選煤廠信息化系統(tǒng)與安全監(jiān)控系統(tǒng)的應用

王 芳

(神華準格爾能源有限責任公司 選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，對能源的需求量越來越大，煤炭洗選加工業(yè)得到了較快的發(fā)展，伴隨著選煤行業(yè)的快速進步，選煤技術也在不斷的提升。以信息化推動工業(yè)化是國家的重大決策，在煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)中，安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)是煤炭工業(yè)信息化工作發(fā)展的新趨勢，不僅能夠推動煤礦高效、高產(chǎn)，還能有效確保安全生產(chǎn)，對提高現(xiàn)代化管理水平、推進國民經(jīng)濟和社會信息化發(fā)揮重大作用。選煤廠近年來通過不斷的技術創(chuàng)新、改造，安置了煤位、水位監(jiān)測系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、煤倉位移監(jiān)測系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)及工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，達到了高產(chǎn)、高效及安全的目的。

1 概 述

選煤廠信息化系統(tǒng)是在一個平臺上監(jiān)控各個分廠的集控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及煤質(zhì)管理系統(tǒng)等，通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)全部融合及聯(lián)動。

原煤采掘、破碎后，經(jīng)皮帶直接輸送至毛煤倉，作為洗選的準備階段，大部分瓦斯在沒有徹底釋放的情況下就被送至洗選系統(tǒng)。由于選煤廠設備比較多，且選煤廠現(xiàn)場環(huán)境較潮濕，噪音較大，粉塵多，長期在現(xiàn)場工作，會影響工作人員的身心健康。另外，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會對不同煤質(zhì)的煤炭需求量越來越大，對設備的安全、高效運行要求也越來越高。在選煤廠生產(chǎn)過程中，應用安全檢測系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，可以有效提高生產(chǎn)效率；通過加大對設備安全運行的全面監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)設備運行隱患，提高設備的安全運行效率及工作效率，進而提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外，安全監(jiān)測系統(tǒng)進行集中控制在實際生產(chǎn)應用后，不僅可以大大減少現(xiàn)場工作人員數(shù)量，而且可以有降低人力成本和工作人員的勞動強度。因此，在選煤廠進行安全監(jiān)控的安裝應用是很有必要的，也是提高選煤廠生產(chǎn)效率提高企業(yè)競爭力的必然趨勢。

2 選煤廠信息化系統(tǒng)

選煤廠通過建立生產(chǎn)調(diào)度綜合指揮平臺，在一個平臺上監(jiān)控各個分廠的集控系統(tǒng)。通過工業(yè)電視系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、煤質(zhì)管理系統(tǒng)、甲烷一氧化碳預警系統(tǒng)、光纖溫度預警系統(tǒng)及配電室煙霧探測系統(tǒng)等實現(xiàn)數(shù)據(jù)全部融合及聯(lián)動。通過安排在選煤廠控制室內(nèi)的兩個冗余服務器，從每個CPU和獨立系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，形成整個工廠控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。當設備出現(xiàn)故障或安全監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生報警時，平臺就能自動切換到該處視頻畫面，顯示實時數(shù)據(jù)信息、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和視頻聯(lián)動，且能夠?qū)崿F(xiàn)對外網(wǎng)絡發(fā)布、移動終端顯示查詢功能等。同時，還建立了相應的工程師站和操作員站。操作員站可以監(jiān)控整個工廠生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)。

全廠建立新的廠級 SCADA 監(jiān)控平臺，實現(xiàn)全廠生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合監(jiān)控管理，SCADA 監(jiān)控平臺采用 IFIX 組態(tài)軟件開發(fā)。

信息系統(tǒng)通過平臺收集、存儲、分發(fā)和分析兩家工廠生成的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；通過平臺信息化的手段將生產(chǎn)安全管理由事后響應向事前防控提升；平臺視頻畫面和安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)信息同屏顯示，智能聯(lián)動。按照報警種類和發(fā)生報警信號時設備狀態(tài)進行分級，根據(jù)報警信號影響范圍和危害性設置顯示優(yōu)先權限，當產(chǎn)生重要報警時自動切換到主監(jiān)控平臺，呈現(xiàn)生產(chǎn)的視頻畫面，并進行報警提示，同時記錄報警時間及處理情況。

3 選煤廠安全監(jiān)測系統(tǒng)的概況及要求

3.1 選煤廠安全監(jiān)測系統(tǒng)概念

選煤廠安全監(jiān)測系統(tǒng)是為了安全和高效生產(chǎn)而進行的各種有關參數(shù)或狀態(tài)的集中監(jiān)測，并對有關環(huán)節(jié)加以控制，其是保護工人、機械設備和電氣設備及保障生產(chǎn)環(huán)境和主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全運行的重要設施。該系統(tǒng)包括環(huán)境安全監(jiān)測和生產(chǎn)設備監(jiān)測，環(huán)境安全監(jiān)測用于監(jiān)測影響生產(chǎn)安全和礦工安全的環(huán)境因素。

