電廠(chǎng)原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

［摘 要］燃煤電廠(chǎng)原煤斗越來(lái)越難以滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的要求，主要是由于原煤斗內(nèi)易蓄熱，熱量大，難以釋放，滅火難度大，且煤炭的低溫氧化、熱量積聚過(guò)多易發(fā)生自燃現(xiàn)象，對(duì)電廠(chǎng)安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，利用溫度傳感器研發(fā)原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)原煤斗各個(gè)高度及方位的溫度進(jìn)行監(jiān)控，遠(yuǎn)程監(jiān)控原煤斗，可有效避免煤粉自燃、溫度過(guò)高等安全事故的發(fā)生。文章針對(duì)某電廠(chǎng)原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用進(jìn)行了分析。

［關(guān)鍵詞］智能監(jiān)控系統(tǒng)；智能監(jiān)控；電廠(chǎng)技術(shù)；電廠(chǎng)原煤斗

［中圖分類(lèi)號(hào)］TD636 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）04–0012–03

隨著社會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)及環(huán)保要求的不斷提高，燃煤電廠(chǎng)面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其中原煤斗的安全管理成為亟待解決的問(wèn)題。原煤斗因易蓄熱、難以釋放熱量，以及煤炭的低溫氧化和熱量積聚等問(wèn)題，易發(fā)生自燃現(xiàn)象，給電廠(chǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。自燃不僅導(dǎo)致原煤斗內(nèi)部溫度升高，而且可能引發(fā)火災(zāi)，給電廠(chǎng)的安全生產(chǎn)造成巨大損失。因此，對(duì)原煤斗進(jìn)行智能監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，對(duì)于確保電廠(chǎng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

在這種背景下，引入智能監(jiān)控系統(tǒng)成為改善燃煤電廠(chǎng)原煤斗安全管理的關(guān)鍵舉措。智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)原煤斗內(nèi)部的溫度、濕度等關(guān)鍵參數(shù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行預(yù)警，從而有效降低自燃的風(fēng)險(xiǎn)。與傳統(tǒng)的人工巡檢相比，智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、全方位的監(jiān)測(cè)，大幅提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，為電廠(chǎng)安全生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支持。

然而，盡管智能監(jiān)控系統(tǒng)在原煤斗安全管理中具有巨大潛力，但其在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一系列技術(shù)和工程難題。如何有效解決傳感器的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)采集和處理的效率、系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問(wèn)題，是當(dāng)前亟待攻克的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

1 電廠(chǎng)原煤斗介紹

電廠(chǎng)原煤斗是燃煤電廠(chǎng)中至關(guān)重要的設(shè)備之一，其主要功能包括接收、存儲(chǔ)和輸送原煤，為電廠(chǎng)穩(wěn)定、高效地進(jìn)行燃煤發(fā)電提供了基礎(chǔ)支持。電廠(chǎng)原煤斗通常位于燃煤系統(tǒng)的起始位置，緊鄰煤場(chǎng)或煤礦。其作用是接收從煤場(chǎng)或煤礦運(yùn)來(lái)的原煤，并將其儲(chǔ)存，以適應(yīng)電廠(chǎng)的燃煤需求。原煤斗的結(jié)構(gòu)通常由堅(jiān)固的金屬構(gòu)件構(gòu)成，以承受原煤的重量和在輸送過(guò)程中產(chǎn)生的力。其設(shè)計(jì)考慮了原煤的流動(dòng)性、粒度和濕度等因素，以確保斗體內(nèi)的原煤能夠順利流動(dòng)。進(jìn)料口位于斗體的頂部，通常通過(guò)輸送系統(tǒng)接收原煤，而出料口則位于底部，連接到后續(xù)的煤破碎機(jī)、煤磨機(jī)等設(shè)備。原煤斗不僅是一個(gè)臨時(shí)儲(chǔ)存設(shè)備，還是原煤輸送系統(tǒng)的起點(diǎn)。通過(guò)輸送機(jī)械，如皮帶輸送機(jī)或螺旋輸送機(jī)，原煤能夠從斗體底部順利傳送至下游的處理設(shè)備。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得電廠(chǎng)能夠保持高效的生產(chǎn)，并在煤礦運(yùn)輸不穩(wěn)定或電廠(chǎng)負(fù)荷波動(dòng)的情況下保持運(yùn)行的平穩(wěn)性。為確保電廠(chǎng)的安全運(yùn)行，原煤斗通常配備有先進(jìn)的安全控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)斗體內(nèi)外的溫度、壓力及振動(dòng)等參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，能夠及時(shí)采取措施，如停機(jī)或報(bào)警，以防范潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。為保障原煤斗的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，定期的維護(hù)和清理必不可少。清理工作包括對(duì)斗體內(nèi)的積灰進(jìn)行清理，檢查輸送系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并及時(shí)修理或更換磨損的部件，以確保設(shè)備在高效工作的同時(shí)具備穩(wěn)定性和可靠性。電廠(chǎng)原煤斗的設(shè)計(jì)與運(yùn)行對(duì)整個(gè)燃煤電廠(chǎng)的穩(wěn)定性和效率有著深遠(yuǎn)的影響，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能的深入理解至關(guān)重要。

