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矿井主提升设备是矿山大型设备之一,在矿山生产中占有特别重要的地位。在提升设备运转中,要求其具有安全性、可靠性和经济性。矿井提升设备主要有提升容器、提升钢丝绳、提升机(包括拖动控制系统)、井架(或井塔)、天轮及装卸载设备等,其是矿山生产的咽喉,其运行安全性直接影响着矿山的生产能力和人员、设备的安全。目前,我国各类矿山企业由于提升机故障发生的重大事故很多,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与预警领域。
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。设备监测技术能为设备安全运行提供保障,所以主提升设备监测与控制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等关键大型设备的运行状态监测技术和安全预警技术,提升大冶铁矿安全监测系统的技术水平。
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安全监测系统性能监测参数的选择;第二,性能监测传感器的选型与布置方法;第三,主提升安全监测系统硬件的选型;第四,主提升安全监测系统软件的开发。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、研究的主要内容与技术路线三个方面的内容。首先介绍了矿山开采是我国安全生产风险较高的行业,重特大事故时有发生,安全生产形势相当严峻。在这种背景下,矿山提升安全监测系统的研究是刻不容缓的。
第二章介绍了安全监测技术的相关内容。安全监测技术是一门多学科交叉的技术科学,涉及的内容非常广泛。安全监测技术从字面上的理解就是通过测量与监控的手段达到系统安全的目的的技术理论。本章主要介绍了安全监测的目的、任务、意义、技术发展概况及其内容。安全监测技术内容主要包括传感器技术、数据采集技术与信号处理技术,安全监测的目的就是确保设备的安全运行,预防和消除事故隐患、避免事故发生,其任务是监测设备的运行状态,判断其是否正常,进行安全预测和诊断,指导设备的管理和维修。因此,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。
第三章主要对大冶铁矿主提升系统安全监测对象和监测参数进行了选择,进而详细设计了大冶主提升安全监测系统的硬件设计。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,因此,需要根据矿山企业和现场作业环境选择传感器、信号调理器、数据采集卡等。
第四章主要完成了大冶主提升安全监测系统的软件设计。系统采用了MCGS6.2组态软件、VisualBasic6.0和SQL Server2000作为软件系统的开发工具,同时选择了基于Windows98、WindowsNT4.0(sp3)及其以上版本的视窗操作系统的软件应用平台。本文在介绍了MCGS组态软件的基础上,逐步完成了在MCGS组态环境下构造大冶主提升安全监测系统的过程,其中包括:工程整体规划、工程建立、构造实时数据库、组态用户窗口、组态主控窗口、组态设备窗口、组态运行策略、组态结果检查和工程测试。
第四章介绍了大冶主提升安全监测系统的软件设计。系统采用了MCGS6.2组态软件、VisualBasic6.0和SQL Server2000作为软件系统的开发工具,同时选择了基于Windows98、WindowsNT4.0(sp3)及其以上版本的视窗操作系统的软件应用平台。本论文采用MCGS6.2组态软件作为开发工具研发主提升安全监测系统模块,在介绍了MCGS组态软件的基础上,逐步完成了在MCGS组态环境下构造大冶主提升安全监测系统的过程,其中包括:工程整体规划、工程建立、构造实时数据库、组态用户窗口、组态主控窗口、组态设备窗口、组态运行策略、组态结果检查和工程测试。
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安全监测系统软件的应用测试。
总的来说,该安全监测系统的研制开发是成功的。大冶铁矿主提升安全监测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。