【正文】 ............................................................... 12 泵的性能介紹 .......................................................................................... 12 14Sh9A 型水泵介紹 ................................................................................ 13 異步電動(dòng)機(jī)的選型介紹 .................................................................................... 13 三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 .......................................................................... 13 三相異步電動(dòng)機(jī)的選型依據(jù) .................................................................. 14 變頻器選型 ........................................................................................................ 14 變頻器的各種分類 .................................................................................. 14 變頻器的基本結(jié)構(gòu)框圖 .......................................................................... 15 交 直 交變頻器主電路 ........................................................................... 16 變頻器的參數(shù)介紹 .................................................................................. 17 變頻器的選型及硬件配置 ...................................................................... 18 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ii 可編程控制器（ PLC） ..................................................................................... 19 可編程控制器的作用 .............................................................................. 19 可編程控制器的特點(diǎn) .............................................................................. 20 PLC 的基本結(jié)構(gòu)框圖 ............................................................................... 21 S7200 系統(tǒng)概述 ...................................................................................... 22 電磁流量傳感器 ................................................................................................ 23 冷凍站鹽水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 ............................................................ 24 結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明 .............................................................................................. 24 PLC 外部接線圖 ....................................................................................... 25 變頻 /工頻切換電路 ................................................................................. 27 4 系統(tǒng)軟件介紹 ............................................................................................................... 29 閉環(huán)控制與 PID 控制 ........................................................................................ 29 模擬量閉環(huán)控制的組成 .......................................................................... 29 變送器的選擇 .......................................................................................... 29 閉環(huán)控制反饋極性的確定 ...................................................................... 30 PID 控制的特點(diǎn)與原理 ...................................................................................... 30 PID 控制器參數(shù)的調(diào)節(jié) ............................................................................ 31 系統(tǒng)流程圖 ........................................................................................................ 32 結(jié)論 .................................................................................................................................. 35 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 36 致謝 .................................................................................................................................. 37 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 引言 煤礦凍結(jié)法鑿井是利用傳統(tǒng)的氨循環(huán)制冷 技術(shù)來(lái)完成的，其工藝過(guò)程包括凍結(jié)站安裝；鉆孔施工；井筒凍結(jié)核井筒掘砌四大內(nèi)容，其鑿井是屬高耗能技術(shù)，凍結(jié)過(guò)程中要耗費(fèi)大量的電能及水資源，長(zhǎng)期以來(lái)，由于人們?cè)谠O(shè)計(jì)、操作中忽視了節(jié)能問(wèn)題，僅僅在電能發(fā)面的浪費(fèi)就相當(dāng)嚴(yán)重。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如果在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中采取有效的措施，平均可節(jié)電 40%以上。某些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)模型及設(shè)計(jì)參數(shù)不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，是造成凍結(jié)站耗電嚴(yán)重的原因之一，所以凍結(jié)站的節(jié)能問(wèn)題已成為當(dāng)前不如忽視的大問(wèn)題。 凍結(jié)法鑿井是一種理論上和實(shí)踐上都比較成熟的特殊施工方法。世界主要產(chǎn)煤 國(guó)家都把凍結(jié)法作為在身后沖 積巖層和特大含水基巖中施工的一種安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的方法加以推廣。 