氣膜球倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

【摘要】目前國(guó)內(nèi)解決散煤露天堆放污染環(huán)境的問題，大多采用筒倉(cāng)來存儲(chǔ)，現(xiàn)擬用氣膜球倉(cāng)來代替筒倉(cāng)儲(chǔ)煤。因氣膜球倉(cāng)屬于相對(duì)封閉的建筑物，因此帶來了安全防爆的新問題。為防止氣膜球倉(cāng)內(nèi)發(fā)生意外事故，增設(shè)氣膜球倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)氣膜球倉(cāng)儲(chǔ)煤的溫度、可燃性氣體、CO氣體、煙霧等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保其運(yùn)行參數(shù)處于安全控制范圍之內(nèi)。

【關(guān)鍵詞】氣膜球倉(cāng)；安全；監(jiān)測(cè)

1、氣膜球倉(cāng)的定義

以噴涂硬質(zhì)泡沫塑料加強(qiáng)的充氣膜結(jié)構(gòu)為模版，采用噴射混凝土施工形成的鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)，形成的封閉式建筑物。

2、氣膜球倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)概況

氣膜球倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由各種傳感器探頭，就地模塊采集端子箱，RS485/CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)和工控機(jī)系統(tǒng)（操作站）組成；系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)煤氣膜球倉(cāng)的各種參數(shù)（溫度、可燃?xì)怏w濃度、CO、煙霧、料位等）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算儲(chǔ)存分析，可打印記錄和實(shí)時(shí)報(bào)警，操作站設(shè)置在控制室內(nèi)。

3、安全檢測(cè)

3.1溫度監(jiān)測(cè)

每個(gè)氣膜球倉(cāng)倉(cāng)壁底部、中部設(shè)置多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，溫度檢測(cè)元器件的具體設(shè)置數(shù)量根據(jù)倉(cāng)壁直徑及溫度檢測(cè)元器件的檢測(cè)范圍確定，溫度探頭采用鉑電阻為檢測(cè)元件，溫度探頭自帶保護(hù)管。

溫度檢測(cè)元器件的主要技術(shù)指標(biāo)：

輸出信號(hào)為：4～20mA

測(cè)溫范圍：0℃+200℃

誤差：0.0075*被測(cè)量值（國(guó)標(biāo)）

環(huán)境溫度： <80℃

3.2 可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)

每個(gè)氣膜球倉(cāng)配置2支可燃?xì)怏w檢測(cè)器（CH4）。安裝在儲(chǔ)煤氣膜球倉(cāng)頂部，伸入倉(cāng)內(nèi)500㎜；主要監(jiān)測(cè)氣膜球倉(cāng)內(nèi)部揮發(fā)的可燃?xì)怏w濃度。

可燃?xì)怏w檢測(cè)變送器主要技術(shù)指標(biāo)：

檢測(cè)范圍： 0～100%LEL

報(bào)警限設(shè)定：25%LEL 一次報(bào)警 40%LEL 二次報(bào)警（報(bào)警設(shè)置值可調(diào)）

電 源： +24 V.DC

輸 出： 4～20 mA

檢測(cè)原理：催化燃燒式

標(biāo)準(zhǔn)氣體：甲烷標(biāo)氣

信號(hào)傳輸距離：≤1000米

精度：±5%F.S

工作環(huán)境溫度：-40～+70℃

工作環(huán)境濕度：<95%

防爆等級(jí)：根據(jù)實(shí)際情況

防護(hù)等級(jí)：根據(jù)實(shí)際情況

檢測(cè)原理（催化燃燒式）：以載體催化元件作為測(cè)量可燃?xì)怏w濃度的敏感元件，當(dāng)可燃?xì)怏w與元件表面的催化劑相接觸時(shí)，由于催化作用使可燃?xì)怏w在較低溫度下加快氧化發(fā)熱，即無(wú)焰燃燒，以致使元件溫度升高，阻值增大，引起元件接入的惠斯通電橋產(chǎn)生不平衡輸出電壓，檢測(cè)該電壓的變化即反映元件所在場(chǎng)合中可燃?xì)怏w的濃度變化。

3.3 CO氣體監(jiān)測(cè)

每個(gè)氣膜球倉(cāng)配置2支一氧化碳檢測(cè)器。安裝在儲(chǔ)煤氣膜球倉(cāng)頂部，伸入氣膜球倉(cāng)500㎜；主要監(jiān)測(cè)氣膜球倉(cāng)內(nèi)部揮發(fā)的有毒氣體CO的濃度。

有毒氣體檢測(cè)變送器主要技術(shù)指標(biāo)：

測(cè)量范圍：0-500ppm

報(bào)警上限：低限報(bào)警設(shè)定值為25%LEL和高限報(bào)警設(shè)定值50%LEL，報(bào)警上限設(shè)置值可調(diào)

檢測(cè)原理：催化燃燒式

標(biāo)準(zhǔn)氣體：CO標(biāo)氣

信號(hào)傳輸距離：≤1000米

精度：±5%F.S

工作環(huán)境溫度：-40～+70℃

工作環(huán)境濕度：<95%

防爆等級(jí)： 根據(jù)實(shí)際情況

防護(hù)等級(jí)：根據(jù)實(shí)際情況

3.4煙霧監(jiān)測(cè)

