基于PROFIBUS—DP總線(xiàn)技術(shù)的明火煤監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

王艷春　陳婷　尹新偉　胡月龍

【摘 要】煤炭在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸及存儲(chǔ)之后，由于受水分的揮發(fā)、壓實(shí)程度的變化等因素影響易發(fā)生自燃，直接會(huì)對(duì)運(yùn)行皮帶造成安全隱患，如果讓有自燃傾向的煤炭從儲(chǔ)煤場(chǎng)進(jìn)入輸煤皮帶系統(tǒng)，不僅會(huì)給生產(chǎn)企業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)煤炭的自燃生成了對(duì)環(huán)境有害的氣體與粉塵等，增大了環(huán)境污染，因而在傳輸皮帶尤其是在進(jìn)出廠煤傳輸皮帶上，加裝明火煤監(jiān)控裝置，將為火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)安全提供有力保障。

【關(guān)鍵詞】明火煤；紅外測(cè)溫；噴淋；總線(xiàn)

0 引言

輸煤系統(tǒng)明火煤探測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，是針對(duì)物料輸送系統(tǒng)，特別是火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)安全監(jiān)控的需要而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)最新發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中有關(guān)輸煤皮帶系統(tǒng)“明火煤”監(jiān)測(cè)裝置的要求，在保證監(jiān)測(cè)靈敏、準(zhǔn)確、報(bào)警及時(shí)、避免誤操作的前途下，充分考慮了火力發(fā)電廠的運(yùn)行和安全生產(chǎn)對(duì)于可靠性、操作維護(hù)方便等方面的要求，為輸煤系統(tǒng)的安全運(yùn)行監(jiān)控提供了有效的手段。

本系統(tǒng)是一種基于PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的明火煤監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含紅外探測(cè)裝置、噴淋滅火裝置和控制系統(tǒng)三部分。系統(tǒng)既可以單獨(dú)控制運(yùn)行，也可以與運(yùn)煤系統(tǒng)連鎖運(yùn)行，既可就地操作，也可并入輸煤程控系統(tǒng)中進(jìn)行集中控制。

1 PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展在控制領(lǐng)域的體現(xiàn)，是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。因其具有數(shù)字化、開(kāi)放性、分散性以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性等特點(diǎn)而獲得了非常廣泛的應(yīng)用。目前已逐漸成熟并對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程形成影響的主要有PROFIBUS、HART、LONWORKS、FF等等，其中PROFUBUS總線(xiàn)是最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)之一，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、能源、電力等自動(dòng)化領(lǐng)域。

PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三個(gè)兼容版本。其中PROFIBUS-DP是一種高速（數(shù)據(jù)傳輸速率9.6kbit/s～12Mbit/s）的經(jīng)濟(jì)的底層控制網(wǎng)絡(luò)，專(zhuān)為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散I/O之間通信設(shè)計(jì)，可取代價(jià)格昂貴的24V或4～20mA并行信號(hào)線(xiàn)，廣泛應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。中央控制器通過(guò)高速串行線(xiàn)與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如I/O、驅(qū)動(dòng)器、閥門(mén)等）進(jìn)行通信，PROFIBUS-DP的信息傳輸主要是周期性的，除周期性用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS -DP還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理等功能。

2 系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

明火煤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括紅外監(jiān)測(cè)裝置及配套的噴淋裝置兩部分。系統(tǒng)既可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以很方便的與各種輸煤程控系統(tǒng)兼容，并入輸煤程控系統(tǒng)集中控制運(yùn)行。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

以輸煤皮帶為基準(zhǔn)面，紅外測(cè)溫裝置水平安裝在基準(zhǔn)面正上方150cm處，紅外掃描測(cè)溫裝置固定支架采用金屬管材，并做防腐防銹處理。噴淋器根據(jù)皮帶機(jī)懸臂皮帶參數(shù)，使噴淋器噴嘴噴出的水簾既能覆蓋整個(gè)皮帶的寬度，又不至于使大量的水噴撒到皮帶外面，相鄰兩個(gè)噴頭覆蓋區(qū)域有少許重疊。保證整個(gè)噴淋區(qū)域無(wú)死角。選用的矩形霧炬噴頭，能均勻、完整覆蓋輸煤傳送帶需噴淋區(qū)域，噴淋裝置是沿皮帶方向間隔布置。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 系統(tǒng)工作原理

紅外測(cè)溫裝置測(cè)量輸煤皮帶上煤炭的實(shí)時(shí)溫度，將數(shù)據(jù)傳送至控制單元，控制單元根據(jù)分析數(shù)據(jù)研判當(dāng)前煤炭溫度是否發(fā)生異常，如發(fā)生異常，由控制單元發(fā)出指令使電磁閥動(dòng)作，同時(shí)與控制輸煤皮帶速度的變頻模塊進(jìn)行連鎖，將輸煤皮帶速度降低到當(dāng)前速度的二分之一，消防水通過(guò)電磁閥控制由噴淋頭噴出，以達(dá)到撲滅明火或降低煤炭溫度的目的，隨后輸煤皮帶恢復(fù)正常速度運(yùn)行，系統(tǒng)工作原理如圖2所示。電氣控制柜可接收紅外測(cè)溫裝置信號(hào)，并具有現(xiàn)場(chǎng)顯示數(shù)值以及聲光報(bào)警功能，可把數(shù)據(jù)通過(guò)通訊遠(yuǎn)傳給封閉煤場(chǎng)燃料安全信息平臺(tái)。

圖2 系統(tǒng)工作原理圖

3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

紅外測(cè)溫裝置和配套的控制單元采用最新的嵌入式操作系統(tǒng)，具有高效、穩(wěn)定、擴(kuò)展性好等特性。友好的人機(jī)界面，能夠直接數(shù)字顯示測(cè)量溫度、顯示溫度變化曲線(xiàn)，并且控制單元根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求，特別設(shè)置了快速響應(yīng)溫度報(bào)警輸出信號(hào)，以方便用戶(hù)接入輸煤程控系統(tǒng)?？刂茊卧€具備強(qiáng)大的擴(kuò)展性，加裝無(wú)線(xiàn)模塊，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信號(hào)和報(bào)警信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸，提升明火煤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體性能。

響應(yīng)時(shí)間：

測(cè)溫精度：

綜上所述，明火煤監(jiān)測(cè)裝置是電廠生產(chǎn)安全系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于煤場(chǎng)安全和傳輸皮帶安全均可起到重要的預(yù)警和保護(hù)功能，總線(xiàn)控制結(jié)構(gòu)使得明火煤監(jiān)測(cè)裝置在結(jié)構(gòu)上更加緊湊，減少施工周期，提供了系統(tǒng)穩(wěn)定性，且具備了更強(qiáng)大的擴(kuò)展性。

4 結(jié)束語(yǔ)

火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)大都存在著以下主要問(wèn)題：設(shè)備布置分散、控制線(xiàn)較長(zhǎng)、電纜用量較大、設(shè)備電磁干擾大、環(huán)境條件惡劣等。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，設(shè)計(jì)一種基于PROFIBUS-DP總線(xiàn)技術(shù)的明火煤監(jiān)測(cè)裝置，能夠滿(mǎn)足火電廠發(fā)電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，而且利用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的設(shè)備診斷信息及狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程診斷和管理功能，以便對(duì)火電廠儲(chǔ)煤場(chǎng)傳輸帶上煤堆進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，防止安全事故的發(fā)生，可以大大提高火電輸煤系統(tǒng)的安全性。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]