基于PLC空压机组节能恒压供气控制系统的设计

输入
处理 当发生故障时 系统发出声光报
警
控制程序设计
控制程序主要有系统初始化 调压控制 故障
处理三部分组成 系统初始化主要负责
内部
初始化和管网压力设定 并启动变频器运行 调压
控制和故障处理前面已分析 这里不再详述 软件
用梯形图编程 其流程图如图 所示
图 控制流程图
系统功能
系统有手动和自动两种控制方式 手动方式是 在自动工作方式发生故障时 为用户应急设置的一 种工作方式 自动方式是正常供气状态下的工作方 式 在该方式下 一切管网的不同供气要求都将在 系统的有效控制中 该方式的主要功能有
在
磁极对数不变的前提下 改变电源频率 就可实现
异步机的无级调速 而又由空压机的运行特性可
知 风量与转速一次方成正比 风压与转速二次方
成正比 轴功率与转速三次方成正比 因此 系统可
根据井下用风大小变频降速 降低空压机功耗 实
现节能目的
故障处理
系统故障处理主要有 断水 超温 断油和超压
故障 这些信号均为开关量 可通过输入模块直接
工频状态 则
提示系统增加一台工频运行的
空压机 在大范围调压 提高管网压力 如此往复直
至最后一台空压机的压力合适 正常运行为止 当
检测到管网压力过高时 检查变频器运行状
态 如已运行在频率低限
则命令系统依次
停工频运行的空压机 直至压力合适
节能控制
系统节能是通过变频器控制空压机的转速来
达到的 根据异步机转速公式
明显的宏观断裂带形成 此时对应的载荷即为矿柱
的极限承载能力 在下节中我们将研究极限承载能
力与统计平均强度之间的关系
第四阶段 第
步 失稳破坏阶段 此时
矿柱的承载能力已超过极限承载能力 虽然本程序
模拟的是准静态模型而无法模拟出岩石的抛射现
象 可大量微破裂的出现仍可看成是岩爆的一个明
显特征 由图 可见 到第 步 已出现明显的剪
力学与实践
上接第 页
结语
系统已用于徐矿集团义安煤矿空压机控制系 统的改造 克服了老系统存在的弊端 现场运行表 明 系统响应速度快 精度高 且稳定性好 可靠性 高 节能效果显著 能够保证长期稳定工作 取得了 良好的社会 经济效益
参考文献
江秀汉 李萍 薄保中 可编程控制器原理及应用
西安
西安电子科技大学出版社
载荷步 载荷系数 破裂单元数 破裂单元总数
载荷步 载荷系数 破裂单元数 破裂单元总数
通过比较可得如下简单结论 四个 内直角 对 矿柱弹塑性破裂过程几乎没有什么影响 可见矿柱 破裂原因主要来自于拉应力和由于材质的不均匀 造成的不均匀应力场
结束语
应用
对矿柱的变形与破坏过程进
行了数值模拟研究 通过数值模拟分析 把矿柱的
计算而得的理想承载能力要小得多 因为是平面
应变状态 所以我们考虑的是单位厚度上的载荷
关于应力集中问题的比较研究
在上节我们选取的矿柱计算模型中 有四个 内直角 选取的是尖角 本节拟将其改为 圆角 看看应力集中问题对矿柱的破坏过程有没有影响
各载荷步上破裂的单元数和破裂单元总数列 在表 中
表 载荷步破裂单元数
徐矿集团义安煤矿空压机组有三台异步电机
驱动的空压机和两台同步驱动的空压机组成 它担
负着全矿动力用风的供风任务 其能否安全高效运
行直接影响着煤矿生产能力的发挥和经济效益的
提高 然而 其控制空压机起停的电控装置仍采用
五 六十年代的继电器 接触器控制装置 其不仅机
械触点多 接线复杂 可靠性低 功耗高和机械冲击
文章编号
基于
空压机组节能恒压供气控制系统的设计
汤中于 金双林 严俭祝 左树勋 蒋曙光
中国矿业大学 江苏 徐州
摘 要 针对徐矿集团义安煤矿空压机组控制系统存在的弊端 提出了基于