3.2 選煤廠安全監(jiān)測系統(tǒng)影響因素

由于影響選煤廠安全生產(chǎn)的因素很多，通過對安全生產(chǎn)狀況的調(diào)查、分析和總結(jié)，其主要因素為：

(1)人員因素：選煤廠員工年齡較大，教育程度差異很大，對自動化設備接受能力不同，操作者在設備的操作和操作理解以及生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性方面具有重要作用。人員安全對安全生產(chǎn)有著重要影響。

(2)機械設備因素：洗煤設備的機械化程度和選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)中各種設備的完整性直接關系到安全生產(chǎn)的順利進行。

(3)環(huán)境因素：包括光照、噪音、礦塵、瓦斯及火災等。工作人員會受到噪音，照明和空氣中刺激性氣味等環(huán)境因素的影響。

(4)選煤廠危險源因素：這也是影響選煤廠安全的重要因素之一，包括氣體超限，積聚，洗滌操作質(zhì)量，火源和電爆炸等危及生產(chǎn)和人員的因素。

4 選煤廠安全監(jiān)控系統(tǒng)

4.1 選煤廠安全監(jiān)控系統(tǒng)概念及功能

選煤廠收集各種安全監(jiān)控系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，如服務器上每個車間的原始光纖火災探測系統(tǒng)、甲烷一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)、溫度傳感系統(tǒng)和煙霧傳感系統(tǒng)。對設備狀態(tài)監(jiān)測平臺進行分析處理，然后進行綜合顯示。同時，提供數(shù)據(jù)通信端口，其可以與生產(chǎn)管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。并具有如下功能：

(1)監(jiān)測區(qū)域劃分：廠區(qū)總覽圖、車間總覽圖、子系統(tǒng)監(jiān)測。

(2)顯示內(nèi)容：實時列表、實時趨勢、實時報警。

(3)查詢分析功能：歷史數(shù)據(jù)查詢、分析，保存時間兩年。

4.2 選煤廠安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

(1) 甲烷、一氧化碳火災預警系統(tǒng)。甲烷和一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)主要用于監(jiān)測煤制備廠中甲烷和一氧化碳易于積聚的地方。使用的甲烷和一氧化碳傳感器是重慶煤炭研究所的產(chǎn)品，甲烷傳感器是GJG100(C)型。一氧化碳傳感器為 GTH500( B)型，信號制式均為4～20 mA的信號。其中一氧化碳的量程為0～500 ppm；報警值設定為24 ppm，甲烷的量程為0～100%，報警值設定為1%。傳感器的安裝地點為各個車間倉上、倉下、槽倉上及槽倉下。調(diào)度指揮中心負責對甲烷、一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)管，各車間負責對該系統(tǒng)進行日常的點檢、維護和檢修工作。車間每隔10天對傳感器調(diào)校一次零點和精度，并將調(diào)校結(jié)果做成報告，留存并上報。

在設備點檢及維護過程中，發(fā)現(xiàn)傳感器安裝位置高，不便于日常工作，增加傳感器升降裝置。在選煤廠的頂部和底部，產(chǎn)品倉庫的上部和下部以及上部和下部罐中添加一氧化碳傳感器和甲烷傳感器提升器。將各區(qū)域的一氧化碳傳感器、甲烷傳感器從正常的工作位置降至據(jù)地1.5 m的檢修位，便于探測器的拆卸工作。

(2)配電室火災預警系統(tǒng)。配電室煙感火災預警系統(tǒng)分布在選煤廠各個車間的配電室。該系統(tǒng)經(jīng)改造后，由原來總線集成總機控制的方式改造為各個分站分線控制，煙感探頭直接與鄰近的PLC模塊通訊。改造后，報警更加及時，節(jié)約了大量的成本，直接在信息化平臺的監(jiān)控畫面上實現(xiàn)報警功能，同時可與監(jiān)控大屏聯(lián)動響應。

(3)線性光纖溫度火災探測系統(tǒng)?！熬€性光纖溫度傳感火災探測系統(tǒng)”作為一種新型的火災探測成熟產(chǎn)品，可廣泛應用于煤炭行業(yè)的消防系統(tǒng)。選煤廠使用的光纖溫度感應火災探測系統(tǒng)是DTS5000線性光纖溫度火災探測器(以下簡稱DTS5000)。這種產(chǎn)品集光電控制、光纖傳感、計算機軟件等技術于一體，基于光纖的后向拉曼散射對溫度敏感的測溫基理，結(jié)合高頻脈沖激光，光波復用，光時域反射，高頻信號采集，弱信號處理等先進技術，采用先進的光時域反射技術。利用溫度測量光纖中的現(xiàn)場實時溫度信息實時分析拉曼散射光，得到光纖各點的溫度變化信息。并且可以精確定位，從而來實時監(jiān)測被測區(qū)域的溫度狀況。將溫度信息與預設的警報參數(shù)值進行比較。

