火电厂贮煤筒仓安全监测系统的研究与设计1

第26卷第6期水利电力机械
V ol.26　N o.6　2004年12月W ATER C ONSERVANCY &E LECTRIC POWER MACHI NERY
Dec.2004
火电厂贮煤筒仓安全监测系统的研究与设计
Design and research on the safety m onitoring system of coal silo in power plants
张静,白建明
(1.河北省电力公司培训中心,河北石家庄　050031;　2.河北省电力勘测设计研究院,河北石家庄　050031)
摘　要:介绍了火电厂贮煤筒仓安全监测系统。

系统采用工控机为上位机,通过传感器对筒仓内贮煤温度、一氧化碳、可燃气体、烟雾及煤位等参数进行在线监测,软件系统采用组态软件制作人机界面。

对系统的功能、硬件配置和软件编写进行了讨论,分析了各I/O 模块的功能,对防止贮煤筒仓事故、实现输煤系统安全运行有一定参考意义。

关键词:贮煤筒仓;安全监测;硬件配置;软件编写
中图分类号:TP39 文献标识码:B 文章编号:1006-6446(2004)06-0034-03
收稿日期:2004-10-09
作者简介:张静(1972-),女,宁夏中宁人,河北省电力公司培训中心高级工程师,从事电厂仿真技术的设计和研究工作。

0　引言
为保证火力发电厂生产的正常进行,需要储存
大量的煤炭,以前这些场所的煤炭都堆放露天煤场上,这种储存方式会造成环境污染、煤炭损失、煤质下降、增加占地以及贮煤含水量增加、冻结等,影响正常生产。

随着我国城市规模的不断扩展,原先位于远郊的电厂等已经处于市区附近了,有的甚至是位于城市的中心区域,其原有的露天贮煤场已成为周围环境的污染源。

针对以上不良影响,近十几年采用筒仓来储存煤炭。

使用筒仓储煤(包括配煤)会产生新的危险因素。

贮煤长期存放将会使煤的温度升高。

因煤的导热系数较小,热量向四周扩散较慢,热量聚集在煤堆内使煤堆内部温度升高,当温度达到煤的燃点时,煤就发生自燃,煤的氧化速度随着温度的升高而加速。

与此同时,生成热也迅速增加,当温度、可燃气体浓度达到一定的数值后,极易发生自燃,甚至爆炸等重大事故。

一旦发生筒仓火灾,很难简单扑灭,爆炸更是极易造成人身伤亡和财产损失,所以,加强预防是关键。

为了防止事故的发生,必须对筒仓中的储煤温度、可燃气体浓度、C O 浓度及烟雾等参数进行监测,
并针对出现的异常情况采取正确及时的应对措施,
对相关的参数进行自动控制,以保证筒仓安全运行。

同时,为保证筒仓中的储煤合理调配,筒仓中还应配置煤位监测设备,防止空仓或满仓。

1　系统的构成及调试
1.1　硬件系统构成
本系统由下位机和上位机系统2部分组成。

1.1.1　下位机系统
筒仓安装多种一次监测传感器,包括有测温监测系统、可燃气体监测系统、甲烷气体监测系统、烟雾监测系统和一氧化碳监测系统。

这些系统分别由一次检测元件和二次检测仪表组成并根据配置情况组装在仪表柜中。

在集控室设置计算机数据采集系统,具有设置报警、打印、画面显示等功能。

每个筒仓设置有12点测温孔,应配置12支温度传感器,温度传感器选用铂电阻温度传感器Pt100系列,温度传感器的测温范围为-20～+180℃,温度测量误差为0.3+0.0005℃。

铂电阻外壳由不锈钢制成,外径为 16mm ,为保证温度传感器插入筒仓后不被煤砸坏或磨损,传感器安装在不锈钢套件内,由套件保护其不被煤砸坏或磨损,套管伸入筒仓内长度为150mm 。

每个温度传感器配带放大器和变送
第26卷第6期张静,等:火电厂贮煤筒仓安全监测系统的研究与设计・35・
器。

输出信号为4～20mA。

信号线端采用远程端子;测温孔分布在筒仓外壁上8处、筒仓底锥上4处;3筒仓共配置36度传感器,并配智能温度巡检报警仪。

温度智能巡检仪与上述热电阻传感器匹配,以单片机为核心,配以A/D、D/A、EFPROM、按键及数码管等其它外围元件组成。

对每支温度传感器采样时间不超过0.5s,测量精度为±0.1%～0.2%,显示为双排4位8段高亮度数码管,输出为上下限报警,上报警为二级,60℃为初报警,70℃为高报警。

