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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 礦山雜散電流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 單架空線式直流架線電機(jī)車(chē)作為目前礦井下主要的生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備被廣泛使用，而使用的結(jié)果使得井下的直流供電網(wǎng)絡(luò)形成了有害的雜散電流。因此礦井現(xiàn)場(chǎng)急需一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)雜散電流的裝置來(lái)檢測(cè)雜散電流的含量，以采取及時(shí)的處理措施。為此，我們研制開(kāi)發(fā)了這套礦山雜散電流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.1雜散電流的產(chǎn)生及其危害 在我國(guó)礦山中，單架空線直流架線式電機(jī)車(chē)作為井下重要的運(yùn)輸設(shè)備被廣泛的使用。在該網(wǎng)絡(luò)中將饋電線路架設(shè)在電機(jī)車(chē)上方，利用運(yùn)輸軌道兼作回流導(dǎo)體，但軌道與巷道底板之間無(wú)電氣絕緣，本應(yīng)全部經(jīng)鋼軌流回到變流所的電流將有一部分經(jīng)鋼軌流入大地，再經(jīng)大地流回牽引變流所。這部分不按規(guī)定通路流動(dòng)的電流（即不經(jīng)鋼軌流回牽引變流所的電流）稱(chēng)為雜散電流。 雜散電流的存在對(duì)井下工作人員的生命安全及生產(chǎn)設(shè)備的安全存在潛在的危害。其主要的危害表現(xiàn)為：1、雜散電流可能引起電雷管誤爆炸。當(dāng)軌道和巷道巖石或與巷道巖石相通的金屬物體（如管道、電纜外皮等）間的電位差達(dá)到1～１.５Ｖ時(shí)，如果電雷管兩根發(fā)爆導(dǎo)線中的一根與鋼軌接觸，另一根與巖石或其他金屬接觸，流過(guò)電雷管中的電流有可能超過(guò)９３ｍＡ，就會(huì)引爆電雷管，這種情況十分危險(xiǎn)。２、對(duì)電纜及管道的腐蝕。雜散電流將流經(jīng)與大地相通的金屬管道及電纜外皮等金屬導(dǎo)電體。在這些金屬導(dǎo)電體上也將形成陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)。由于井下的潮濕及酸性水的存在，因而會(huì)在金屬導(dǎo)體的陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生電解腐蝕現(xiàn)象。腐蝕作用的大小與雜散電流的大小及通過(guò)電流延續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)：１Ａ的雜散電流１年可腐蝕９.1kg鋼或10.3kg銅或33.3kg鉛。更重要的是金屬和電纜外皮的電腐蝕作用并不均勻。當(dāng)電纜外皮局部被蝕穿后，水分進(jìn)入電纜會(huì)使絕緣遭到破壞，并引發(fā)事故。3、對(duì)低壓檢漏繼電器的影響。使檢漏繼電器發(fā)生誤動(dòng)作。另外還可能引起瓦斯爆炸,造成煤倉(cāng)著火，影響井下通信系統(tǒng)等。 1.2雜散電流的當(dāng)前監(jiān)測(cè)手段及創(chuàng)新改進(jìn) 為解決以上問(wèn)題，研究礦井雜散電流的分布及其相應(yīng)的測(cè)量方法成為一個(gè)有利于煤礦安全的重要課題。通過(guò)對(duì)當(dāng)前礦山雜散電流監(jiān)測(cè)裝置的研究及使用情況分析發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)礦山中尚沒(méi)有實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雜散電流的儀器設(shè)備，現(xiàn)在的相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)手段和設(shè)備比較陳舊落后，現(xiàn)有儀表只是一些普通的指針式儀表，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定中，往往只能得出某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并不能反映雜散電流的實(shí)際變化情況，由于電機(jī)車(chē)是運(yùn)動(dòng)的，其產(chǎn)生的雜散電流也是變化的，所以測(cè)定工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。正因?yàn)槿绱嗽S多礦井不愿做該項(xiàng)工作，以至于不了解本礦井雜散電流的分布情況，這對(duì)礦井的安全生產(chǎn)埋下了重大隱患。所以抓緊研究一種能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雜散電流的儀器能方便的了解本礦井雜散電流的分布情況，避免事故的發(fā)生，所以本產(chǎn)品將會(huì)有很大的市場(chǎng)前景。 通過(guò)調(diào)研，我們進(jìn)一步明確了所研制的雜散電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄儀應(yīng)充分利用嵌入式微控制器的功能，整合了礦山雜散電流傳感器與記錄儀這兩種產(chǎn)品，集測(cè)量、記錄于一體，該產(chǎn)品不但具有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)信號(hào)輸出（4～20mA或200～1000Hz）,還具有RS232或RS485串行通訊接口，使該儀器一方面能與當(dāng)前常用的礦山監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，另一方面又可以方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的：?jiǎn)渭芸站€式直流架線電機(jī)車(chē)作為目前礦井下主要的生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備被廣泛使用，而使用的結(jié)果使得井下的直流供電網(wǎng)絡(luò)形成了有害的雜散電流。因此礦井現(xiàn)場(chǎng)急需一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)雜散電流的裝置來(lái)檢測(cè)雜散電流的含量，以采取及時(shí)的處理措施。為此，我們研制開(kāi)發(fā)了這套礦山雜散電流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。 創(chuàng)新點(diǎn)：采用當(dāng)前流行的嵌入式技術(shù)等為平臺(tái)，整臺(tái)儀器的集成度高、功能強(qiáng)大；開(kāi)發(fā)了一套完整的雜散電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄軟件與數(shù)據(jù)處理分析軟件，具有標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)輸出信號(hào)，可與當(dāng)前的礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；設(shè)置的RS232或RS485串行通訊接口可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。 