周瑞強(qiáng)

摘要：筒倉(cāng)是火力發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)用較為廣泛的一種封閉儲(chǔ)煤方式，具有環(huán)保美觀(guān)、占地少、自動(dòng)化程度高、管理方便同時(shí)具有混煤、準(zhǔn)確配煤等特點(diǎn)，但由于燃煤在儲(chǔ)存期間會(huì)發(fā)生氧化和自燃從而影響筒倉(cāng)的安全使用。本文通過(guò)對(duì)36米直徑筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)裝置的布置設(shè)計(jì)及研究，提出一套完整筒倉(cāng)的安全監(jiān)測(cè)方案，以保證筒倉(cāng)的安全使用。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)煤筒倉(cāng) 安全監(jiān)測(cè)裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：TP272 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）12-0172-02

在火力發(fā)電廠(chǎng)筒倉(cāng)儲(chǔ)煤過(guò)程中，儲(chǔ)煤由于緩慢氧化作用，會(huì)使煤層溫度升高，同時(shí)釋放有害氣體和煙霧，甚至導(dǎo)致煤的自燃。當(dāng)溫度、可燃?xì)怏w濃度和煙霧達(dá)到一定的數(shù)值后，可能造成筒倉(cāng)爆炸的重大事故。因此，儲(chǔ)煤筒倉(cāng)在工程應(yīng)用中，安全信號(hào)監(jiān)測(cè)裝置是必不可少的。

1 監(jiān)測(cè)信號(hào)配置

筒倉(cāng)監(jiān)測(cè)信號(hào)設(shè)置：溫度監(jiān)測(cè)傳感器、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)傳感器、煙氣監(jiān)測(cè)傳感器、料位監(jiān)測(cè)傳感器和泄壓門(mén)等一次元件，完成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信號(hào)的檢測(cè)，同時(shí)，在筒倉(cāng)控制室設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集（儀表和控制PLC）系統(tǒng)，完成以上信號(hào)的顯示和報(bào)警輸出；在輸煤程控室，設(shè)置上位機(jī)及其監(jiān)控組態(tài)軟件，組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、顯示、設(shè)備動(dòng)態(tài)顯示和報(bào)警輸出等功能。

（1）溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)測(cè)量筒倉(cāng)內(nèi)部煤炭的溫度和可能的自然和易燃點(diǎn)。每個(gè)筒倉(cāng)應(yīng)配置26只溫度傳感器，其中：4只在內(nèi)錐面、4只在內(nèi)筒內(nèi)，6只在外錐面（標(biāo)高6米），6只在外環(huán)面（標(biāo)高15米）和6只在外環(huán)面（標(biāo)高30米）。傳感器長(zhǎng)1米，伸入筒倉(cāng)內(nèi)的深度應(yīng)300mm，測(cè)溫范圍應(yīng)達(dá)到-20℃～+180℃，誤差范圍應(yīng)不超過(guò)±（0.2+0.005t）（t—為實(shí)際測(cè)得溫度數(shù)值）。

（2）可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：每個(gè)筒倉(cāng)頂部安裝兩只可燃?xì)怏w探測(cè)器?？扇?xì)怏w探頭的檢測(cè)范圍應(yīng)達(dá)到0-100%LEL，輸出4-20Ma，電源：DC24V，采用混合氣體檢測(cè)方式。

（3）CO氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：每個(gè)筒倉(cāng)應(yīng)配置兩只CO氣體探測(cè)器。CO氣體探頭的檢測(cè)范圍應(yīng)達(dá)到0-100%LEL，采用CO氣體檢測(cè)方式。0-100%LEL，輸出4-20Ma，電源：DC24V，采用混合氣體檢測(cè)方式。

（4）煙霧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：一般可燃物質(zhì)在開(kāi)始燃燒后都將釋放出燃燒氣體。由于燃燒氣體（煙霧）具有流動(dòng)性，可以迅速地傳布和擴(kuò)散，所以煙霧濃度監(jiān)測(cè)是火災(zāi)探測(cè)的重要手段。每個(gè)筒倉(cāng)頂部安裝兩只防爆煙霧探測(cè)器。

