有限資源的合理高效利用來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(jié)能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)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(jié)能設(shè)計(jì)已成為節(jié)能降耗的主力軍。
2企業(yè)設(shè)備自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)
2.1電機(jī)運(yùn)行中的節(jié)能設(shè)計(jì)
電機(jī)拖拽系統(tǒng)是電氣系統(tǒng)一個(gè)較大的電能消耗單元，運(yùn)行方案的不合理及綜合維護(hù)不到位等，都會(huì)致使其運(yùn)行低效，造成大量的電能浪費(fèi)。大量的發(fā)熱降低電機(jī)系統(tǒng)綜合使用壽命，基于此，在進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)采用高效可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的電氣控制方案。
�。�1）對(duì)于運(yùn)行工況偏離高效區(qū)的功率大、運(yùn)行時(shí)間較長的用電系統(tǒng)利用變頻調(diào)速控制方式改變傳統(tǒng)的繼電器控制方式，進(jìn)而進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電源輸入端電源頻率，利用對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)控讓整個(gè)電機(jī)拖拽系統(tǒng)的輸出與輸入達(dá)到平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
（2）交流電機(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級(jí)平滑調(diào)速，低速時(shí)機(jī)械特性比較硬，特別是晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。以上調(diào)速系統(tǒng)一方面使系統(tǒng)參數(shù)便于調(diào)整，另一方面接近于理想過渡，調(diào)整性能好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，起動(dòng)時(shí)間短，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，節(jié)能效果也很理想，應(yīng)當(dāng)推廣應(yīng)用。
�。�3）為達(dá)到電機(jī)的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)工況，可改變電機(jī)的動(dòng)容量，通過構(gòu)筑合理群控呼梯節(jié)能控制系統(tǒng)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行合理的調(diào)度分配管理，降低其系統(tǒng)能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
2.2水泵、風(fēng)機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)
（1）在滿足工藝情況下，盡量降低揚(yáng)程和流量。
�。�2）使用高效調(diào)速裝置，如變頻器、串級(jí)調(diào)速、液力耦合器、內(nèi)反饋調(diào)速器、電磁滑差調(diào)速器。
�。�3）降低電機(jī)的富裕容量，提高電機(jī)運(yùn)行效率，減少無功損耗。
�。�4）改造管路，減少阻力揚(yáng)程損失，減少水泵、風(fēng)機(jī)的'總揚(yáng)程和壓力。
�。�5）根據(jù)用戶的實(shí)際使用情況，對(duì)原有風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，改變風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，使風(fēng)機(jī)在高效區(qū)工作。
2.3配電線路的節(jié)能設(shè)計(jì)
在工業(yè)廠區(qū)的建設(shè)方面，配電線路承載著為設(shè)備輸送電力重?fù)?dān)，用電系統(tǒng)不僅存在因集膚效應(yīng)而產(chǎn)生的線損，還存在功率因素低下、諧波干擾電能質(zhì)量等問題。根據(jù)電力系統(tǒng)構(gòu)架和其他特點(diǎn)，充分考慮對(duì)現(xiàn)場實(shí)際情況實(shí)施諧波治理改造，安裝節(jié)電器、省電霸，對(duì)電源優(yōu)化處理，同時(shí)優(yōu)化用電系統(tǒng)。為了降低線路傳輸中的電能損耗，減小導(dǎo)線的電阻值極為重要，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行：
�。�1）導(dǎo)線材質(zhì)的選用方面，應(yīng)當(dāng)選電阻率非常小的材料，這樣有利于線路傳輸中的電能損耗的降低。
�。�2）縮短導(dǎo)線的長度，特別是在布線的時(shí)候盡量減少彎路。
（3）減小負(fù)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(dǎo)線，增加導(dǎo)線的橫截面積，使得線路傳輸過程中的電能損耗通過降低導(dǎo)線的電阻值而得到有效減少，完成節(jié)約電能的目標(biāo)。
2.4空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)
空氣濕度是造成被控參數(shù)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(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)方面，可設(shè)計(jì)為變風(fēng)控制系統(tǒng)，這樣可改變風(fēng)量的大小，卻不會(huì)改變風(fēng)的溫度。運(yùn)用時(shí)，根據(jù)室內(nèi)人數(shù)的變化而變化逆風(fēng)的轉(zhuǎn)速，使得送入房間的風(fēng)量不會(huì)出現(xiàn)太大的波動(dòng)，始終控制在參數(shù)之內(nèi)。另外，在變風(fēng)量的末端采用風(fēng)機(jī)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(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)控制，在不同需求下，根據(jù)傳感器監(jiān)控的得出的參數(shù)指標(biāo)，進(jìn)行風(fēng)轉(zhuǎn)速的改變，這樣就不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)的過載現(xiàn)象，也在一定程度上減少了維護(hù)的費(fèi)用。
