基本信息
- 項目名稱：
- 礦山雜散電流動態(tài)監(jiān)測裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 單架空線式直流架線電機車作為目前礦井下主要的生產運輸設備被廣泛使用，而使用的結果使得井下的直流供電網絡形成了有害的雜散電流。因此礦井現場急需一種能夠實時監(jiān)測雜散電流的裝置來檢測雜散電流的含量，以采取及時的處理措施。為此，我們研制開發(fā)了這套礦山雜散電流動態(tài)監(jiān)測裝置。
- 詳細介紹：
- 1.1雜散電流的產生及其危害 在我國礦山中，單架空線直流架線式電機車作為井下重要的運輸設備被廣泛的使用。在該網絡中將饋電線路架設在電機車上方，利用運輸軌道兼作回流導體，但軌道與巷道底板之間無電氣絕緣，本應全部經鋼軌流回到變流所的電流將有一部分經鋼軌流入大地，再經大地流回牽引變流所。這部分不按規(guī)定通路流動的電流（即不經鋼軌流回牽引變流所的電流）稱為雜散電流。 雜散電流的存在對井下工作人員的生命安全及生產設備的安全存在潛在的危害。其主要的危害表現為：1、雜散電流可能引起電雷管誤爆炸。當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）間的電位差達到1～１.５Ｖ時，如果電雷管兩根發(fā)爆導線中的一根與鋼軌接觸，另一根與巖石或其他金屬接觸，流過電雷管中的電流有可能超過９３ｍＡ，就會引爆電雷管，這種情況十分危險。２、對電纜及管道的腐蝕。雜散電流將流經與大地相通的金屬管道及電纜外皮等金屬導電體。在這些金屬導電體上也將形成陽極區(qū)和陰極區(qū)。由于井下的潮濕及酸性水的存在，因而會在金屬導體的陽極區(qū)產生電解腐蝕現象。腐蝕作用的大小與雜散電流的大小及通過電流延續(xù)時間的長短有關。據有關資料統(tǒng)計：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。當電纜外皮局部被蝕穿后，水分進入電纜會使絕緣遭到破壞，并引發(fā)事故。3、對低壓檢漏繼電器的影響。使檢漏繼電器發(fā)生誤動作。另外還可能引起瓦斯爆炸,造成煤倉著火，影響井下通信系統(tǒng)等。 1.2雜散電流的當前監(jiān)測手段及創(chuàng)新改進 為解決以上問題，研究礦井雜散電流的分布及其相應的測量方法成為一個有利于煤礦安全的重要課題。通過對當前礦山雜散電流監(jiān)測裝置的研究及使用情況分析發(fā)現，目前國內礦山中尚沒有實現動態(tài)監(jiān)測雜散電流的儀器設備，現在的相關監(jiān)測技術手段和設備比較陳舊落后，現有儀表只是一些普通的指針式儀表，在現場測定中，往往只能得出某個時間點的數據，并不能反映雜散電流的實際變化情況，由于電機車是運動的，其產生的雜散電流也是變化的，所以測定工作費時費力。正因為如此許多礦井不愿做該項工作，以至于不了解本礦井雜散電流的分布情況，這對礦井的安全生產埋下了重大隱患。所以抓緊研究一種能動態(tài)監(jiān)測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，所以本產品將會有很大的市場前景。 通過調研，我們進一步明確了所研制的雜散電流自動監(jiān)測記錄儀應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品，集測量、記錄于一體，該產品不但具有標準工業(yè)信號輸出（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前常用的礦山監(jiān)測系統(tǒng)聯網，另一方面又可以方便地與計算機進行數據通訊。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 發(fā)明目的：單架空線式直流架線電機車作為目前礦井下主要的生產運輸設備被廣泛使用，而使用的結果使得井下的直流供電網絡形成了有害的雜散電流。