煤礦安全生產(chǎn)三維仿真庫通過使用最新三維動畫模擬技術制作,以影視動畫方式再現(xiàn)煤礦職工井上、井下作業(yè)過程和生活場景。“煤礦安全生產(chǎn)三維仿真庫之事故案例集一”高精度、高仿真性直觀展示最近幾年來煤礦職工井下生產(chǎn)過程中發(fā)生的機電事故(共7起)、頂板事故(共9起)、通風事故(共2起)、瓦斯事故(共4起)、水害事故(共5起),系統(tǒng)的總結了煤礦易發(fā)、常見事故的產(chǎn)生原因和發(fā)展規(guī)律,對如何遏制煤礦各類事故的發(fā)生提出了有效的防治對策。
煤礦安全生產(chǎn)三維仿真庫通過使用最新三維動畫模擬技術制作,以影視動畫方式再現(xiàn)煤礦職工井上、井下作業(yè)過程和生活場景。“煤礦安全生產(chǎn)三維仿真庫之事故案例集二”高精度、高仿真性直觀展示最近幾年來煤礦職工井下生產(chǎn)過程中發(fā)生的機電事故(共10起)、爆破及爆炸事故(共4起)、火災事故(共4起)、其他事故(共5起),系統(tǒng)的總結了煤礦易發(fā)、常見事故的產(chǎn)生原因和發(fā)展規(guī)律,對如何遏制煤礦備類事故的發(fā)生提出了有效的防治對策。
本片通過最鮮明的實例和最直觀的教育,來提高煤礦從業(yè)人員的安全生產(chǎn)意識,可作為煤礦企業(yè)區(qū)隊班組在班前、班后會上進行安全事故警示教育的生動視頻教材,也可作為煤礦安全培訓教學的課件使用。
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本書以郭屯選煤廠重介選煤工藝為背景,提出了重介懸浮液密度總體自動控制方案,根據(jù)重介懸浮液密度自動控制策略,在原有硬件的基礎上對傳感器、執(zhí)行器、PLC硬件、I/O地址以及PLC電氣設計圖等幾方面進行配置,利用Citect組態(tài)軟件進行監(jiān)控畫面的設計以及PLC方面的軟件設計,并對合介桶液位與其懸浮液密度進行解耦控制。
我國經(jīng)濟發(fā)展正進入“新常態(tài)”,經(jīng)濟增速放緩,經(jīng)濟結構調整持續(xù)推進,能源消費總量實施控制,環(huán)境保護要求不斷提高,國際煤炭行業(yè)競爭不斷加劇,我國煤炭工業(yè)發(fā)展面臨的形勢十分嚴峻。為此,潔凈煤技術日趨重要。選煤是潔凈煤技術的基礎,而重介選煤是我國選煤生產(chǎn)中的主要分選方式。
重介選煤技術是一種能夠在重介懸浮液中實現(xiàn)原煤分選的技術,原煤分選是基于阿基米德原理進行的。重介選煤技術不僅能夠處理大量原煤,而且能夠對原煤顆粒進行較大范圍的分選,對潔凈煤技術的發(fā)展以及煤炭結構的優(yōu)化具有重大的意義。目前,大多數(shù)選煤廠對重介懸浮液密度的控制仍采用手動控制,懸浮液密度的給定值也是由有經(jīng)驗的操作員進行給定。這樣不僅增加勞動成本,而且耗費了大量的時間和資源。
本書以郭屯選煤廠重介選煤工藝為背景,針對其結構特點,介紹了重介選煤的自動控制問題。全書突出理論結合實際的原則,首先,提出了重介懸浮液密度總體自動控制方案,對懸浮液密度采用經(jīng)典PID自動控制方式,密度給定值則應用神經(jīng)網(wǎng)絡進行預測給定,考慮到密度傳感器或電動執(zhí)行器可能發(fā)生故障情況,更進一步采用容錯PID控制結構。然后,設計實現(xiàn)重介懸浮液密度自動控制系統(tǒng)。根據(jù)重介懸浮液密度自動控制策略,在原有硬件的基礎上對傳感器、執(zhí)行器、PLC硬件等進行重新配置。利用Citect組態(tài)軟件進行監(jiān)控畫面的設計、控制算法的設計以及PLC方面的軟件設計。最后,對合介桶液位與其懸浮液密度進行解耦控制研究。在實際現(xiàn)場中,合介桶的液位不是很穩(wěn)定。為了讓液位盡量保持穩(wěn)定,對液位與密度之間的關系進行了分析,發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一定的耦合關系,設計并加入解耦控制器,對密度和液位同時進行解耦控制。仿真結果表明,加入解耦后,密度和液位控制效果比未解耦好,且能保持穩(wěn)定并滿足了正常生產(chǎn)的要求,該研究為重介選煤智能控制系統(tǒng)提供了一種新的思路。