2.5照明設(shè)施的節(jié)能設(shè)計(jì)
廠區(qū)照明設(shè)施的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)重點(diǎn)考慮到工業(yè)生產(chǎn)對(duì)光照的需求，如進(jìn)行光源強(qiáng)度的合理設(shè)置，避免工業(yè)廠區(qū)因太追求照明條件而造成的能源浪費(fèi)情況。在設(shè)計(jì)時(shí)的燈具選擇方面，首先應(yīng)保證燈具的配光曲線在深、廣照方面趨于平衡，使其發(fā)揮最佳的照明效果，促進(jìn)節(jié)能；此外，應(yīng)采用LED燈替代老式的照明裝置，LED燈是依靠半導(dǎo)體發(fā)光器件將電能直接轉(zhuǎn)化為光能的，剔除了一些中間轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，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(tǒng)的老式燈具頻繁閃爍的問題，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。
2.6弱電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
電氣自動(dòng)化工業(yè)廠區(qū)內(nèi)部布設(shè)安保系統(tǒng)對(duì)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展也有一定的積極意義，諸如入侵報(bào)警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及門禁系統(tǒng)等等，使用這些弱電系統(tǒng)，將其供電線路與其他設(shè)備的供電線路區(qū)分開來，采用節(jié)能效果良好的UPS不間斷電源，實(shí)現(xiàn)弱電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，可對(duì)工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)過程進(jìn)行有效監(jiān)督和管理，在降低能耗方面也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的效果，從而達(dá)到工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)的良好運(yùn)行。
電氣自動(dòng)化本科論文二
1.掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割技術(shù)
掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割可通過實(shí)時(shí)獲取截割頭空間位置坐標(biāo)、自動(dòng)截割導(dǎo)航和截割軌跡實(shí)時(shí)調(diào)整來完成，并利用數(shù)控加工技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)和傳感器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。掘進(jìn)機(jī)在巷道中的工作位置分為對(duì)心和偏心兩種狀態(tài)，處于后一種狀態(tài)時(shí)掘進(jìn)機(jī)受到不平衡傾覆力矩影響，振動(dòng)和噪聲都很大，故應(yīng)采用前一種狀態(tài)。通過合理設(shè)置截割斷面參數(shù)和切割軌跡參數(shù)確保截割頭按照預(yù)設(shè)軌跡完成截割。再利用DSP運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，以提高系統(tǒng)控制精度。例如截割斷面尺寸的確定，首先根據(jù)理論截割范圍，即以回轉(zhuǎn)臺(tái)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(nèi)，掘進(jìn)機(jī)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(shù)存于DSP內(nèi)，就能確定工作路線及工作循環(huán)次數(shù)。
2.掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)糾偏技術(shù)
掘進(jìn)機(jī)在完成截割落煤、裝煤和運(yùn)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(jī)沿巷道中心線前進(jìn)。掘進(jìn)機(jī)前行是否滿足設(shè)計(jì)要求，主要通過方向和位置進(jìn)行判別。判斷掘進(jìn)機(jī)方向的元件是三維電子羅盤儀，通過檢測掘進(jìn)機(jī)行進(jìn)方向與地磁正北方向的夾角，即可確定掘進(jìn)機(jī)中性線與巷道設(shè)計(jì)中心線角度偏差，再利用激光指示儀指向，可控制掘進(jìn)機(jī)沿設(shè)計(jì)目標(biāo)前進(jìn)。判斷掘進(jìn)機(jī)中性線與巷道設(shè)計(jì)中性線位置偏離的執(zhí)行元件是超聲波測距傳感器，左面設(shè)置2個(gè)，右面設(shè)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(biāo)之間的距離，再通過二軸傾角傳感器檢測機(jī)身與水平面之間的俯仰角以及機(jī)身側(cè)傾角控制掘進(jìn)機(jī)沿有利位置前進(jìn)。利用行走馬達(dá)、比例電磁閥及PLVC控制單元可調(diào)整掘進(jìn)機(jī)行進(jìn)方向和位置。
3.掘進(jìn)機(jī)煤巖識(shí)別技術(shù)
煤層和巖石硬度上的.差別反映在掘進(jìn)機(jī)截割負(fù)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(jī)的電流、旋轉(zhuǎn)油缸壓力、升降油缸壓力以致速度等參數(shù)都會(huì)發(fā)生改變，依據(jù)同一巷道截割不同層面下煤與巖石的參數(shù)值，就可以對(duì)煤、巖界面進(jìn)行判別。截割過程中底板、頂板和兩幫可依據(jù)這個(gè)原則進(jìn)行識(shí)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，這種情況下可通過控制電磁比例閥降低進(jìn)給速度繼續(xù)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(xiàn)煤層。
4.掘進(jìn)機(jī)監(jiān)控技術(shù)