（5）料位計(jì)的配置：1）雷達(dá)連續(xù)監(jiān)測(cè)煤位：每個(gè)筒倉(cāng)應(yīng)配置二支雷達(dá)料位檢測(cè)器，實(shí)時(shí)測(cè)量筒倉(cāng)內(nèi)部煤位。兩線(xiàn)制，測(cè)量范圍1--40m，設(shè)置兩級(jí)高煤位預(yù)報(bào)，兩個(gè)連續(xù)量和兩個(gè)開(kāi)關(guān)量，并發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警。2）筒倉(cāng)高煤位監(jiān)測(cè)：每個(gè)筒倉(cāng)應(yīng)配置兩只射頻導(dǎo)鈉式高料位儀和兩只LVG型高料位探頭，探測(cè)高度定為3.0m。高料位探測(cè)儀的安裝在筒倉(cāng)進(jìn)煤口附近，同輸煤設(shè)備互鎖，克服煤堆形狀造成的誤差，防止發(fā)生溢倉(cāng)現(xiàn)象。每級(jí)輸出兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)信號(hào)到輸煤程控，另一個(gè)信號(hào)自用。

（6）升降式綜合監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)：每個(gè)筒倉(cāng)應(yīng)配備四套自動(dòng)升降式綜合監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括可燃?xì)怏w、煙霧、丙烷、溫度和煤位檢測(cè)，其中兩套應(yīng)包括可燃?xì)怏w、丙烷、溫度、煤位檢測(cè)，另外兩套應(yīng)包括煙霧、丙烷、溫度、煤位檢測(cè)，其中的煤位測(cè)量采用重錘式料位計(jì)，發(fā)出兩個(gè)信號(hào)。該機(jī)構(gòu)將探頭送至每層表面附近以監(jiān)測(cè)該區(qū)域的丙烷濃度及溫度等數(shù)據(jù)。該機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)有限位保護(hù)功能并可就地和遠(yuǎn)程操作。

（7）防爆門(mén)的配置。原則上每個(gè)筒倉(cāng)的防爆門(mén)予留24個(gè)孔，予留孔尺寸為1200mmX1000mm方形孔。每倉(cāng)配24臺(tái)。

2 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)應(yīng)配置數(shù)據(jù)采集箱以及計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集箱防護(hù)等級(jí)為IP54。

（2）數(shù)據(jù)采集及端子箱組成。

（3）在輸煤集控室設(shè)置計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。

（4）控制系統(tǒng)將由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能控制箱（PLC）和上位機(jī)組成。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)配備最新工控組態(tài)軟件。

（5）應(yīng)具有逼真畫(huà)面顯示、人機(jī)對(duì)話(huà)、報(bào)警記錄、事故追憶查詢(xún)、打印報(bào)表以及數(shù)據(jù)曲線(xiàn)等功能。

3 筒倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制輸出具有下列功能

（1）每個(gè)筒倉(cāng)監(jiān)測(cè)設(shè)施的信號(hào)通過(guò)通訊方式（RS-485）送至位于輸煤程控室的上位機(jī)。兩個(gè)筒倉(cāng)共用一套控制系統(tǒng)，1臺(tái)LED顯示器。向筒倉(cāng)惰化置換裝置提供溫度，可燃?xì)鉂舛?，煙霧濃度，料位信號(hào)及報(bào)警信號(hào)，并確定是否啟動(dòng)筒倉(cāng)惰化置換裝置。

（2）筒倉(cāng)惰化置換裝置采用PLC控制，控制系統(tǒng)不設(shè)置上位機(jī)，與筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共用一套上位機(jī)操作系統(tǒng)。筒倉(cāng)惰化置換裝置的組態(tài)及操作和監(jiān)視的信息，具有上傳或接受筒倉(cāng)安全檢測(cè)裝置的控制的功能。筒倉(cāng)惰化置換裝置與筒倉(cāng)安全檢測(cè)裝置之間的料位、溫度、可燃?xì)怏w等安全信號(hào)傳遞采用硬接線(xiàn)或通訊。筒倉(cāng)安全監(jiān)視系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成與筒倉(cāng)惰化置換裝置控制系統(tǒng)的接口、協(xié)調(diào)、配合工作。

