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如何节约能源,合理利用有限的资源越来越受到社会各界的关注,并且这个问题随着科技进步以及社会经济的发展越发明显。节约能源从眼前的利益来说有利于提高企业的经济效益,减少不必要的浪费,从长远的角度来讲是保护环境,为人类的后代造福。在煤矿生产中,矿井主通风机是煤矿的主要设备,其功率较大、昼夜运行、耗电量大,占全矿井总耗电量的30%,甚至更多。目前,我国地方煤矿的通风机普遍存在选型不当,富裕量过大;采用挡板调节风量,功率损耗大等问题,致使通风机出现运行效率低,大马拉小车,耗电量居高不下等不合理现象。如果在通风机节能方面不认真加以考虑,就会造成极大的能源浪费,增大煤矿生产成本,对提高效益极为不利。所以,煤矿通风机节能具有十分重要的意义。
本文的主要工作是对矿井通风机变频调速节能系统进行了结构设计,因为目前交流变频调速技术,已成为国内外公认的最理想、最有发展前途的电机调速方式。在此基础上,根据矿井主通风机通风的现场数据,运用先进的模糊模型辨识技术建立了较为精确的矿井通风机的数学模型,便于系统仿真。本文运用一种基于T-S模型的自适应神经模糊系统(ANFIS)模糊建模方法。该方法中输入输出之间的映射关系可用与神经网络结构相似的网络型结构来解释,即它是先通过输入隶属函数及其参数、然后再通过输出隶属函数及其参数,完成从输入到输出的映射。通过训练过程,可以改变与隶属函数相关的参数。
考虑到矿井主通风机变频调速节能系统的非线性、多耦合、多干扰,采用模糊控制与PID控制技术相结合的模糊自调整PID控制算法,对系统的瓦斯浓度进行控制。电流模拟量的偏差和偏差变化量,通过模糊控制器进行模糊推理,得出PID控制器的参数调整量,对PID的三个控制参数进行在线自整定,以适应矿井主通风机节能系统在不同工况下的工作要求。本文建立了PID控制器、模糊自整定PID控制器对变频系统进行仿真设计和分析,后者采用典型的三角形隶属函数。仿真结果说明通风量及时跟上瓦斯变化,具有调节及时、控制性能良好的优点。而且模糊自调整PID控制系统具有良好的静、动态特性,与常规PID控制比较在稳定性上有了很大的改善。结果证明模糊自整定PID控制器的可行性,可以实现更好的控制性能。
最后根据仿真结果,从矿井通风机变频调速节能系统中的各种节能指标分析节能效果。通过详细地计算,无论是直接经济指标还是环境效益指标都达到了良好的效果。