2 原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)概述

2.1 原煤斗的安全管理需求

原煤斗作為燃煤電廠(chǎng)的重要組成部分，其安全管理至關(guān)重要。原煤斗的性質(zhì)導(dǎo)致其存在著諸多安全隱患，因此需要進(jìn)行有效的管理和監(jiān)控以確保電廠(chǎng)的安全運(yùn)行。原煤斗內(nèi)部的煤粉易自燃，尤其是在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，由于煤炭的低溫氧化和熱量積聚，容易發(fā)生自燃現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)事故。原煤斗內(nèi)部存在著熱量蓄積問(wèn)題，特別是在運(yùn)輸過(guò)程中，由于煤炭的熱量難以及時(shí)釋放，容易導(dǎo)致溫度升高，進(jìn)而引發(fā)煤粉自燃。此外，原煤斗內(nèi)部還可能存在溫度不均勻、濕度過(guò)高等問(wèn)題，進(jìn)一步加劇了安全隱患的存在。因此，為確保電廠(chǎng)的安全運(yùn)行，必須對(duì)原煤斗進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，防止火災(zāi)和其他安全事故的發(fā)生。而引入原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵舉措，其通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)原煤斗內(nèi)部的溫度、濕度等關(guān)鍵參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行預(yù)警，為電廠(chǎng)的安全生產(chǎn)提供有力保障。

2.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)

智能監(jiān)控系統(tǒng)是一種集成了先進(jìn)的信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和智能算法的系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、分析和管理特定對(duì)象或系統(tǒng)的狀態(tài)。其核心目標(biāo)是通過(guò)智能化手段，對(duì)監(jiān)控對(duì)象的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)狀態(tài)的全面掌控和及時(shí)響應(yīng)。

智能監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)包括：①具有高度自動(dòng)化和智能化的特性，能夠自主地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和分析，減輕了人工干預(yù)的負(fù)擔(dān)，提高了監(jiān)控效率和精度；②具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行預(yù)警，有助于及早采取相應(yīng)措施以防止事故發(fā)生或減小損失；③具有靈活性和可擴(kuò)展性，能夠根據(jù)不同的監(jiān)控對(duì)象和需求進(jìn)行定制和調(diào)整，滿(mǎn)足各種不同場(chǎng)景和應(yīng)用的需求；④具有遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理的能力，管理者可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或云平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)視監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作，實(shí)現(xiàn)了地域上的無(wú)縫管理。

綜上所述，智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段，為各種領(lǐng)域的監(jiān)控和管理工作提供了高效、精準(zhǔn)的解決方案，成為現(xiàn)代生產(chǎn)和管理中不可或缺的重要工具。

2.3 智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成主要包括傳感器與數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理單元、分析與決策系統(tǒng)以及用戶(hù)界面與報(bào)警系統(tǒng)。傳感器與數(shù)據(jù)采集設(shè)備是監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)對(duì)象的各種參數(shù)，如溫度、濕度、壓力等，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理單元。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理單元負(fù)責(zé)接收、存儲(chǔ)和處理傳感器采集到的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在本地服務(wù)器或云端，經(jīng)過(guò)預(yù)處理和分析后，用于生成監(jiān)控報(bào)告、趨勢(shì)分析等。分析與決策系統(tǒng)是智能監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，其利用數(shù)據(jù)分析算法、人工智能技術(shù)等對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，識(shí)別出潛在的異常情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和策略進(jìn)行智能決策和預(yù)警。用戶(hù)界面與報(bào)警系統(tǒng)提供了監(jiān)控系統(tǒng)的操作界面和報(bào)警功能。通過(guò)用戶(hù)界面，用戶(hù)可實(shí)時(shí)查看監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)、報(bào)告和趨勢(shì)分析，并進(jìn)行必要的操作和控制。報(bào)警系統(tǒng)則負(fù)責(zé)根據(jù)分析與決策系統(tǒng)的結(jié)果，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒用戶(hù)關(guān)注可能的異常情況，以便及時(shí)采取措施。