（3）每個(gè)筒倉(cāng)的可燃?xì)怏w、煙霧、一氧化碳、溫度、高低料位等監(jiān)測(cè)設(shè)施，在輸煤系統(tǒng)控制室設(shè)置的LED上設(shè)置相應(yīng)的聲光報(bào)警提示。

（4）每個(gè)筒倉(cāng)的料位應(yīng)在輸煤程控室的計(jì)算機(jī)LED上模擬顯示連續(xù)料位。升降式綜合監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)能發(fā)出鎖定控制信號(hào)，并自動(dòng)報(bào)告料位、煙霧、可燃?xì)怏w、溫度等情況。

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊卡、不間斷電源、打印機(jī)。

（5）上位系統(tǒng)中的PLC要求采用雙備熱冗余設(shè)計(jì)，熱冗余設(shè)備應(yīng)包括電源、CPU、通訊和網(wǎng)關(guān)等，上位機(jī)配置滿(mǎn)足要求，操作系統(tǒng)軟件和PLC組態(tài)軟件版本與全廠(chǎng)保持一致。提供相應(yīng)的高級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件包（經(jīng)漢化），其功能包括圖形監(jiān)控、動(dòng)態(tài)圖形顯示、自由格式報(bào)告、歷史數(shù)據(jù)采集、趨勢(shì)圖、歷史數(shù)據(jù)顯示、自診斷等功能。配置UPS不停電電源裝置。

（6）PLC選用進(jìn)口Siemens產(chǎn)品。系統(tǒng)采用Windows，軟件采用Intouch、等，且需提供Lisense。系統(tǒng)實(shí)際使用的用戶(hù)內(nèi)存容量、開(kāi)關(guān)量I/O、模擬量I/O點(diǎn)數(shù)留有20%的備用。上位機(jī)與PLC之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率不少于10Mbit/s。重要的輸入/輸出開(kāi)關(guān)量220VAC信號(hào)采用中間繼電器隔離。endprint

（7）PLC-上位機(jī)顯示和報(bào)警系統(tǒng)功能。PLC-上位機(jī)監(jiān)視和控制系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集和處理、顯示操作、事故報(bào)警、打印制表等功能。

（8）PLC-上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)留有與電廠(chǎng)輸煤程控系統(tǒng)（采用雙以太網(wǎng)聯(lián)接及部分開(kāi)關(guān)量接口）接口。

4 上位應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)INTOUCH組態(tài)軟件

INTOUCH（Monitorand Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。在基于Windows操作平臺(tái)的基礎(chǔ)上，可設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出筒倉(cāng)安全防爆監(jiān)控應(yīng)用軟件，通過(guò)對(duì)筒倉(cāng)防爆現(xiàn)場(chǎng)一次元件（PT100、4-20Ma、煙霧報(bào)警）數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，溫度、煙霧和料位報(bào)警處理，實(shí)現(xiàn)就地與遠(yuǎn)程控制設(shè)備工藝動(dòng)作和數(shù)據(jù)報(bào)表輸出等多種方式，解決電廠(chǎng)對(duì)儲(chǔ)煤筒倉(cāng)安全防爆檢測(cè)的需求。INTOUCH的主要特點(diǎn)和基本功能如下：

簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面。INTOUCH采用全中文、可視化、面向窗口的開(kāi)發(fā)界面。

實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能，INTOUCH是真正的32位系統(tǒng)。

豐富、生動(dòng)的多媒體畫(huà)面。INTOUCH以圖像、圖符、數(shù)據(jù)、曲線(xiàn)等多種形式，以圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等于一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫(huà)面，為操作員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)檢測(cè)。

開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。

完善的安全機(jī)制。INTOUCH提供了良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別用戶(hù)設(shè)定不同的操作權(quán)限。

強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。INTOUCH支持TCP/IP、Modem、RS-485/RS-422/RS-232等。

多樣化的報(bào)警功能。INTOUCH提供多種不同的報(bào)警方式，具有豐富的報(bào)警類(lèi)型和靈活多樣的報(bào)警處理函數(shù)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶(hù)分部組態(tài)提供極大方便。INTOUCH由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶(hù)窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成。

支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”。

方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程。

良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。

用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高。INTOUCH中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理。設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便。對(duì)象元件庫(kù)，實(shí)際上是分類(lèi)存儲(chǔ)各種組態(tài)對(duì)象的圖庫(kù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。endprint