電氣自動化本科論文
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電氣自動化本科論文一
1新時期工業(yè)廠區(qū)電氣自動化節(jié)能設(shè)計的重要性
資源能源危機已成為當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)濟增長模式一定程度上加重了我國的資源能源危機，進而出現(xiàn)了環(huán)境公害事件和溫室效應(yīng)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發(fā)展造成的嚴重影響，應(yīng)當不斷改善粗放型的經(jīng)濟增長方式，在生產(chǎn)生活活動中實施有效的節(jié)能減排對策，通過一系列的措施減少對資源的浪費，并通過對有限資源的合理高效利用來實現(xiàn)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化節(jié)能設(shè)計，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)與自然資源的和諧發(fā)展，已成為了新時期人們關(guān)注的焦點，電氣自動化節(jié)能設(shè)計已成為節(jié)能降耗的主力軍。
2企業(yè)設(shè)備自動化節(jié)能設(shè)計
2.1電機運行中的節(jié)能設(shè)計
電機拖拽系統(tǒng)是電氣系統(tǒng)一個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(tǒng)綜合使用壽命，基于此，在進行電機運行的節(jié)能設(shè)計時應(yīng)當采用高效可靠、節(jié)能經(jīng)濟的電氣控制方案。
（1）對于運行工況偏離高效區(qū)的功率大、運行時間較長的用電系統(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，進而進行動態(tài)調(diào)節(jié)電源輸入端電源頻率，利用對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)控讓整個電機拖拽系統(tǒng)的輸出與輸入達到平衡狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。
�。�2）交流電機串級調(diào)速實現(xiàn)電機無級平滑調(diào)速，低速時機械特性比較硬，特別是晶閘管低同步串級調(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，動態(tài)響應(yīng)快，起動時間短，系統(tǒng)抗干擾能力強，節(jié)能效果也很理想，應(yīng)當推廣應(yīng)用。
�。�3）為達到電機的最佳運轉(zhuǎn)工況，可改變電機的動容量，通過構(gòu)筑合理群控呼梯節(jié)能控制系統(tǒng)，對電機進行合理的調(diào)度分配管理，降低其系統(tǒng)能耗，達到節(jié)能降耗的目的。
2.2水泵、風機的節(jié)能設(shè)計
�。�1）在滿足工藝情況下，盡量降低揚程和流量。
�。�2）使用高效調(diào)速裝置，如變頻器、串級調(diào)速、液力耦合器、內(nèi)反饋調(diào)速器、電磁滑差調(diào)速器。
�。�3）降低電機的富裕容量，提高電機運行效率，減少無功損耗。
�。�4）改造管路，減少阻力揚程損失，減少水泵、風機的`總揚程和壓力。
�。�5）根據(jù)用戶的實際使用情況，對原有風機進行改造，改變風機的氣動性能，使風機在高效區(qū)工作。
2.3配電線路的節(jié)能設(shè)計
在工業(yè)廠區(qū)的建設(shè)方面，配電線路承載著為設(shè)備輸送電力重擔，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，充分考慮對現(xiàn)場實際情況實施諧波治理改造，安裝節(jié)電器、省電霸，對電源優(yōu)化處理，同時優(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)當從以下幾個方面來進行：
�。�1）導(dǎo)線材質(zhì)的選用方面，應(yīng)當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，特別是在布線的時候盡量減少彎路。
�。�3）減小負荷中心與變壓器的距離，進而縮短供電距離。
�。�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。
2.4空調(diào)節(jié)能設(shè)計
空氣濕度是造成被控參數(shù)變化的主要原因，加之風的大小會改變空氣濕度，在進行空調(diào)節(jié)能設(shè)計方面，可設(shè)計為變風控制系統(tǒng)，這樣可改變風量的大小，卻不會改變風的溫度。運用時，根據(jù)室內(nèi)人數(shù)的變化而變化逆風的轉(zhuǎn)速，使得送入房間的風量不會出現(xiàn)太大的波動，始終控制在參數(shù)之內(nèi)。另外，在變風量的末端采用風機代替風閥的形式，使得風量的需求可及時反饋給風機，實現(xiàn)風轉(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，進行風轉(zhuǎn)速的改變，這樣就不會出現(xiàn)系統(tǒng)的過載現(xiàn)象，也在一定程度上減少了維護的費用。
2.5照明設(shè)施的節(jié)能設(shè)計
廠區(qū)照明設(shè)施的設(shè)計方面，應(yīng)重點考慮到工業(yè)生產(chǎn)對光照的需求，如進行光源強度的合理設(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情況。在設(shè)計時的燈具選擇方面，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，且克服了傳統(tǒng)的老式燈具頻繁閃爍的問題，達到了節(jié)能減排的目的。
2.6弱電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
電氣自動化工業(yè)廠區(qū)內(nèi)部布設(shè)安保系統(tǒng)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(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，實現(xiàn)弱電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可對工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)過程進行有效監(jiān)督和管理，在降低能耗方面也實現(xiàn)了節(jié)能減排的效果，從而達到工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)的良好運行。
電氣自動化本科論文二
1.掘進機自動截割技術(shù)