3 某電廠(chǎng)原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

文章以某電廠(chǎng)原煤斗項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)原煤斗各個(gè)高度各個(gè)方位的溫度監(jiān)控，消除煤粉自燃等安全事故的發(fā)生。該智能監(jiān)控系統(tǒng)可分為軟件和硬件部分，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

3.1 軟件部分

（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件。該軟件用于實(shí)時(shí)采集原煤斗內(nèi)部各個(gè)高度各個(gè)方位的溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析。軟件應(yīng)具備穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集功能，能夠準(zhǔn)確地記錄溫度數(shù)據(jù)，并支持實(shí)時(shí)報(bào)警功能，以便在溫度異常時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

（2）數(shù)據(jù)分析與歷史查詢(xún)軟件。該軟件用于對(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，生成歷史曲線(xiàn)圖，同時(shí)，可發(fā)現(xiàn)溫度異常的原煤斗，預(yù)警發(fā)生的自燃等安全事故，從而采取相應(yīng)的措施避免事故發(fā)生。溫度歷史曲線(xiàn)如圖2 所示。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理軟件。該軟件用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和操作。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，管理者可隨時(shí)隨地對(duì)原煤斗的溫度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和管理，及時(shí)響應(yīng)異常情況，保障電廠(chǎng)安全運(yùn)行。

3.2 硬件部分

（1）溫度傳感器。原煤斗溫度傳感器是一種用于測(cè)量原煤斗溫度的傳感器設(shè)備。傳感器通常需要具有一定的耐高溫性能，以確保其在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。原煤斗溫度傳感器通過(guò)測(cè)量原煤的溫度，可幫助操作人員及時(shí)采取必要的措施，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和生產(chǎn)安全。本研究采用熱電偶、電阻溫度檢測(cè)器。熱電偶通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同金屬之間的溫差來(lái)產(chǎn)生電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。電阻溫度檢測(cè)器則利用電阻值隨溫度變化的特性進(jìn)行溫度測(cè)量。原煤斗溫度傳感器通常安裝在原煤斗的關(guān)鍵位置，以確保準(zhǔn)確測(cè)量原煤的溫度。安裝位置的選擇取決于具體的工藝流程和溫度分布情況。傳感器通常會(huì)輸出一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)的變化與原煤的溫度變化成正比，可被連接到監(jiān)控系統(tǒng)或控制系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)原煤溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。

（2）數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)將溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳輸。其通常包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)路等組件，能夠?qū)⒉杉降臏囟葦?shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)，并確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）監(jiān)控終端設(shè)備。監(jiān)控終端設(shè)備用于接收、顯示和管理監(jiān)控系統(tǒng)采集到的溫度數(shù)據(jù)?？梢允怯?jì)算機(jī)、平板電腦或?qū)Ｓ玫谋O(jiān)控終端，用于實(shí)時(shí)監(jiān)視原煤斗的溫度情況，并進(jìn)行必要的操作和處理。

這些軟硬件設(shè)備共同組成了一個(gè)完整的原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)原煤斗的溫度監(jiān)控和安全管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)燃煤電廠(chǎng)原煤斗難以滿(mǎn)足安全生產(chǎn)要求的問(wèn)題，文章對(duì)原煤斗智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過(guò)該系統(tǒng)，可有效避免煤粉自燃、溫度過(guò)高等安全事故的發(fā)生，提高電廠(chǎng)的安全運(yùn)行水平。研究結(jié)果表明，通過(guò)監(jiān)測(cè)原煤斗內(nèi)部溫度的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常，并結(jié)合火源位置探測(cè)技術(shù)，可迅速確定潛在的火源位置，有針對(duì)性地進(jìn)行滅火處理，最大限度地減少自燃引發(fā)的安全隱患。未來(lái)，可進(jìn)一步完善監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能，提高系統(tǒng)的可靠性和智能化水平，以應(yīng)對(duì)電廠(chǎng)安全管理的不斷挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫冰，張亞軍，李江鵬，等. 某鍋爐摻燒褐煤原煤斗篷煤及積粉爆炸問(wèn)題的解決方法[J]. 熱力發(fā)電，2009，38（12）：48-50.

[2] 付阿凡. 智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)配電柜中的應(yīng)用[J]. 機(jī)電技術(shù)，2023（6）：35-37.

[3] 張帥，佀慶棟. 基于嵌入式技術(shù)的智能電網(wǎng)監(jiān)控模式及關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析[J]. 中華紙業(yè)，2023，44（24）：66-68.