机械论文：井工矿山正压给水前置泵串级调速技术机械研究 - 公共管理 -.docx

机械论文：井工矿山正压给水前置泵串级调速技术机械研究 - 公共管理 - 机械论文：井工矿山正压给水前置泵串级调速技术机械研究 本文是一篇机械论文,本文针对矿井排水系统能耗大、效率低等问题通过分析离心泵串联工作特性以及前置泵串级调速节能原理，提出了正压给水前置泵串级调速方法搭建离心泵串级调速实验平台，开展了两台同型号离心泵串级正压给水前置泵变频调速实验和两台不同型号离心泵正压给水前置泵串级调速仿真实验以串级调速系统效率为优化目标，构建前置泵变频调速控制系统数学模型；利用 Matlab分转速下的最佳叶片数发现叶轮与叶片 7比 5 和 9 两种情况液体损失的能量减少，极大改善了离心泵的性能[15]第 2 章 离心泵串联运行特性及调速相关理论2.1 离心泵的串联工作特性2.1.1 两台同型号泵的串联运行图 2-1 为两台同型号泵串联运行工况，其中 H1（H2）为泵 1（泵 2）的特性曲线，H3 为两台泵串联运行时泵组的流量-扬程特性曲线，R 为管路特性曲线在管路特性不变的情况下，单泵运行时的工况点为 A，两台泵串联运行时的工况点为 B，泵组的扬程为BH ，串联后扬程和流量都增大，但两台离心泵串联后工况点的流量和扬程均小于单泵工况点的二倍，即........................2.2 离心泵调速相关理论目前，离心泵常用的流量调节方法主要有：一是调节管路上的排水阀门来改变管路特性曲线的节流调节；二是改变离心泵扬程特性曲线的变速调节。

2.2.1节流调速节流调速法就是通过改变管路上排水闸阀开度的大小来改变管路的阻力大小，从而改变管路的特性曲线，使得离心泵的工况点沿着流量-扬程特性曲线移动达到新的平衡，最终达到调节流量的目的这种调速方法是通过增大管路局部阻力来实现流量调节的，在工作过程中会增大能量的消耗，但由于此法操作简单，易于实现，所以应用较为广泛[37]流量的节流调节法如图 2-4 所示，H 为离心泵的流量-扬程特性曲线管路特性曲线为 R1 时，系统的工况点为 a 点，此时流量为 qva，当管路特性曲线由 R1 变为 R2、R3 时，系统的工况点沿流量-扬程特性曲线 H 由 a 点移动到 b 点、c 点，此时流量降低为 qvb、qvc在管路上额外消耗的扬程分别为 bb#39;、cc#39;，且有 cc#39; bb#39;，可见，随着排水闸阀开度的逐渐减小，在阀门上的损失会越来越大，不符合节能的目标 第 3 章 前置泵串级调速实验及仿真研究....................................... 173.1 搭建离心泵串级调速实验测试平台......................... 173.2 两台同型号离心泵变频调速实验............................. 18第 4 章 基于模糊 PID 自适应前置泵调速控制方法研究...........................394.1 矿井水仓涌水速率精准检测................................. 394.1.1 水仓有效容量与空仓量初步估算........................... 394.1.2 涌水速率的精准检测..................................... 40第 5 章 煤矿井下工业性试验.................................... 555.1 冀中能源峰峰集团孙庄矿概况................................. 555.2 主排水泵串级正压给水实验测试................................... 55第 5 章 煤矿井下工业性试验5.1 冀中能源峰峰集团孙庄矿概况孙庄矿隶属冀中能源峰峰集团，井田南北走向长约 8km，东西宽约 2.5km，总开采面积 15.3km2。

孙庄矿为水文地质条件极复杂型矿井，矿井涌水量较大，目前矿井的平均涌水量约为 21 m3min矿井具有完善的排水系统，井下共配备了五个泵房每个泵房安装 9 台排水泵，2 趟排水管路，其中4 台 MD280-43times;6 型离心泵作为日常排水，每台泵的额定排水量为 280m3h两台 MD450-60times;4 型离心泵作为紧急备用，在水仓水位达到警戒线后即将威胁到排水泵房时紧急开启，额定排水能力为 450 m316-10 型潜水泵，每台泵额定排水能力为 390 m3simulink模块，结合模糊 PID 自适应控制算法，对控制系统的动、静态特性进行仿真分析最后搭建了主排水泵串级正压给水实验测试平台，开展主排水泵地面性能试验和煤矿井下正压给水前置泵串级调速工业性实验总结得到以下研究成果及结论：（1）采用前置泵变频调速极大的提高了排水系统的运行效率，节能效果显著，值得推广.（2）通过理论计算与模拟仿真推导的前置泵调速方法得出的理论转速与实际转速最大相对误差不超过 3.575%，能够满足前置泵的调速需求，该调速方法具有很高的可行性与可靠性3）控制算法方面，完成了模糊 PID 自适应控制方案的设计，试验证明，自适应模糊控制方案达到了较高的性能指标，能够根据水仓液位偏差及偏差变化率自动调整前置泵转速，调速效果明显。

4）通过工业性试验验证了验证了前置泵变频调速控制方法的可行性与可靠性，能够有效的提高排水系统的运行效率和节能效果，具有很高的经济效益参考文献(略) 。