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目前我国钢铁工业的快速发展,钢铁工业是一个高温高压、易燃易爆、有毒有害的高风险行业。在冶金行业的几个生产系统中,煤气再利用中的引发的工伤事故最为突出,据统计,2007年死亡人数占全冶金系统死亡总人数的38.8%。近年来,众多钢铁企业都发生过煤气中毒死亡事故。由于有毒气体泄漏扩散事故的发生发展具有很大的不确定性,且不随人们的意志为转移,因此事故后果通常都较严重,且会造成人员伤亡并给生态环境带来毁灭性的后果。因此结合钢铁企业现有生产技术条件,对钢铁企业煤气管网的泄漏状况进行调查和评估,分析基于煤气浓度指标的动态预警监测技术,在此基础上对现有监控技术进行研究,对监控系统进行改进十分重要。本论文的主要独创性成果如下:
第一,分析了煤气的安全特性与钢铁企业煤气事故与原冈。对武钢厂区25平方公里的煤气管网的分布进行现场调查,对管网煤气设施状况进行评估,完成武钢煤气管网、煤气设施、煤气运行与安全管理的综合安全评价,得出武钢煤气安全的危险度,提出整改措施。本文采用模糊层次综合评价法综合了层次分析法和模糊综合评价法的优点,通过应用层次分析法,科学合理地分析影响安全状况的诸多冈素权重,然后运用模糊综合法对安全状况的诸多冈素进行综合评判,得出科学、客观的评价结果,从而能有机地将系统各危险冈素与系统现状的安全性结合起来。因此,针对影响煤气安全状况因素多而杂的情况,建立一种基于模糊层次综合法的煤气安全性评价模型。
第二,本文重点分析基于煤气浓度指标的动态预警监测技术和监控系统研究。在煤气安全生产监控系统的研究中,如何利用现场监测的数据来进行有效的预警预测,是当前研究的主要热点之一。另一个研究重点是完成工业煤气监控的动态流程画面开发、实时、历史趋势曲线显示,实时、历史报警处理。在监控系统采集的数据是通过传感器对现场环境测量得到的,而煤气传感器所监测到的数据是空气中的煤气含量浓度,而对于生产场所而言,其通风在一定空间内可以看成相对稳定的。目前煤气监控系统中CO的监测主要是按不同的工作地点以30ppm、60ppm、100ppm三个定值来设定,没有考虑当煤气浓度没有达到以上三个浓度值,报警器不报警,但一定浓度的煤气长期存在,同时由于风向和传感器位置等原因,煤气的聚集没有引起超过阀值而报警,无疑这种状态是非常危险的,因此,基于煤气含量浓度指标动态预警也可以看成基于相对煤气在没有达到设定浓度的预警,即对煤气异常进行防范。
第三,在煤气预警监测技术的基础上,本论文对煤气监控系统进行设计和开发。煤气在线监测系统将采用国际最先进的CAN总线(即CONTROLLER AREA NETWORK控制器局域网络)组成煤气在线监测报警系统,由于CAN总线通讯介质为双绞线,系统结构十分简洁:所有气体传感器就近连接在数据采集控制站上,所有数据采集控制站连接在由一条双绞线构成的CAN总线上,从现场到控制室仅有一条双绞线和一条24V电源线,因此无论从安装、调试、运行还是从维护的角度来看选择CAN总线都是十分简洁的。对于煤气低压保护部分则选用各钢铁厂广大技术人员十分熟悉的、应用十分广泛SIMATIC S7-300 PLC作为核心部件,由于PLC功能强、可靠性高、使用灵活方便、抗干扰能力强、适应工业环境下应用等一系列优点,已成为现代工业控制的支柱之一,因此采用SIMATIC S7-300 PLC将使煤气泄漏监控系统的可靠性得到有力的保证。