礦山防災監(jiān)測和設備安全運行監(jiān)測涉及溫度、應變及氣體濃度等技術指標，對監(jiān)測手段的安全、防火及防爆要求較高。DTS5000基于光學信號的探測和處理技術使得整個系統(tǒng)具有較快的響應速度。光纖本身的特性也決定了整個系統(tǒng)在傳感區(qū)域無需供電、無需傳輸任何電信號，該產(chǎn)品更適合應用于易燃、在爆炸區(qū)域和工業(yè)防火工程等危險區(qū)域進行火災探測，具有強電磁干擾、腐蝕、高溫和防爆要求。DTS5000最根本的優(yōu)點在于其利用光纖作為傳感介質(zhì)與信號傳輸介質(zhì)，得到沿光纖全線所有溫度點的測量數(shù)據(jù)，而不需要在所要監(jiān)測的區(qū)域設置傳感探頭，從而減小了系統(tǒng)的復雜度降低安裝成本，并且系統(tǒng)具有很好的定位精度及分辨率。光纖本身不僅成本低而且可靠性高，這也降低了系統(tǒng)的成本及維護費用，還具有較長使用壽命。

火災探測系統(tǒng)由可以監(jiān)控企業(yè)電纜隧道，電纜橋架和電纜中間體等電力電纜的火災隱患。它既可以應用于煤炭輸送帶和儲煤場的火災探測，也可以利用光纖的絕緣和防爆性能。實時監(jiān)控煤礦中的高壓開關設備，變壓器和其他電氣設備，消除事故的萌芽。

線性光纖溫度火災探測器是分布式光纖溫度探測(DTS)技術在火災領域的一個具體應用。主要用于電纜，隧道，油罐，油箱等的遠程火災探測。根據(jù)光纖的光時域反射(OTDR)和光纖的后向拉曼散射溫度效應。探針光纖放置在待測空間中，光纖主機將激光束發(fā)射到探頭電纜中。

4.3 安裝位置、方法、標識及監(jiān)控軟件要求

(1)安裝在膠帶機兩側(cè)機架槽鋼內(nèi)。

(2)安裝在電纜橋架、配電室內(nèi)。

(3)沿著皮帶機架放置溫度敏感光纜，首先焊接皮帶機架槽鋼內(nèi)側(cè)的鋼鉤，鋪設張緊的塑料套鋼絲繩。張緊距離不大于50 m，然后將溫度傳感電纜系在塑料套管鋼絲繩上，綁扎距離不大于1 m；帶機輥和惰輥易于纏繞在鍍鋅鋼管上。溫度敏感電纜沿電纜橋架鋪設，并用304不銹鋼電纜扎帶固定。

(4)在敷設感溫光纜的膠帶輸送機機架、電纜橋架安裝不銹鋼標識牌(間距10 m)，采用304不銹鋼扎帶固定。不銹鋼標識牌尺寸：100×150×1.5 mm，標志采用腐蝕雕刻和夜光噴涂技術。

(5)要求沿膠帶輸送機及電纜橋架敷設的感溫光纜預留一定數(shù)量，采用卷盤纏繞存放。沿膠帶輸送機及電纜橋架敷設的感溫光纜每隔50 m預留2 m，采用卷盤纏繞存放。鋼鉤采用6 mm圓鋼制成，焊接牢固，經(jīng)過防腐處理。

(6)實時顯示測溫光纖溫度分布曲線。

(7)設置溫升速率報警，最高溫度和平均溫差報警，以及最高溫度報警。并實時存儲在數(shù)據(jù)庫中，三種類型的報警信息格式為：時間/類型/名稱/位置描述/報警指示器數(shù)量/備注等。

(8)系統(tǒng)應有自診斷功能，當系統(tǒng)中發(fā)生故障時，報警并記錄故障時間和故障設備，以供查詢及打印。

(9)報警與實際標識牌位置一致，能夠根據(jù)電子地圖報警位置追蹤具體報警位置。線性光纖溫度感應火災探測系統(tǒng)在各車間運行穩(wěn)定，報警及時。

5 結(jié) 語

在選煤廠安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)并應用信息化系統(tǒng)，可以使企業(yè)有效對工作現(xiàn)場進行實時的監(jiān)控，通過監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)囊暺良案黝悢?shù)據(jù)，能及時并準確掌握生產(chǎn)現(xiàn)場設備運行的各種狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備、人員及環(huán)境中存在的問題，進行正確的處理，保證各種設備的正常運行，做到防患于未然。通過安全監(jiān)控系統(tǒng)，可大幅降低人員的工作量，實現(xiàn)對作業(yè)現(xiàn)場的實時全方位24小時監(jiān)控，并提供及時準確的數(shù)據(jù)，從而有效提高檢修效率，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場安全的需求。