控制系统的技术改造方案设计 介绍了该系统的组成 工作原理和功能
关键词
节能 恒压 变频器 空压机组
中图分类号
文献标识码
空压机组节能恒压供气
引证文献(1条)
1.解凯.田俊珍 组合电器集中供气系统问题分析及改造[期刊论文]-河北电力技术 2007(4)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ksylydbgl200304038.aspx
参考文献(2条) 1.胡崇岳 现代交流调速技术 1998 2.江秀汉;李萍;薄保中 可编程控制器原理及应用 1999
本文读者也读过(10条) 1. 张瑞惜.ZHANG Rui-xi 变频恒压供气系统的开发[期刊论文]-机电工程技术2009,38(8) 2. 汤中于.廖红梅 空压机组节能恒压供气控制系统[期刊论文]-煤炭科学技术2003,31(5) 3. 宋钢.安瑞科.SONG Gang.AN Rui-ke 基于PLC与内置PID变频器的恒压供气系统研究[期刊论文]-装备制造技 术2010(8) 4. 谷为民.李天昕.GU Wei-min.LI Tian-xin 水解酸化-接触氧化处理造纸中段废水[期刊论文]-中国造纸 2005,24(3) 5. 冉翔.RAN Xiang 变频调速技术在恒压供气系统中的应用[期刊论文]-电气传动自动化2009,31(6) 6. 马邕文.张继兵.万金泉.MA Yong-wen.ZHANG Ji-bing.WAN Jin-quan 水解酸化-接触氧化处理制浆中段废水 [期刊论文]-中国造纸2007,26(11) 7. 曲新.杜文娟.刘圭群.Qu Xin.DU Wen-juan.LIU Gui-qun 用PLC实现热媒炉自动控制[期刊论文]-管道技术 与设备2008(2) 8. 赵丙镇.王丽平.许勇刚 高速PLC技术及其应用[会议论文]-2000 9. 武俐明.苏勋家.侯根良.刘小勇 基于PLC的裂纹检测系统的设计与实现[会议论文]-2008 10. 张晓燕.李璐.Zhang Xiaoyan.Li Lu 基于PLC的粗格栅机全方位监控方案[期刊论文]-自动化仪表 2006,27(7)
胡崇岳 现代交流调速技术
北京 机械工业出版社
矿山压力与顶板管理
基于PLC空压机组节能恒压供气控制系统的设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
汤中于， 金双林， 严俭祝， 左树勋， 蒋ห้องสมุดไป่ตู้光 中国矿业大学,江苏,徐州,221008
矿山压力与顶板管理 GROUND PRESSURE AND STRATA CONTROL 2003,20(4) 1次
能有效的延长空压机组机电设备使用寿 命 全部空压机均用变频器进行软启软停 系统电 气及机械冲击很小 对于几台主空压机的运行遵循 先开先停 先停先开工作机会均等原则进行选择工 作 能有效延长每台空压机的使用寿命
矿山压力与顶板管理
下转第
于矿柱的亚稳定变形阶段
第三阶段 即第 步 失稳破坏出现 此时生
发射数达到高峰 从破坏状态图上可清楚地看到有
成 可编程控制器为本系统的逻辑控制部件 是整
个控制系统的核心部分 选用了日本三菱公司的产
品 型号为
其输入输出模块均为继
电器型节点 非常适合本系统的控制需要 变频器
为无级调节空压机电机速度的部件 是系统的传动
部分 选用了台湾普传公司的产品 该变频器采用
模块 可大大降低电机高频噪声 减少对电
网的污染 同时也能降低空压机电机温升 系统构
弹塑性破裂过程划分为四个阶段 稳定变形阶段