无源接点输出(常开);电源为220VAC,功耗小于12W。

每个筒仓分别配置一氧化碳、可燃气检测器、烟雾和甲烷传感器各2支,均安装在储煤筒仓顶板上;各气体传感器经变送器输出信号为4～20mA。

0～100%LE L;报警限设定:25%LE L初报警,40%LE L高报警。

烟雾探测器为光电感烟探测器,不受强磁干扰,不怕潮湿,在低温状态(-20℃)下能正常工作;具有3次取样比较功能,自身识别,避免误报。

系统的工作环境为-30～45℃,可全天候连续运行。

1.1.2　上位机系统
上位机系统以工控机为中心,配有液晶显示器、打印机、UPS及操作台等,通过运煤集控室设置的计算机数据采集系统接收现场传来的信号。

数据采集系统包括模拟量采集模块、数字量采集模块、电源模块、通信转换模块,统一安装在一数据采集柜中。

1.2　上位机监控软件
软件采用组态软件编写,现场所有参数均能显示在人机交互界面上,系统共有6个画面:系统登录、系统监控、实时趋势、历史趋势、统计报表、系统报警。

1.2.1　系统启动和关闭
依次打开UPS电源、音响及报警装置电源、工控机电源,开机后,Windows系统会自动启动筒仓安全监测系统,进入系统登录画面,输入用户名、口令、工作级别可进入主画面,系统关闭的过程和启动的过程相反。

1.2.2　监测系统
图1为筒仓监测系统的核心画面,所有的监测参数都在此画面显示。

若各个参数值在正常范围内,则以绿色背景,黑色字体显示,若超标,则以闪烁的红色背景显示,并
发出声音报警。

图1　筒仓监测系统主画面
1.2.3　系统报警
系统报警系统主画面如图2所示。

图2　系统报警系统主画面
本系统能及时将控制过程和系统的运行情况通知操作人员,本系统支持“过程报警”、
“系统报警”和“事件记录”的显示、记录和打印。

过程报警是指过程情况的警告;系统报警是有关系统运行错误报警以及I/O设备运行错误或故障报警等;而事件记录则是系统对各种系统状态以及用户操作等信息的记录。

报警产生时首先由实时数据库处理和保存,然后可由界面系统显示和确认。

若监测的参数超出系统设定的报警上下限,则自动发出报警,并将报警的时间、位号、数值、报警类型的信息记录到报警数据库,以备日后查阅。

本系统报警分为实时报警和历史报警。

“实时报警”只反映当前未确认和确认的报警。

如果经过处理后一个报警返回到正常状态,则这个位号的报警状态变为“恢复”状态,它前面产生的报警状态从显示中消失。

“历史报警”反映了所有发生过的报
・36・水利电力机械2004年12月
警,“历史报警记录”可显示出报警发生的时间、确认的时间和报警状态返回到正常状态时的时间。

1.2.4　实时趋势
实时趋势是变量的实时数据随时间变化而绘出的变量-时间关系曲线图。

其横坐标为时间,纵坐标为变量的过程值。

本系统设置了温度、烟雾、一氧化碳含量、可燃气体含量4个趋势标量。

实时趋势图如图3所示,系统由以下几部分构成:标题、边框、网格、趋势曲线、游标、时间标记、数值标记、数值显示、当前系统时间等。

图3　系统实时趋势图
1.2.5　历史趋势
所有的变量经过实时数据库处理后保存至历史数据库,本画面显示的曲线就是从历史数据库提取的数据。

利用历史趋势组态的翻页按钮和查询按钮可以查询保存在历史数据库中任何时刻的数据(历史数据库的最大容量由硬盘的容量决定),系统历史趋势图如图4所示。

图4　系统历史趋势图1.2.6　打印报表
组态软件的报表打印程序可以查询、显示并打印历史数据库中保存的所有测点任一天的测量值。

利用画面上的按钮可以在切换打印每个筒仓的报
表,系统打印报表界面如图5所示。

图5　系统打印报表界面
1.3　筒仓安全防爆系统
为防止筒仓内压力增大,每个筒仓安装10套重
力自闭式防爆门。

防爆门安装在筒仓上部的锥形侧表面,为室外安装。

防爆门直径为 1.2m ,开启压力设计为1400Pa 。

安装后的防爆门应开闭灵活自如,无卡滞现象,铰链等需润滑部分密封良好,保证防爆门长时间安全可靠地使用。

2　结束语
上述系统尚存需改进之处。

目前,火电厂贮煤筒仓监测系统的发展趋势是:安全监控系统不仅限于安装相关的传感器,进行监测和报警,而是包括筒仓安全、人员安全和设备安全等一整套完善的安全保证体系,包括硬件和软件、技术方案、管理制度及应急预案。

参考文献:
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(编辑:李国云)。