煤矿井下风扇自动调节装置的设计

摘  要

针对因通风机恒速云装而造成“一风吹”排放瓦斯，致使主巷道内，瓦斯浓度超限的问题，设计一种可根据巷道内瓦斯浓度值改变而自动调节通风机转速的隔爆兼本安型通风机自动转速自动调节装置，用于对煤矿井下巷道掘进过程中超限瓦斯的排放，从根本上解决了因“一风吹”而造成的瓦斯爆炸爆炸的事故隐患。采用SPWM变频技术、PLC技术研制而成的一种新型全自动瓦斯排放装置，主要用于控制煤矿井下掘进工作面局部风机，进而实现掘进工作面超限瓦斯的自控排放

关键词：局扇，瓦斯传感器，变频调速，PLC

目 录

第一章    概述 1

1.1煤矿井下有五大灾害 1

1.2矿井通风瓦斯事故在矿井安全事故中的比重 1

1.3瓦斯爆炸的危害性： 2

1.3.1 瓦斯爆炸后产生剧毒气体——一氧化碳。 2

1.3.2瓦斯爆炸后产生高温。 2

1.3.3瓦斯爆炸以后产生高压气体。 2

1.3.4瓦斯爆炸后，在爆炸地点．由于空气稀薄，温度急剧下降， 2

1.4局部通风机的发展状况 2

1.4.1国内外局扇发展情况 2

1.5交流变频调速的发展现状 4

1.6模糊控制概述 4

1.7 PLC可编程控制器的现状和发展 6

1.7.1可编程控制器的产生 6

1.7.2 PLC现状及发展趋势 6

1.7.3可编程控制器的发展方向 7

第二章   变频调速 9

2.1 变频调速的原理 9

2.2变压变频装置 10

2.2.1交－直－交变频器 10

2.2.2交－交变压变频装置 11

2.2.3电压源型变频器和电流源型变频 11

2.3正弦波脉宽调制（SPWM）变频器 12

第三章 PLC可编程技术 15

3.1PLC的产生与发展 15

3.2PLC控制的优越性 16

3.2.1PLC与继电器比较 16

3.2.2PLC与单片机控制系统比较 17

3.2.3PLC与计算机控制系统的比较 17

3.3 PLC的系统结构 17

3.3.1 PLC的基本工作原理 18

3.4PLC的组成和工作原理 19

3.4.1PLC的组成 19

3.4.2   PLC的工作原理 22

3.5PLC的技术指标 22

第四章 模糊控制的基本原理 24

4.1模糊控制的基本思想 24

4.2模糊控制系统的组成 24

4.3模糊控制的基本原理 25

4.3.1精确输入量的模糊化 26

4.3.2模糊规则形成和推理 26

4.3.3精确输出量的解模糊判决 28

4.4 模糊控制器设计的基本方法 29

4.4.1模糊控制器的结构设计 29

4.4.2模糊控制规则的设计 30

第五章   瓦斯传感器及其井下的布置 34

5.1传感器及其测量方法 34

5.2瓦斯传感器在巷道内的布置方式 35

5.2.1 　掘进工作面甲烷传感器的布置 35

5.2.2　掘进工作面回风流甲烷传感器的布置 35

5.2.3　回采工作面回风巷甲烷传感器的布置 36

第六章  井下风扇转速自动调节装置的系统设置 37

6.1局扇通风系统简介 37

6.1.1局扇自动调节装置的必要性 37

6.2局扇的模糊控制器设计 37

6.2.1 风扇转速自动调节系统要实现的功能 37

6.2.2模糊控制的步骤过程 38

6.3基于PLC的模糊控制变频设计 41

6.3.1.变频器调速系统 41

6.3.2.PLC，变频器与上位机的通信设计 42

总    结 50

致    谢 51

参考文件及资料 52