亚稳定变形阶段 失稳破坏出现 失稳破坏阶段 同
时研究了极限承载能力与统计平均强度之间的关
系 最后探讨了应力集中的影响问题
通过研究 不仅获得了一些有价值的结论 而
且证明了
可以应用于简单工程岩体的弹
塑性破裂过程分析
参考文献
唐春安 矿柱破坏过程及声发射频率的数值模拟 煤炭学 报 宋力 林韵梅 非匀质材料弹塑性破裂过程数值模拟研究
合 我们在充分调研基础上 设计了以 可编程
控制器为核心 大功率变频器作为传动装置的空压
机组节能恒压供气控制系统技术改造方案 实践证
明 该方案是成功的 现就 基于
空压机组节
能恒压供气控制系统 的组成 工作原理和功能等
作一介绍
系统构成及工作原理
系统构成
本系统主要由可编程控制器 大功率变频器
专家调节器 压力传感器以及部分低压电器组
大 而且由于空压机组以恒速运行 无法根据井下
用风量大小改变运行工况 所以气压难以恒定 供
气质量不高 造成了大量的能耗浪费 近年来 可编
程控制器
以其可靠性高 功能完善 组合灵
活 编程简单以及功耗低等许多独特优点 已被广
泛地应用于国民经济的各个控制领域 尤其适合于
抗干扰强 可靠性高和机械设备启停频繁的工业场
或提高当前机组的供气量 在小范围内稳压 其余
空压机当前机组由
人机对话系统通过继电
器 交流接触器控制装置 自动启 停工频运行 在
大范围内满足管网压力的需要 从而达到了系统既
保持管网压力的恒定 满足生产的需要 又节约能
源的目的
恒压与节能控制过程
恒压控制
系统恒压控制是通过变频调压和增减当前空
压机运行的台数来实现的 系统启动后 压力传感
裂带上 也是高应力区
统计平均强度与极限承载能力的关系
任何一个承受载荷的工程结构 人们很关心它
的极限承载能力
由上节分析可见 到第 步 矿柱出现失稳破
坏 这时的承载能力可以规定为极限承载能力 由
计算结果整理可得出该矿柱的极限承载能力为
按照统计平均强度
可得出
显然
说明由于我们考虑了材料的非均质
性 使得矿柱的 实际 承载能力比由统计平均强度
用户可根据现场实际需要任意设定管网 压力 系统会自动改变变频器的输出频率 自动加 减空压机的运行个数 从而达到维持设定气压的恒 定目的
实现了空压机的综合保护功能 系统能够 自动监测外部温度 油压 循环水的变化 以及系统 内电机温度 电流等参数的变化 并根据不同情况 发出报警信号和自动停车 实现了设备的综合保护 功能
器把当前管网压力转换成
电流信号送给
与设定值比较 如发现压力偏低或偏高
一方面向
发出调压申请 另一方面则通过
控制算法计算出调节量送给变频器 当
接到调压信号后 如是压力偏低信号
先检查
变频器运行状态 如没有运行在工频状态 则
命令变频器加速运行 提高系统供气量 这就是变
频调压 满足系统小范围稳压 如变频器已运行在
成如图 所示
图 系统框图
收稿日期 作者简介 汤中于
工程师 主要从事单片机应用系统的开发与研究工作
矿山压力与顶板管理
工作原理
系统采用闭环控制 启动前 工矿企业根据生
产情况 把生产所需的管网压力通过 设定给
系统 启动后 系统以管网压力作为反馈 把同时工
作的空压机分成两组 在计算机
控制下 由
变频调速器控制其中一台异步空压机的转速 降低
切破坏现象
还应指出的是 在矿柱变形与破裂过程中 尤
其是在第 步出现失稳破坏之前 微破裂始终只
在顶 底板之间两个楔形区域之外的区域中发生
而很少在接近顶 底板处的两个区楔形区域发生
这是因为在这一区域内的岩石主要处于三维应力
状态的缘故 这已被现场现测和实验室岩样试验所
证明
由图 可见 在破裂单元集中区形成的宏观断