每個(gè)氣膜球倉(cāng)配置2支煙霧檢測(cè)器。安裝在儲(chǔ)煤氣膜球倉(cāng)頂部，伸入倉(cāng)內(nèi)500㎜。主要監(jiān)測(cè)氣膜球倉(cāng)內(nèi)部空間是否出現(xiàn)火災(zāi)或儲(chǔ)煤陰燃產(chǎn)生的煙霧。

煙霧檢測(cè)器的主要技術(shù)指標(biāo)：

電壓范圍： 15至32VDC

工作溫度范圍： -10℃至50℃

工作濕度范圍： 10%至95%RH相對(duì)濕度，無(wú)凝結(jié)

最大平均監(jiān)控電流： 300uA@ 24VDC每10秒通訊一次并閃亮LED）

最大報(bào)警電流（LED亮）：6.5mA@ 24VDV

煙霧檢測(cè)器不受強(qiáng)磁干擾，不怕潮濕，在低溫狀態(tài)下能正常工作；具有三次取樣比較的功能，在被檢測(cè)空間出現(xiàn)一次性過煙或其他類似干擾，檢測(cè)器自身識(shí)別，避免誤報(bào)。

3.5料位監(jiān)測(cè)

每個(gè)氣膜球倉(cāng)配置一支料位檢測(cè)器及配套的儀表及部件。設(shè)備能連續(xù)測(cè)量煤位，探測(cè)高度根據(jù)實(shí)際情況確定。雷達(dá)料位計(jì)安裝在儲(chǔ)煤氣膜球倉(cāng)頂部的中心處，通過數(shù)據(jù)采集至計(jì)算機(jī)工控系統(tǒng)上。

雷達(dá)料位計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)：

應(yīng)用：液體或固體

過程連接：螺紋、萬(wàn)向節(jié)

過程溫度：-40℃～200℃

過程壓力：-1～40bar（-100--4000kpa）

信號(hào)輸出：兩線制/四線制4-20mA

電 源： +24 V.DC

防護(hù)等級(jí)：IP68

帶現(xiàn)場(chǎng)顯示，法蘭安裝

3.6數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)

系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)采集箱以及計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。

控制室配置一套上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)系統(tǒng)包括操作臺(tái)一臺(tái)、工控機(jī)一臺(tái)（包括標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、鼠標(biāo)）、顯示器一臺(tái)、打印機(jī)一臺(tái)、不間斷電源一臺(tái)以及與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集箱通訊的通訊模塊。PLC裝置的各類型I/O點(diǎn)均留有20%的裕度，I/O插槽也留有20%的插槽裕度。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)配備最新工控組態(tài)軟件，應(yīng)具有逼真畫面顯示、人機(jī)對(duì)話、報(bào)警記錄、事故追憶查詢、打印報(bào)表以及數(shù)據(jù)曲線等功能。

溫度的監(jiān)測(cè)：溫度變送器采用三線制，其4-20mA輸出信號(hào)經(jīng)溫度采集模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，通過RS485/CAN網(wǎng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。每個(gè)氣膜球倉(cāng)配備的溫度檢測(cè)元器件配置一臺(tái)壁掛數(shù)據(jù)采集箱。

煙霧的監(jiān)測(cè)：煙霧檢測(cè)器將檢測(cè)到的（開關(guān)）信號(hào)連接到采集模塊上，再通過網(wǎng)絡(luò)把信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中。

可燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)：可燃?xì)怏w檢測(cè)器采用三線制，其4-20mA輸出信號(hào)經(jīng)采集模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，通過RS485/CAN網(wǎng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

CO氣體的監(jiān)測(cè)：一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)器采用三線制，其4-20mA輸出信號(hào)經(jīng)采集模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，通過RS485/CAN網(wǎng)傳輸?shù)接?jì)算中。

每個(gè)氣膜球倉(cāng)配置的2套一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)器、2套可燃?xì)怏w檢測(cè)器、2套煙霧檢測(cè)器、1套雷達(dá)料位計(jì)，配置一臺(tái)壁掛數(shù)據(jù)采集控制箱。

結(jié)語(yǔ)：

在氣膜球倉(cāng)內(nèi)設(shè)置安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是非常有必要的，用戶可實(shí)時(shí)對(duì)氣膜球倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)煤的溫度、可燃性氣體、CO氣體、煙霧、料位等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。針對(duì)不同規(guī)模的氣膜球倉(cāng)存放不同種類的煤種時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣膜球倉(cāng)的規(guī)模以及煤種特性等實(shí)際情況，調(diào)整檢測(cè)傳感器的種類、安裝位置、安裝數(shù)量等，確保危險(xiǎn)源與檢測(cè)傳感器種類對(duì)應(yīng)，確保各類檢測(cè)傳感器的檢測(cè)保護(hù)范圍能夠覆蓋氣膜球倉(cāng)，確保各類檢測(cè)傳感器運(yùn)行參數(shù)處于安全控制范圍之內(nèi)，防止事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]張靜，白建明.火電廠貯煤筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].《水利電力機(jī)械》，2004年6期.

[2]郭湛，包平，宋存義.火電廠貯煤筒倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].《微計(jì)算機(jī)信息》，2006年7期.

作者簡(jiǎn)介：

魏一濤，大連港口設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧大連。