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社会经济的飞速发展,对能源的需求日益增大。矿产资源作为一种重要的基础能源,在社会经济发展中起着举足轻重的作用。因此,矿产资源能否安全开发,也就成了影响社会飞速发展的重要因素。目前,我国各类矿山企业由于提升机故障产生的重大事故很多,这些事故都造成了巨大的经济损失和人员伤亡。根据分析显示,矿山事故频发的重要技术原因之一就是现代化的监测技术还没有成功的应用到矿山安全生产监测领域。
大冶铁矿是我国重要的大型铁矿之一,开采出的铁矿石主要供应武汉钢铁基地,其安全生产不容忽视。抓好安全生产工作,必然成为大冶铁矿生产经营活动的重中之重。设备监测与预警技术能为设备安全运行提供保障,所以对主提升设备安全监测与预警技术的研究被提到安全生产日程上来。因此,需要针对大冶铁矿的实际情况和特点,研究适用于大冶铁矿主提升设备等关键大型设备的运行状态监测与预警技术,提升大冶铁矿安全监测与预警系统的技术水平。
历年来,各国对矿井提升机的安全问题极为重视,对矿井提升设备的安全性提出了极严格的要求,要求对运转使用的提升机定期进行技术测试,从而可以为设备的安全运行提供保障。目前,提升系统的实时监测技术已经发展得比较成熟,而通用工业监控组态软件的出现为提升系统的实时监测提供了一种实用的工具,因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题,使用户能根据自己的控制对象和控制目的任意组态,完成最终的工程。为了能实时监测和显示现场设备的运行状况,方便地修改画面、参数和所监控的对象,现场监控一般都采用工业监控组态软件,以期获得最大的灵活性,满足现场工作的需要。本论文的研究主要是运用安全监控理论及技术和工控组态软件开发一套针对大冶铁矿的主提升设备安全监测系统,并在其JKM-2.25/4(Ⅱ)型多绳提升系统上进行应用,用来进行实时工况监测。
本论文依托国家十一五科技支撑计划子课题《非煤矿山主提升设备安全监测与控制技术研究》的推广试验项目《大冶铁矿主提升设备安全监测与控制技术研究》,研究内容主要包括:第一,完成大冶铁矿主提升设备安全监测系统性能监测参数的选择；第二,完成监测传感器的选型与布置方法;第三,主提升设备安全监测与预警系统硬件的选型；第四,主提升安全监测与预警系统软件的开发。在研究工作的技术路径上也采取遵循系统需求分析、自顶向下的系统设计、自底向上的系统实现及软件工程的步骤。
论文结合大冶铁矿的现场情况,研究适用于大冶铁矿主提升设备的安全监测与预警系统,能够从本质上提高大冶铁矿主提升设备运行的安全性,提升大冶铁矿主提升系统的安全监测管理水平。论文主要由五个部分组成:
第一章主要介绍了本论文的研究背景、国内外研究现状与发展趋势和论文研究的主要内容和技术路线。首先介绍了了我国大部分矿山企业对矿井提升机都采用的是预防维修的方法,但由于生产的发展,工矿企业希望能够根据设备运行状态的好坏及时地安排设备的维修处理工作,实现设备的预知维修的目的。在这种背景下,研究矿山主提升设备安全监测系统是刻不容缓的。
第二章首先介绍了开发设计矿井主提升设备安全监测与预警系统的基本原理,重点介绍了安全监测技术的相关内容,包括安全监测的目的、任务和发展状况,并详细介绍了传感器技术、数据采集技术、信号处理技术和干扰抑制技术。开展安全监测技术研究,全面提高我国安全监测的科学技术水平,对有效减少事故隐患,预防和控制重特大事故的发生,遏制群死群伤,防止重大经济损失,保障国家经济与社会的可持续发展,都具有重大现实意义。再次介绍了矿井主提升设备的基本构成,并采用故障树分析法和故障类型及影响分析方法分别对矿井提升机制动系统、减速系统、钢丝绳、天轮、提升容器、主轴、卷筒的设备的故障进行了分析,并总结出各种类型故障发生的原因及处理的方法,为开发矿井主提升设备安全监测与预警系统提供了支撑。
第三章主要是对主提升设备安全监测与预警系统进行了整体设计。首先对比了离线监测和在线监测的优缺点,确定了对矿井主提升设备进行实时监测的方法。然后根据上一章中对矿井提升系统各组成部分的常见故障及处理方法,确定了以表征矿井提升机的制动系统的主要性能参数为系统主要监测参数。最后按照系统工程的原理对系统的总体结构和整体功能进行了设计,明确了系统应该具有的功能。
第四章对系统的硬件和软件系统进行了选型。首先根据系统硬件选择原则选取了系统的监测设备(传感器、数据采集卡和工控机等)。硬件系统则是给监控软件提供设备运行信息的基础,硬件系统是否技术先进可靠、抗干扰能力强,是保证整个监测系统能否正常运行的关键。然后按照软件工程的思想,选择了适宜于本系统的相关软件(MCGS组态软件、VB6.0和SQL Server2000)作为本系统软件的开发工具,实现了系统软件的通信和调用。
第五章主要是将研制的大冶铁矿主提升安全监测系统在大冶铁矿JKM-2.25/4(Ⅱ)型多绳提升系统上进行试点应用,主要包括硬件设备的现场安装和系统的应用分析。
总的来说,该系统的研制开发是成功的。大冶铁矿主提升设备安全监测与预警系统实现了对主提升系统主要参数实时监测的目的,一旦发现异常情况,立即采取有效的控制措施,控制事故的发生,有效地确保了设备的安全运行,大大提高了大冶铁矿主提升系统运行的管理水平,保障了矿山的安全生产,取得了良好的经济效益和社会效益。