冻结站制冷系统自动控制设计

摘要

目前，煤炭这种不可再生能源日益趋于短缺，浅地层的煤炭开挖已经趋于枯竭，深层矿井的开凿成为现在开始研究和探索的焦点，因此，进一步加快了冻结施工技术在深厚冲积层中的广泛应用。但是，随着冻结施工时穿过深厚冲积层的厚度以及井筒深度的增加，对该项技术则提出了更高的要求。虽然深井冻结法凿井的基本理论，工程作业的规范要求，井壁构建的改善以及强化冻结等诸多方面都取得较大的进步，但是依然还有很多问题亟需解决，包括大量的能源浪费，较低的自动化控制水平，工程事故频繁等。
　　本课题针对矿井井筒的冻结工程设计了冻结站制冷系统的自动控制，内容包括盐水循环系统中盐水泵的变频调速自动控制，氨循环系统中螺杆压缩机的自动优化控制和盐水流量与温度的模糊解耦控制。不仅实现了冻结站制冷系统的远程监控，提高了系统的自动化水平，而且还实现了盐水流量和温度的独立控制。最后结合理论与实测数据的计算对本文所设计的自动控制系统的节能情况作出了比较和分析，结果表明该控制系统具有较好的节能效果，运行成本也显著降低。
　　利用盐水泵的变频调速自动控制法实现了盐水循环系统中盐水流量的自动控制，并结合实测数据的计算分析得出该方法具有较好的节能效果。通过对螺杆压缩机的自动优化控制，可以相对准确的控制压缩机的工作台数，从而减少电能消耗，降低系统运行的经济成本;压缩机的故障率下降，工作年限得到延长。采用盐水流量与温度的模糊解耦控制法，在无需对两者搭建精确数学模型的前提下，把两个具有强耦合的变量转变成了两个相互独立的控制变量，并通过MATLAB软件进行了仿真试验。在文章的结尾总结了本文所完成的工作，并结合系统设计中的不足，对未来的工作进行了展望。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 冻结法凿井概述

1．2 国内外研究现状与应用实例

1．3 课题介绍

1．3．1 研究内容和意义

1．3．2 文章结构安排

1．4 本章小结

2 冻结站制冷系统结构

2．1 制冷系统组成

2．1．1 盐水循环系统

2．1．2 氨循环系统

2．1．3 冷却水循环

2．2 制冷系统主要设备

2．2．1 盐水泵

2．2．2 螺杆压缩机

2．2．3 冷凝器

2．2．4 蒸发器

2．2．5 冻结器

2．3 本章小结

3 冻结站制冷系统自动控制的设计

3．1 盐水泵变频调速自动控制系统

3．1．1 盐水泵的供水特性

3．1．2 盐水泵变频调速原理

3．1．3 盐水泵变频调速自动控制系统的设计

3．2 螺杆压缩机组自动优化控制系统

3．2．1 螺杆压缩机组的自动优化控制

3．3 系统组网监控的运行效果

3．3．1 系统组态监控效果

3．4 本章小结

4 系统控制算法

4．1 模糊解耦控制原理

4．1．1 模糊控制基本原理

4．1．2 解耦控制基本原理

4．2 盐水流量与温度的模糊解耦控制器设计

4．2．1 盐水流量与温度的耦合关系

4．2．2 盐水流量与温度的模糊解耦控制模型

4．2．3 模糊控制器的设计

4．2．4 解耦控制器的设计

4．3 盐水流量与温度的模糊解耦仿真

4．4 本草小结

5 冻结站制冷系统自动控制的节能计算

5．1 盐水泵变频调速系统节能计算

5．1．1 理论节能计算

5．1．2 实测数据节能计算

5．2 螺杆压缩机组自动优化控制节能计算

5．3 本章小结

6 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果