Разработка элементов проекта автоматической системы контроля содержания метана в рудничной атмосфере

Введение
Обеспечение безопасности работников горнодобывающей промышленности является одним из основных проблем сегодня. В том числе обеспечение свежей и не опасной атмосферой является одним из них. Так как производительность труда не останавливается необходимой требованием для системы контроля аэрогазового состояния является непрерывный контроль атмосферы подземного рудника, точность измерения, своевременное срабатывание при предаварийной и аварийной ситуации.
Для обеспечения системы контроля непрерывной работой и точностью в промышленной среде широко применяются основные логические оборудования с помощью которых измеренные значения логический сравнивается с эталонными значениями и передает значение для мониторинга или выдает команду на определенные действия. В качестве логического оборудования применяются промышленные логические контроллеры. Для обеспечения точностью измерения в горнодобывающей промышленности высокоточные датчики измерения. При этом одной из основных проблем является обеспечения качества сигнала информации о состоянии.
Ответственность решаемых с помощью системы контроля аэрогазового состояния делает необходимым предъявление особенно жестких требований к надежности и устойчивости работы этих аппаратов, к стабильности их характеристик и точности измерения контролируемых параметров. Поэтому разработанные за последние годы аппараты резко усложнились, а количество выполняемых ими функций существенно возросло.
Основными измеряемыми параметрами является измерение скорости потока воздуха в подземном руднике и измерение концентрации воздуха, к котором предъявляется требования обеспечения качественным и точным измерением.
В процессе эксплуатации системы контроля аэрогазового состояния в подземном руднике выявились существенные недостатки, обусловленные как принципами, заложенными при проектировании приборов, так и несовершенством применения полной функционирования возможности системы контроля.
В выполненных исследованиях системы не учитывается также мониторинг и хранения информации, также оповещение работников при предаварийных значениях контролируемых параметров.
В недостаточной степени обеспечены непрерывный контроль концентрации вредных газов и скорость движения воздуха.
Перечисленные факторы и проблемы свидетельствуют об актуальности научно-технических задач, решаемых в диссертации, а разработка и внедрение комплекса технических решений по реализации систем контроля аэрогазового состояния позволит значительно поднять надежность и безопасность работы электротехнических комплексов.
Целью работы является анализ недостаток функционирующей системы контроля аэрогазового состояния и устранения недостатков путем модернизацией системы и увеличение области функционирования системы контроля. Указанная цель определяет следующие основные задачи диссертационной работы:
- провести анализ существующих недостатков в функционирующей системе;
- провести анализ режимов работы системы при различных изменениях контролируемых параметров;
- модернизация системы путем внедрение в систему различных датчиков- анализаторов, увеличение области функционирования системы на основе анализов недостаток.


1 Oбзop cyщecтвyющиx cpeдcтв измepeния кoнцeнтpaции мeтaнa в шaxтныx ycлoвияx.
Ha yгoльныx шaxтax нaшли шиpoкoe пpимeнeниe двa типa кoндyктoмeтpичecкиx гaзoaнaлизaтopoв: oдин – нa выcoкиe кoнцeнтpaции мeтaнa (0 - 100%) для ycтaнoвлeния дeгaзaций; дpyгoй – для кoнтpoля вoдopoдa в 6aтapeйныx ящикax шaxтныx aккyмyлятopныx элeктpoвoзoв.
Также весьма популяны нижеперчисленные варианты газоанализаторов
Aнaлизaтopы мeтaнa, ocнoвaнныe нa oптичecкиx мeтoдax измepeния кoнцeнтpaции мeтaнa в шaxтнoй aтмocфepe
Oптикo-aкycтичecкиe гaзoaнaлизaтopы
Гaзoaнaлизaтopы мeтaнa, ocнoвaнныe нa элeктpoxимичecкoм мeтoдe измepeния кoнцeнтpaции мeтaнa
Гaзoaнaлизaтopы мeтaнa, ocнoвaнныe нa xpoмaтoгpaфичecкoм мeтoдe измepeния кoнцeнтpaции мeтaнa в шaxтнoй aтмocфepe
Гaзoaнaлизaтopы, ocнoвaнныe нa вoздyшнo-кaнaльнoм cпocoбe измepeния кoнцeнтpaции мeтaнa в шaxтнoй aтмocфepe
Aнaлизaтopы мeтaнa, ocнoвaнныe нa тepмoкoндyктoмeтpичecкoм мeтoдe измepeния

2Анализ функционирующей системы контроля аэрогазового состояния в подземном руднике "Нурказган"
В настоящее время в подземном руднике "Нурказган" работает система контроля аэрогазового состояния. Так как в подземном руднике руда добывается путем буро взрывных работ, атмосфера в руднике является запыленной и опасной для жизни работников. И поэтому требования к системе контроля аэрогазового состояния высокие и жесткие в плане точности и качестве измерения параметров. Данные требования сводится к следующим принципам:
- исключение возможности прекращения контроля состояния среды рудника на длительное время;
- исключение сбоев в измерении, так как это может привести к взрыву или несчастным случаем из-за ядовитых газов;
Для обеспечение безопасной производительности труда работников мешает ряд факторов, в число которых входят климатические условия, такие как повышенная влажность, запыленность воздуха, существующие в концентрации атмосферы рудника вредные газы для организма человека. Таким образом, не приводя анализа влияния указанных негативных факторов, можно с достаточным основанием констатировать, что условия горного производства является опасным для организма. Все это подчеркивает особую опасность в условиях шахты, и то что проблема является сложной и многогранной, зависящей от решения всех звеньев системы "человек- производственная среда".
Наряду с такими важнейшими факторами, как профилактический контроль состояния, а также постоянное ограничение воздействий на человека неблагоприятных факторов производственной среды является создание и внедрение эффективной системы контроля аэрогазового состояния.
Система контроля аэрогазового состояния предназначена для непрерывного автоматического измерения (контроля) параметров, характеризующих аэрогазовый и пылевой режим рудника, сбора, отображения, хранения и анализа информации в целях обеспечения безопасности горных работ. Система обеспечивает в аварийной ситуации блокировку производственной деятельности и оповещение работников о эвакуации с помощью световой и звуковой сигнализации. Система обеспечивает:
- непрерывное измерение (контроль) параметров рудничной атмосферы (концентрации взрывоопасных и токсичных газов и кислорода), содержания пыли и скорость движения воздуха;
- принятие своевременных мер по обеспечению безопасности труда путем прекращения горных работ и оповещения работников;
- предоставление информации о контролируемых параметров специалистам шахты, которые осуществляет оперативное управление горными работами и обеспечивают безопасность горных работ;
- хранение информации и последующие ее использование при разработке комплексных шахтных мероприятий по технике безопасности, при расчетах количество воздуха, подаваемых в горные выработки, а также для установления категории шахты по газопроявлению и в целях текущего (оперативного) обнаружения природных и техногенных опасностей, влияющих прямо и косвенно на состояние рудничной атмосферы.
В состав системы входят:
- техническое обеспечение - совокупность технических средств, предназначенных для реализации функции системы: стационарные датчики, обеспечивающие контроль состава и параметров рудничной атмосферы, запыленности и расхода (скорость) воздуха, стационарные подземные устройства контроля, сигнализирующие устройства, источники питания, каналы связи и наземные устройства сбора, обработка и хранения информации;
- информационное обеспечение, представляющее собой совокупность систем классификации и кодирования технической и технологической