风电混合动力在煤矿压风系统中的应用研究

【摘要】：针对不可再生资源的濒临枯竭和对风能开发利用的不足，本文设计了一套风电混合动力压风系统，将风能直接应用于煤矿生产中，探索出一条风能开发利用的新道路。 该系统以风力机为主要动力源，电动机作为辅助设备，带动矿井压风机工作。当风力足够、风力机能够带动压风机正常工作时，电动机处于备用状态；当风力不足时，启动电动机，带动压风机工作，产生所需的压缩气体，而后将其存储，供各种风动设备使用，极大地节约了能源。 该系统以西门子公司的PLC-200作为控制核心，对系统的每一个重要环节的信息进行采集、分析和处理，并发出相应的动作指令，来控制机器设备的启停、阀类的开关、开关的通断及故障指示灯和蜂鸣器的工作情况等，使整个压风系统得以流畅、稳定的运转。系统选用威纶MT6070iH2触摸屏作为显示和输入设备，操作员可对现场参数预设值及各类输出设备的状态进行在线修改和调整，使系统的效率和灵活性大大增强。 不仅如此，该系统还利用上位机上的WinCC组态软件，对现场的工作过程和重要参数进行实时监控，以便工作人员可以对异常情况做出准确、及时地判断，确保了整个工作过程的安全性。 最后，将装有WinCC的上位机与PLC-200连接，完成通讯，并对系统进行调试，通过仿真实验对该系统的各项功能、可行性和稳定性加以测试。经测试，该系统运行稳定。而且该压风系统具有自动化程度高，安全性好，运行成本低，维护容易，无噪音，无污染等优点，经过日后不断的完善，必有广阔的前景。 【关键词】：风电混合动力 压风系统 PLC 监控 组态
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD441
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题的背景与意义10-11
• 1.2 相关领域研究现状与趋势11-13
• 1.2.1 风能的开发利用与研究现状11-12
• 1.2.2 风电混合动力技术的研究现状与成果12
• 1.2.3 煤矿压风监控系统的研究现状与趋势12-13
• 1.3 课题的主要研究内容13-15
• 2 风电混合动力压风系统的构架与控制方案的确定15-24
• 2.1 压风阶段控制方案的确定15-18
• 2.1.1 风力机控制过程分析15-16
• 2.1.2 矿井压风机工作过程分析16-17
• 2.1.3 压风阶段构架与控制方案的确定17-18
• 2.2 净化阶段控制方案的确定18-20
• 2.3 存储阶段控制方案的确定20-22
• 2.4 系统总体架构与研究22-24
• 3 风电混合动力压风系统硬件设计24-44
• 3.1 机械部分硬件设计24-28
• 3.1.1 风动设备技术参数分析24-26
• 3.1.2 压风机技术参数分析与具体型号的确立26
• 3.1.3 风力机与电动机技术参数分析与具体型号的确立26-27
• 3.1.4 储能装置容积分析与计算27-28
• 3.2 PLC 选型28-33
• 3.2.1 I/O 点数及存储器容量估算28-31
• 3.2.2 PLC 各模块型号选择分析31-33
• 3.3 I/O 端口分配与连接33-37
• 3.4 模拟量信号的采集与处理37-40
• 3.4.1 电压信号采集与处理37-38
• 3.4.2 电流信号采集与处理38
• 3.4.3 温度信号采集与处理38-39
• 3.4.4 压力信号采集与处理39
• 3.4.5 电源电路设计39-40
• 3.5 PLC 通讯方式的选择与通讯接口电路设计40-42
• 3.6 人机界面开发42-44
• 4 风电混合动力压风系统软件设计44-59
• 4.1 系统主程序设计44-45
• 4.2 系统初始化45-46
• 4.3 压风与净化阶段软件流程与程序设计46-51
• 4.3.1 风力机控制过程软件设计46-48
• 4.3.2 电动机控制过程软件设计48-49
• 4.3.3 净化阶段软件设计49-51
• 4.4 存储阶段软件流程与程序设计51-54
• 4.4.1 气体输入过程软件设计51-52
• 4.4.2 气体输出过程软件设计52-54
• 4.5 模拟量信号的采集与处理54-58
• 4.5.1 压力信号的采集54-57
• 4.5.2 压力信号的处理57-58
• 4.6 通讯部分软件设计58-59
• 5 压风监控系统组态与仿真59-64
• 5.1 压风监控系统组态界面开发59-60
• 5.2 调试与仿真60-64
• 6 总结与展望64-65
• 参考文献65-67
• 作者简历67-69
• 学位论文数据集69-70

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