矿用空气压缩机智能监测监控系统的设计与实现

摘要

矿用空气压缩机是矿山企业不可或缺的设备之一，它主要用来通过输送高压气体，为矿山工人使用的风动工具，例如风镐、风钻等提供动力。但是，矿山的施工现场对高压气体的需求量并不是固定的，矿山一线的空压机控制系统技术也相对落后，相应的监控设备不完善，所以矿用空压机组常常在运行的过程中产生故障，这也直接或者间接导致了生产常常的无法正常进行，因为生产用气的正常需求的得不到有效的保障。同时，效率低、耗能大、控制方式落后，自动化程度低等问题也一直长久的存在于大部分空压机组中。特别是矿山所使用的大型空压机，24小时不间断工作几乎是常态，但是其中空载或轻载运行的比例相当大。所以一方面要改变空压机控制方式，另一方面要提高空压机的效率并在同时降低空压机组整体的能耗。
　　本文以山东黄金焦家金矿“空气压缩机智能监测监控系统”为选题背景，详细分析了空压机组智能监测监控系统设计的基本原理及方法，本系统监测监控部分由Rsview组态软件和GE PLC程序设计软件进行实现。监控部分由多个组态界面构成，通过本系统，工作人员可以非常方便的掌握空压机整体的状态以及各台空压机的的详细参数，在监测监控系统系统还可以通过调整相应的参数，从而优化输出，提高系统的能效，降低系统运行的故障率。
　　同时，本次系统升级改造项目成功在传统的监测监控系统中添加了模糊控制的策略，其大致的原理如下:首先根据总风管压力的偏差额变化率推出PID整定的三个系数（P、Ti、Td），再通过这三个系数、压力偏差和变化率推出控制增量，之后我们将这个推出来的增量代入智能寻优策略，系统就可以结合变频器输出频率和控制增量，得到空压机需要运行的数量和方式，在此基础上，再参考其他几个数据，就可以进行模糊控制的计算，最终得到空压机启停机器的具体编码以及系统需要对变频器进行调整的变化量，然后采用系统计算出来的数据对系统进行自动控制，整个系统就通过这种方式完成了对空压机进行的有效智能轮序运行控制，并根据施工的现场的用风量及时的对供风管道压力进行有效地调节，从而最大限度的降低对能源的消耗和对空压机的损耗。
　　山东黄金焦家金矿空压机监测监控系统自投入运行以来，系统整体运行平稳，总供风管路压力在小范围波动基本保持稳定，各个空压机运行时间较为均匀，系统能够根据每台空压机的具体状况及时的调整运行状态，空压机空载运行的情况大大减少，空压机由工频改为变频控制后启动平稳，对电网的冲击明显减小，大大提高了该矿山供气系统的稳定性，减小了能耗，实现了安全生产，提高了生产效率，为焦家金矿带来了很好的经济效益。

目录

声明

符号说明

摘要

第一章 绪论

1．1 引盲

1．2 空气压缩机监测监控技术研究现状

1．3 课题研究的目的和意义

1．3．2 课题研究的意义

1．4 课题研究内容

第二章 矿用空气压缩机组智能监测监控系统方案设计

2．1 焦家金矿空压机原控制系统的概况

2．2 监测监控系统设计的目的和原则

2．3 监测监控系统总体设计方案

2．4 监测监控系统通信网络设计

2．5 监测监控系统的硬件设计

2．5．1 电路设计

2．5．2 PLC的选型设计

2．5．3 变频器的选型

2．6 监测监控系统软件设计

2．6．1 上位机软件设计

2．6．2 PLC控制程序设计

2．7 小结

第三章 矿用空压机组控制策略设计

3．1 引言

3．2 模糊控制策略和设计方法的基本原理

3．3 基于模糊PID的空压机控制系统组成

3．4 模糊PID控制器设计

第四章 基于模糊控制的寻优策略设计

4．1 寻优策略总体设计

4．2 空压机启动数量及控制方式

4．3 空气压缩机运行规则

4．4 空压机智能寻优策略实现

4．4．1 定速空气压缩机组寻优控制

4．4．2 非定速空压机组的智能寻优策略

4．5 MATLAB软件仿真结果分析

第五章 空压机监测监控系统运行分析

第六章 总结与展望

6．1 工程总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