全書共分7章,包括:概述,對課題的背景及重介選煤工藝參數(shù)自動控制的國內外研究情況做了簡要介紹;重介選煤工藝簡介,介紹重介選煤分選的基本原理以及工藝流程和主要設備,分析了影響重介旋流器的分選因素,提出了總體控制要求并給出總體控制方案設計和總體控制結構;重介懸浮液密度自動控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn),包括PLC硬件設計、I/O地址分配和PLC編程,以及電氣原理圖及接線圖等設計;重介懸浮液密度自動控制策略,首先設計了傳統(tǒng)PID控制器,接著考慮傳感器及執(zhí)行機構故障可能性設計了容錯PID控制器,最后給出應用BP神經(jīng)網(wǎng)絡解決密度智能給定的方法;重介懸浮液密度自動控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn),包括PLC程序和上位機人機界面程序的設計與實現(xiàn);重介懸浮液密度與液位解耦控制策略,對合介桶進行建模,分析液位與密度的耦合關系,?設計解耦控制策略并進行仿真研究;結論與展望,對全書內容進行總結,為更深入地研究此類課題提出展望。
李國輝主持了全書的撰寫工作,孫經(jīng)平參與了第2、第3、第5章的資料整理、方案設計以及實施等方面的工作,趙峻參與了第4章控制策略的設計與實現(xiàn)以及第6章對重介懸浮液密度與液位解耦控制策略的研究工作。
在本書的撰寫過程中,中國礦業(yè)大學郭西進教授給予著者多方面的指導并提出了許多寶貴的意見和建議,碩士生孔令燁、徐進霞等也為書稿的整理、出版做了出色的工作,在此表示衷心的感謝!
由于作者的學術水平和實踐經(jīng)驗有限,查閱的資料也不夠全面,書中難免有錯誤或欠妥之處,懇請專家和讀者批評指正。
作 者
2015年12月
1 概述…………………………………………………………… 1
1.1 課題來源……………………………………………… 1
1.2 課題背景……………………………………………… 1
1.3 重介選煤自動控制發(fā)展歷史及其國內外研究現(xiàn)狀… 3
1.4 本課題研究的主要內容……………………………… 6
1.5 內容安排……………………………………………… 7
2 重介選煤工藝簡介…………………………………………… 9
2.1 重介選煤工藝基本原理……………………………… 9
2.2 重介旋流器…………………………………………… 12
2.3 無壓三產(chǎn)品重介選煤工藝流程……………………… 20
2.4 重介懸浮液密度自動控制總體要求………………… 26
2.5 重介懸浮液密度自動控制總體方案設計…………… 27
2.6 郭屯選煤廠重介選煤控制系統(tǒng)總體結構…………… 28
2.7 本章小結……………………………………………… 29
3 重介懸浮液密度自動控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn)…………………… 31
3.1 重介懸浮液密度控制系統(tǒng)硬件簡介………………… 31
3.2 PLC硬件…………………………………………… 41
3.3 I/O地址……………………………………………… 45
3.4 UnityPro編程……………………………………… 47
3.5 選煤系統(tǒng)電氣設計…………………………………… 54
3.6 I/O模塊的接線圖…………………………………… 56
3.7 本章小結……………………………………………… 56
4 重介懸浮液密度自動控制策略……………………………… 58
4.1 重介懸浮液密度PID控制器的設計……………… 59
4.2 重介懸浮液密度PID容錯控制…………………… 66
4.3 重介懸浮液密度BP神經(jīng)網(wǎng)絡智能給定…………… 73
4.4 本章小結……………………………………………… 84
5 重介懸浮液密度自動控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)…………………… 85
5.1 PLC程序設計……………………………………… 85
5.2 上位機軟件設計……………………………………… 90
5.3 本章小結…………………………………………… 102
6 重介懸浮液密度與液位解耦控制策略…………………… 103
6.1 合介桶控制系統(tǒng)整體結構………………………… 103
6.2 合介桶控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立………………… 104
6.3 解耦控制原理……………………………………… 111
6.4 解耦控制策略……………………………………… 113
6.5 本章小結…………………………………………… 120
7 結論與展望………………………………………………… 121
7.1 主要工作與結論…………………………………… 121
7.2 展望………………………………………………… 122
參考文獻………………………………………………………… 124