掘進機自動截割可通過實時獲取截割頭空間位置坐標、自動截割導(dǎo)航和截割軌跡實時調(diào)整來完成，并利用數(shù)控加工技術(shù)、運動控制技術(shù)和傳感器技術(shù)來實現(xiàn)。掘進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)時掘進機受到不平衡傾覆力矩影響，振動和噪聲都很大，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運動控制器實現(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)臺為中心的切削球面在巷道橫斷面上的投影，也就是一個圓形，只要實際截割范圍在該圓形內(nèi)，掘進機都能在改變工作位置情況下完成一個工作循環(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.掘進機自動糾偏技術(shù)
掘進機在完成截割落煤、裝煤和運煤一個循環(huán)，進行下一個自動截割之前要進行自動糾偏操作，使掘進機沿巷道中心線前進。掘進機前行是否滿足設(shè)計要求，主要通過方向和位置進行判別。判斷掘進機方向的元件是三維電子羅盤儀，通過檢測掘進機行進方向與地磁正北方向的夾角，即可確定掘進機中性線與巷道設(shè)計中心線角度偏差，再利用激光指示儀指向，可控制掘進機沿設(shè)計目標前進。判斷掘進機中性線與巷道設(shè)計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，右面設(shè)置3個。利用超聲波回聲測距以及精確測量時差就能夠測出傳感器與目標之間的距離，再通過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(cè)傾角控制掘進機沿有利位置前進。利用行走馬達、比例電磁閥及PLVC控制單元可調(diào)整掘進機行進方向和位置。
3.掘進機煤巖識別技術(shù)
煤層和巖石硬度上的`差別反映在掘進機截割負荷的差異，具體到截割作業(yè)，截割煤層與截割巖層時截割電機的電流、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，就可以對煤、巖界面進行判別。截割過程中底板、頂板和兩幫可依據(jù)這個原則進行識別。例如沿底板截割時，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行水平截割嘗試，直至發(fā)現(xiàn)煤層。
4.掘進機監(jiān)控技術(shù)
掘進作業(yè)過程中，通過對施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，可及時而準確掌握工作面信息（如孔隙水壓力、掘進速度等），再經(jīng)過計算機模擬，為工作人員作出合理決策創(chuàng)造條件。自動監(jiān)測一般依靠上位機采集可編程控制器數(shù)據(jù)，再由組態(tài)軟件實現(xiàn)監(jiān)測，其功能包括參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)存儲與處理、屏幕顯示等。上位機采用PC機，下位機采用現(xiàn)場從站和PLC控制系統(tǒng)。再利用相關(guān)軟件實現(xiàn)人機交互、地表沉降量預(yù)測等功能。
5.掘錨一體化技術(shù)
傳統(tǒng)臨時支護施工采用“一掘一支”即掘進與支護分開進行的方法，嚴重影響綜掘效率，而且工人勞動強度大，操作安全系數(shù)低。掘錨一體化技術(shù)就是在掘進機上配套錨護裝置，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，利用掘進機自身的液壓系統(tǒng)，通過液壓閥切換到支護油路完成支護操作。支護完成后，再通過液壓閥切換到掘進作業(yè)油路。支護操作不干擾掘進作業(yè)，切換簡捷可靠。
6.運輸自動化技術(shù)
一般在掘進工作面工作室對輸送機進行集中控制，由控制器對掘進機狀態(tài)、帶式輸送機電機開關(guān)、除塵風機開關(guān)等信號進行聯(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(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的控制模式，出現(xiàn)故障時控制器自動作出包括急停、擴音電話通知等控制功能，實現(xiàn)運輸自動自動化。
7.通風監(jiān)控系統(tǒng)
掘進工作面通風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準確地了解各工作面的通風狀況，并進行實時監(jiān)控，需要應(yīng)用自動化控制技術(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、智能通風控制子站、終端設(shè)備三個層級。地面集控中心作為控制系統(tǒng)的核心，主要負責各工作面通風設(shè)備相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理，并實時顯示工作面瓦斯?jié)舛确植夹畔⒁约巴L風量、風速信息。智能通風控制子站由光纖交換機、隔爆光端機、PLC控制器等組成，可以進行數(shù)據(jù)采集、通信和對通風機進行控制。終端設(shè)備用來采集工作面溫度、風量、風速、瓦斯?jié)舛纫约巴L機電壓、電流等信息，并根據(jù)智能通風控制子站的指令控制通風機開度或電機轉(zhuǎn)速等。
8.自動探水、排水技術(shù)
透水事故是重大惡性事故，危害十分嚴重。在巷道掘進到斷層、裂隙、溶洞時可能發(fā)生突然大量涌水現(xiàn)象，所以掘前要對可能突水地段進行探測。探測之后，可以掘進一定距離，然后再進行探測和掘進。這個過程對生產(chǎn)效率影響較大，若能自動測距、自動啟停作業(yè)，對提高掘進效率和作業(yè)安全性是有幫助的。在掘進機上安裝激光追蹤儀，距掘進機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距離，每掘進到設(shè)定距離掘進機自動停止作業(yè)，探水并重啟掘進程序后才能繼續(xù)下一輪作業(yè)。這個技術(shù)可能算不上自動化程度很高的技術(shù)。下面這個例子可實現(xiàn)無人值守自動排水，其原理是設(shè)計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。當水位達到液位上限后，液位控制器動作，延時后自動啟動水泵抽水。同時設(shè)置各種保護動作和緊急情況下手動操作功能，防止排干水后電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)而損壞水泵。
9.結(jié)語
現(xiàn)代微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展成果，推動了機電一體化技術(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。本文對此進行總結(jié)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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