凍結(jié)站三大循環(huán)系統(tǒng)中的水泵和壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備都是三相異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)系統(tǒng)的控制實(shí)際上就是對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。但目前各凍結(jié)施工單位根據(jù)凍結(jié)需要調(diào)節(jié)鹽水流量時(shí)，僅對(duì)閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，水泵拖動(dòng)電機(jī)仍處于恒轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，許多生產(chǎn)單位在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，容量選擇較大，系統(tǒng)匹配不合理，造成了大量的能源浪費(fèi)。因此，搞好鹽水泵的節(jié)能工作，對(duì)節(jié)能減排據(jù)有十分重要的意義。 隨著電力電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路發(fā)展，變頻器原來(lái)越多的被用于生產(chǎn)和生活當(dāng)中。采用變頻器直接控 制風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載成為了一種最科學(xué)的控制方法，利用變頻器內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定的風(fēng)壓、風(fēng)量，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力和風(fēng)量。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的 80％運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的 51。2％，去除機(jī)械損耗、電機(jī)銅、鐵損等影響，節(jié)能效率也接近 40％，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進(jìn)一步提高。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)大的電動(dòng)機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，減少電動(dòng)機(jī)故障率，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗。因此，大力推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，不僅是當(dāng)前煤礦節(jié)能 降耗的重要技術(shù)手段，而且也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的必然要求。 變頻調(diào)速在當(dāng)代社會(huì)具有重要的意義，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)，（ 1）它采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設(shè)備的故障率，有顯著的節(jié)能效果。（ 2）實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 (3)電機(jī)將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行，減少了噪聲對(duì)環(huán)境的影響； (4)具有過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能及聲光報(bào)警功能； 煤礦凍結(jié)法鑿井簡(jiǎn)介 凍結(jié) 法是在各種不穩(wěn)定的松散含水層或含水豐富的巖層中，采用人工制冷的方法，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 將 不穩(wěn)定的地層暫時(shí)變?yōu)榉€(wěn)定的地層，以利于地下下工程的施工。 凍結(jié)鑿井分為 鉆凍結(jié)孔 、 形成凍結(jié)壁 和 井筒掘砌 三大工序。 首先在井筒周圍打一定數(shù)量的凍結(jié)孔，孔內(nèi)安裝凍結(jié)器，凍結(jié)器由帶有底錐的凍結(jié)管和底部開口的供液管所組成。冷凍站的低溫鹽水（ 30℃左右）經(jīng)去路鹽水干管、配液圈到供液管底部，沿凍結(jié)管和供液管之間的環(huán)形空間上升到集液圈、回路鹽水干管至冷凍站的鹽水箱，形成鹽水循環(huán)。低溫鹽水在凍結(jié)管中沿環(huán)形空間流動(dòng)時(shí)，吸收其周圍巖層的熱量，使周圍巖層凍結(jié)，逐漸擴(kuò)展連成封閉的凍結(jié)圓筒（凍結(jié)壁）。隨著鹽水循環(huán)的進(jìn)行，凍結(jié)壁厚度逐漸增大，直到達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和強(qiáng)度為止（積極凍結(jié)）。然后進(jìn)行井筒的開挖和襯砌。在掘砌期間進(jìn)行維護(hù)凍結(jié)（消極凍結(jié)），直至井筒永久結(jié)構(gòu)完成停止凍結(jié)，煤礦凍結(jié)施工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。凍結(jié)法被應(yīng)用在各種不穩(wěn)定的松散含水層（如流砂層），以及含水豐富的裂隙巖層（或破碎帶）的地下施工中，但是當(dāng)?shù)叵滤}量較高或流速較大（流速＞ 17 103m/s）時(shí)不宜采用 1883 年德國(guó)工程師 F． H． Poetsch 在德國(guó)阿爾巴里礦，用凍結(jié)法開鑿了深度為 103m的井筒，獲得了凍結(jié)法鑿井的專利，之后該項(xiàng)技術(shù)傳播到世界上許多國(guó)家。 1955 年，我國(guó)用凍結(jié)法開鑿了開灤林西風(fēng)井，井筒凈直徑 5m凍結(jié)深度 105m，此后我國(guó)科技人員開始了凍結(jié)法鑿井技術(shù)的研究。近 50 年，取得了豐碩的研究成果，總共建了 430 余項(xiàng)凍結(jié)工程，包括 20 世紀(jì) 80 年代最大凍深 415m的淮南潘三東風(fēng)井和 90 年代最大凍深 435m的河南永夏礦區(qū)陳四樓副井。目前凍結(jié)法鑿井所通過(guò)的最厚表土層為山東濟(jì)西礦副井為 ，凍結(jié)深度 488m 我國(guó)凍結(jié)法鑿井技術(shù)已跨人世界先進(jìn)行列。國(guó)外在煤礦中凍結(jié)深度最深的是波蘭的盧布林 l 號(hào)井副井，成井 ，凍結(jié)深度 725m。凍結(jié)不穩(wěn)定的第三系和第四系地層，具有代 表性的是德國(guó)的 SophiaJacba 8 號(hào)井，凍結(jié)深度558m。凍結(jié)基巖與砂層、粘土互層，具有代表性的是前蘇聯(lián)的雅科夫鐵礦 2 號(hào)井，凍結(jié)深度 620m；近十年來(lái)，我國(guó)凍結(jié)鑿井技術(shù)發(fā)展很快，打鉆、凍結(jié)、掘砌設(shè)備和施工過(guò)程檢測(cè)控制技術(shù)有較大的發(fā)展，基礎(chǔ)理論也得到了不斷的提高，基本上解決了 500m深以內(nèi)的沖積層鑿井問(wèn)題。 凍結(jié)法的施工順序是在井筒周圍鉆若干凍結(jié)孔，孔內(nèi)安裝由供液管、回液管和底端封閉的凍結(jié)管組成的凍結(jié)器；地面冷凍站將制出的低溫媒劑循環(huán)輸送到凍結(jié)器內(nèi)，吸收地層的熱量，使含水層形成以凍結(jié)管為中心的凍結(jié)圓柱， 逐漸擴(kuò)大與相鄰的凍結(jié)圓柱連成封閉的凍結(jié)壁。凍結(jié)壁達(dá)設(shè)計(jì)厚度后，即可進(jìn)行井筒掘砌作業(yè)，直到順利穿過(guò)不穩(wěn)定地層為止。從凍結(jié)開始到凍結(jié)壁達(dá)到設(shè)計(jì)厚度的時(shí)間，稱積極凍結(jié)期。掘砌時(shí)期須部分供冷，維護(hù)凍結(jié)壁，稱為維護(hù)凍結(jié)期或消極凍結(jié)期。掘砌工作完成后，拆除冷凍站，拔出凍結(jié)管，充填凍結(jié)孔，凍結(jié)壁自然解凍，恢復(fù)地層初始狀態(tài)。凍結(jié)法建井施工系統(tǒng)由氨循環(huán)系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)、清水循環(huán)系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。氨循環(huán)系統(tǒng)流程：氣態(tài)氨經(jīng)低壓螺桿壓縮機(jī)壓縮一冷卻器降溫 (防止進(jìn)入高壓螺桿壓縮機(jī)時(shí)溫度過(guò)高 )一高壓