冶金机械设备安全提高问题探究

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1、冶金机械设备安全提高问题探究【】本文理论联系实际，结合自己多年对冶金设备的认识，从设计方法、零件分析、测控系统、软件设计等方面，阐述如何合理有效地提高冶金设备安全性能。　　【关键词】冶金设备；安全性；冶金机械　　　　0.引言　　当前我国经济的高速发展对钢铁需求的强劲拉动，促使冶金行业发展迅速，目前我国冶金行业年产钢铁5亿多吨，从业人员达到260多万。在如此大规模的钢铁行业中，生产安全是不容忽视的问题。为此本文对冶金机械设备的安全提高问题进行了探讨。　　1.基于计算机知识的现代设计理论和方法　　近年来，随着计算机系统的飞速发展，现代设计理论和方法的发展进

2、入更为广阔的空间和越来越多的设计领域。对于冶金设备的设计来说，设计人员应使用CAD计算机辅助设计系统，应用相应的现代设计理论和方法，在最初的设计阶段考虑最大限度地提高冶金行业生产设备的安全和效益。以下阐述计算机辅助设计和有限元方法如何在实际中用于冶金设备。　　1.1计算机辅助设计技术　　CAD（计算机辅助设计）是一种利用计算机系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法与技术。对于相对成熟的冶金设备，在设计中应用CAD技术可实现模块化设计以及CAD/CAPP/CAM一体化设计。诸多的CAD软件为我们提供了广阔的设计平台，我们可以使用AutoCAD进行平面和三

3、维设计，利用UG强大的造型功能来设计复杂的机械结构曲面，使设备各零件在受力、磨损、平衡等方面更合理，以增加其寿命，减少不安全因素；我们也能够利用ProE或SOLIDSC.Marc、ADINA、ABQUS等。冶金设备工况条件的复杂性正好适用于有限元法来分析。例如，轧钢机的轧辊和轴承的结构和受载在设计中一直采用工程计算法，即将其作为承受弯曲变形的梁来处理。这种方法只能确定危险截面处的应力，而不能确定组成轧机关键部件每块钢板的应力分布。但是使用有限元分析方法则可以很好的解决此类问题，并在冶金设备在最初设计环节减少不稳定因素，从而提高设备的可靠性。　　2.测

4、控系统冶金设备　　自动化装备水平的提高，势必要求提高其计算机控制系统的可靠性和可用性。这除了提高软硬件自身的可靠性外，还可以通过控制系统的软硬件冗余和先进的测试技术来提高整个系统的安全性。　　2.1控制系统软硬件冗余技术　　典型的自动化系统按功能层次可分为基础自动化、过程自动化、制造执行系统、企业资源计划4个层面。除了基础自动化使用PLC外，其余三级系统均使用计算机作为系统控制中心。　　因此计算机的平稳运行对整个控制系统来说非常重要。计算机热备冗余系统是一种通过使用计算机集群技术来实现的双机热备系统。集群计算机技术是指将一组独立的计算机通过特定的硬件和

5、软件连接起来，它可以在短时间内检测到故障的发生及时并启用备用设备以保证设备的平稳运行。　　对于使用PLC的基础自动化来说，它的工作原理与计算机操作系统工作原理不同，PLC内嵌的应用程序是按照顺序执行，循环扫描的方式工作来运行的。扫描周期对于既定的应用有着严格的执行时间。为保证设备正常运行，可将核心部件做备份，并使冗余的CPU与正常工作CPU保证相同的时钟和执行速度，使之同时工作，通过准确的时钟同步以及程序断点同步，时刻保持程序运行的一致性。当发生故障时，通过无忧切换，备用CPU的启用在一个扫描周期（一般为几十望毫秒）内完成切换工作。　　2.2测控系统的

6、软件抗干扰技术　　在工业环境中，对于实际应用的微机测控系统，有很多强烈的干扰来自系统内设备的运行，例如，大型感性负载的通断，大型设备的关停启动时产生的干扰可以作用到测控系统的微机电路上。这些干扰虽然危害严重，但往往是可以预知及避免的，通常的作法是在硬件上采取一定的措施抑止干扰或者屏蔽传输途径以达到防干扰的目的。在设计和开发冶金设备的测控系统时，一般很难考虑到在实际应用过程中可能发生的各种干扰和设备自身的随机性故障,尤其是现场恶劣的环境很有可能使计算机系统在运行过程中发生异常。此类问题需要借助于特殊软件措施使计算机摆脱困境，当出现故障时及时使用修复或启用

7、备用系统。软件“看门狗技术”、指令冗余技术、数据冗余技术以及软件陷阱技术均可解决此类问题。　　3.结论　　冶金设备平稳高效的运行是确保冶金行业的生产效益和安全的重要因素。根据笔者多年的现场经验和众多科研院校的研究，基于计算机知识的现代设计理念和方法的应用，以及测控系统软硬件冗余技术和防干扰措施的实施，使得冶金设备性能大大提高，安全性和可靠性得以保证，从而减少了冶金产业的事故发生率，提高了其有效生产。■　　　　【