技術(shù)關(guān)鍵：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用與接口技術(shù)、電流傳感器技術(shù)、軟件系統(tǒng)綜合開(kāi)發(fā)技術(shù)、人機(jī)接口設(shè)計(jì)技術(shù)。 主要的技術(shù)指標(biāo)：1）雜散電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄儀的檢測(cè)電流量程為直流0～1200mA；具有液晶顯示及數(shù)據(jù)通信接口，連續(xù)工作不小于24小時(shí)。 2）雜散電流數(shù)據(jù)處理分析軟件基于Windows操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，具有數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)處理、圖表打印輸出功能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該作品整合了礦山雜散電流傳感器與記錄儀這兩種產(chǎn)品，集測(cè)量、記錄于一體，量程可自動(dòng)切換，整個(gè)儀器集成度高，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，可以將監(jiān)測(cè)的雜散電流按照設(shè)定的標(biāo)度經(jīng)過(guò)DAC電路或光電隔離電路轉(zhuǎn)化為4～２0mA或200～1000Hz的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，以便和當(dāng)前常用礦山檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)將計(jì)算出的雜散電流數(shù)值保存在快速擦寫(xiě)存貯器中并送中文液晶顯示模塊實(shí)時(shí)顯示。具有的串行通訊接口可將所有采集到的數(shù)據(jù)用數(shù)字通信的方式傳到計(jì)算機(jī)中，以便進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在系統(tǒng)掉電后數(shù)據(jù)仍然能夠保持。 目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的該類(lèi)產(chǎn)品只能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)靜態(tài)測(cè)量，設(shè)備落后不能反應(yīng)雜散電流的實(shí)際變化情況。并且不具備數(shù)據(jù)處理和記錄的功能，無(wú)法與礦山檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，也無(wú)法與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。在實(shí)際測(cè)量時(shí)存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力的現(xiàn)象，且測(cè)量誤差大。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 目前國(guó)內(nèi)礦山中尚沒(méi)有實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)雜散電流，相關(guān)的監(jiān)測(cè)手段比較落后。本儀器的研制成功將極大的改善上述狀況?？梢允沟V井對(duì)雜散電流進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)的了解礦井雜散電流的分布情況。為礦山的安全生產(chǎn)排除重大隱患。 使用本作品時(shí)只需要在安全場(chǎng)所完成設(shè)置，在礦井內(nèi)通電即可進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，使用簡(jiǎn)單方便。 本作品有兩種設(shè)備，一種是完全封閉防爆式的，屏幕設(shè)置在儀器內(nèi)部，適用于環(huán)境惡劣的礦井巷道中雜散電流的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；另一種是半封閉屏幕可見(jiàn)式的，適用于一般環(huán)境的雜散電流的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。 如果此產(chǎn)品投入市場(chǎng)，將會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。按照每臺(tái)售價(jià)4000元，稅前利潤(rùn)率30%，每年銷(xiāo)售500臺(tái)計(jì)算，該產(chǎn)品的產(chǎn)值為200萬(wàn)元，稅前利潤(rùn)為60萬(wàn)，市場(chǎng)效益很明顯。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 通過(guò)對(duì)當(dāng)前礦山雜散電流監(jiān)測(cè)裝置的研究及使用情況分析發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)礦山中尚沒(méi)有實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雜散電流的儀器設(shè)備，同時(shí)國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的科技人員對(duì)類(lèi)似課題的研究只是停留在理論階段，并沒(méi)有開(kāi)發(fā)出實(shí)際可用的設(shè)備。而當(dāng)前實(shí)地應(yīng)用的相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)手段和設(shè)備比較陳舊落后，現(xiàn)有儀表只是一些普通的指針式儀表，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定中，往往只能得出某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并不能反映雜散電流的實(shí)際變化情況。由于電機(jī)車(chē)是運(yùn)動(dòng)的，其產(chǎn)生的雜散電流也是變化的，所以只有對(duì)雜散電流實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)才能了解本礦井的雜散電流分布情況，指針式儀表不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求。 因此一種能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雜散電流的儀器可以方便的了解本礦井雜散電流的分布情況，避免事故的發(fā)生，所以本產(chǎn)品將會(huì)有很大的市場(chǎng)前景。同時(shí)該儀器的開(kāi)發(fā)可對(duì)我國(guó)的礦山安全生產(chǎn)提供一定的技術(shù)支持，對(duì)提高礦山的自動(dòng)化檢測(cè)水平有很好的幫助。
