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(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(yán)重影響，應(yīng)當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機進行改造，改變風(fēng)機的氣動性能，使風(fēng)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?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，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(dāng)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(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，特別是在布線的時候盡量減少彎路。

　�。�3）減小負(fù)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(biāo)。

　　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(fēng)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(fēng)控制系統(tǒng)，這樣可改變風(fēng)量的大小，卻不會改變風(fēng)的溫度。運用時，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)量不會出現(xiàn)太大的波動，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)機代替風(fēng)閥的形式，使得風(fēng)量的需求可及時反饋給風(fēng)機，實現(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)，進行風(fēng)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(biāo)、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(biāo)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(biāo)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(fù)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(zhǔn)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(yán)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(fēng)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(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)

　　掘進工作面通風(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準(zhǔn)確地了解各工作面的通風(fēng)狀況，并進行實時監(jiān)控，需要應(yīng)用自動化控制技術(shù)�？刂颇Ｊ接卸喾N，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)備三個層級。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，并實時顯示工作面瓦斯?jié)舛确植夹畔⒁约巴�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，可以進行數(shù)據(jù)采集、通信和對通風(fēng)機進行控制。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�風(fēng)機電壓、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(yán)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(dāng)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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