掘進(jìn)作業(yè)過程中，通過對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可及時(shí)而準(zhǔn)確掌握工作面信息（如孔隙水壓力、掘進(jìn)速度等），再經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬，為工作人員作出合理決策創(chuàng)造條件。自動(dòng)監(jiān)測一般依靠上位機(jī)采集可編程控制器數(shù)據(jù)，再由組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)測，其功能包括參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、屏幕顯示等。上位機(jī)采用PC機(jī)，下位機(jī)采用現(xiàn)場從站和PLC控制系統(tǒng)。再利用相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、地表沉降量預(yù)測等功能。
5.掘錨一體化技術(shù)
傳統(tǒng)臨時(shí)支護(hù)施工采用“一掘一支”即掘進(jìn)與支護(hù)分開進(jìn)行的方法，嚴(yán)重影響綜掘效率，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作安全系數(shù)低。掘錨一體化技術(shù)就是在掘進(jìn)機(jī)上配套錨護(hù)裝置，不退機(jī)完成頂幫錨桿（錨索）支護(hù)。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(jī)自身的液壓系統(tǒng)，通過液壓閥切換到支護(hù)油路完成支護(hù)操作。支護(hù)完成后，再通過液壓閥切換到掘進(jìn)作業(yè)油路。支護(hù)操作不干擾掘進(jìn)作業(yè)，切換簡捷可靠。
6.運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)
一般在掘進(jìn)工作面工作室對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行集中控制，由控制器對(duì)掘進(jìn)機(jī)狀態(tài)、帶式輸送機(jī)電機(jī)開關(guān)、除塵風(fēng)機(jī)開關(guān)等信號(hào)進(jìn)行聯(lián)鎖控制，利用多功能終端采集輸送機(jī)機(jī)尾跑偏、堆煤、電機(jī)電流、溫度、速度等數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的控制模式，出現(xiàn)故障時(shí)控制器自動(dòng)作出包括急停、擴(kuò)音電話通知等控制功能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸自動(dòng)自動(dòng)化。
7.通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)
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(jié)，為了在地面就能及時(shí)準(zhǔn)確地了解各工作面的通風(fēng)狀況，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)。控制模式有多種，現(xiàn)舉一例說明。監(jiān)控系統(tǒng)分為地面集控中心、智能通風(fēng)控制子站、終端設(shè)備三個(gè)層級(jí)。地面集控中心作為控制系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)各工作面通風(fēng)設(shè)備相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理，并實(shí)時(shí)顯示工作面瓦斯?jié)舛确植夹畔⒁约巴L(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速信息。智能通風(fēng)控制子站由光纖交換機(jī)、隔爆光端機(jī)、PLC控制器等組成，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、通信和對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。終端設(shè)備用來采集工作面溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、瓦斯?jié)舛纫约巴L(fēng)機(jī)電壓、電流等信息，并根據(jù)智能通風(fēng)控制子站的指令控制通風(fēng)機(jī)開度或電機(jī)轉(zhuǎn)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(yán)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(xiàn)象，所以掘前要對(duì)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)過程對(duì)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(duì)提高掘進(jìn)效率和作業(yè)安全性是有幫助的。在掘進(jìn)機(jī)上安裝激光追蹤儀，距掘進(jìn)機(jī)一定距離的支架上安裝3D傳感器，再在控制柜內(nèi)設(shè)置PLC控制系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)定的探水距離和掘進(jìn)距離，每掘進(jìn)到設(shè)定距離掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)停止作業(yè)，探水并重啟掘進(jìn)程序后才能繼續(xù)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(xiàn)無人值守自動(dòng)排水，其原理是設(shè)計(jì)由隔爆型液位控制器、電極、低壓防爆開關(guān)和水泵組成的排水系統(tǒng)。電極用于探測液位，并始終沒于水中。當(dāng)水位達(dá)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(shè)置各種保護(hù)動(dòng)作和緊急情況下手動(dòng)操作功能，防止排干水后電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而損壞水泵。
9.結(jié)語
現(xiàn)代微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展成果，推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)與成套設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但是綜掘落后于綜采的不正常局面也亟待改變。近年來，許多煤礦與科研院校為此做出了努力。本文對(duì)此進(jìn)行總結(jié)和述評(píng)，希望有識(shí)之士從中可以獲得啟發(fā)和借鑒。
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