因此礦井現場急需一種能夠實時監(jiān)測雜散電流的裝置來檢測雜散電流的含量，以采取及時的處理措施。為此，我們研制開發(fā)了這套礦山雜散電流動態(tài)監(jiān)測裝置。 創(chuàng)新點：采用當前流行的嵌入式技術等為平臺，整臺儀器的集成度高、功能強大；開發(fā)了一套完整的雜散電流自動監(jiān)測記錄軟件與數據處理分析軟件，具有標準的工業(yè)輸出信號，可與當前的礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)聯網；設置的RS232或RS485串行通訊接口可與計算機進行通訊。 技術關鍵：單片機應用與接口技術、電流傳感器技術、軟件系統(tǒng)綜合開發(fā)技術、人機接口設計技術。 主要的技術指標：1）雜散電流自動監(jiān)測記錄儀的檢測電流量程為直流0～1200mA；具有液晶顯示及數據通信接口，連續(xù)工作不小于24小時。 2）雜散電流數據處理分析軟件基于Windows操作系統(tǒng)的開發(fā)，具有數據讀取、數據處理、圖表打印輸出功能。
科學性、先進性
- 該作品整合了礦山雜散電流傳感器與記錄儀這兩種產品，集測量、記錄于一體，量程可自動切換，整個儀器集成度高，具有實時監(jiān)測的功能，可以將監(jiān)測的雜散電流按照設定的標度經過DAC電路或光電隔離電路轉化為4～２0mA或200～1000Hz的工業(yè)標準信號，以便和當前常用礦山檢測系統(tǒng)聯網。同時將計算出的雜散電流數值保存在快速擦寫存貯器中并送中文液晶顯示模塊實時顯示。具有的串行通訊接口可將所有采集到的數據用數字通信的方式傳到計算機中，以便進行進一步的處理。在系統(tǒng)掉電后數據仍然能夠保持。 目前市場上銷售的該類產品只能進行現場靜態(tài)測量，設備落后不能反應雜散電流的實際變化情況。并且不具備數據處理和記錄的功能，無法與礦山檢測系統(tǒng)聯網，也無法與計算機進行通信。在實際測量時存在費時費力的現象，且測量誤差大。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 目前國內礦山中尚沒有實現動態(tài)地監(jiān)測雜散電流，相關的監(jiān)測手段比較落后。本儀器的研制成功將極大的改善上述狀況?？梢允沟V井對雜散電流進行實時的動態(tài)監(jiān)測，及時的了解礦井雜散電流的分布情況。為礦山的安全生產排除重大隱患。 使用本作品時只需要在安全場所完成設置，在礦井內通電即可進行自動監(jiān)測，使用簡單方便。 本作品有兩種設備，一種是完全封閉防爆式的，屏幕設置在儀器內部，適用于環(huán)境惡劣的礦井巷道中雜散電流的動態(tài)監(jiān)測；另一種是半封閉屏幕可見式的，適用于一般環(huán)境的雜散電流的動態(tài)監(jiān)測。 如果此產品投入市場，將會帶來很大的經濟效益。按照每臺售價4000元，稅前利潤率30%，每年銷售500臺計算，該產品的產值為200萬元，稅前利潤為60萬，市場效益很明顯。
同類課題研究水平概述
- 通過對當前礦山雜散電流監(jiān)測裝置的研究及使用情況分析發(fā)現，目前國內礦山中尚沒有實現動態(tài)監(jiān)測雜散電流的儀器設備，同時國內外相關領域的科技人員對類似課題的研究只是停留在理論階段，并沒有開發(fā)出實際可用的設備。而當前實地應用的相關監(jiān)測技術手段和設備比較陳舊落后，現有儀表只是一些普通的指針式儀表，在現場測定中，往往只能得出某個時間點的數據，并不能反映雜散電流的實際變化情況。由于電機車是運動的，其產生的雜散電流也是變化的，所以只有對雜散電流實行動態(tài)監(jiān)測才能了解本礦井的雜散電流分布情況，指針式儀表不能滿足實時監(jiān)測的需求。 因此一種能動態(tài)監(jiān)測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，所以本產品將會有很大的市場前景。同時該儀器的開發(fā)可對我國的礦山安全生產提供一定的技術支持，對提高礦山的自動化檢測水平有很好的幫助。
