磨煤機防爆監測系統軟件的設計與開發

摘 要：采用PLC程序控制，由取樣、反吹掃、氣體、樣預處理、氣樣分析、儀表校準、信號輸出等部分組成，并以CO探頭輔助監測分析，以此來設計與開發磨煤機防爆監測系統軟件。通過對磨煤機運行性質的分析，確定調控指標；從數據中挖掘和篩選，找出符合國家標準的相關數據，通過分析磨煤機中CO的濃度，充分考慮磨煤機防爆監測溫度與CO的匹配關系，提出建議供運行人員調整使實際操作系統完善，提前預警可能的爆炸事故發生，指導工作人員操作運行，從而保證磨煤機的安全，是實現火電廠安全生產和環境保護的有效手段。

關鍵詞：磨煤機CO傳感器防爆預警；PLC程序控制；軟件開發

1 概述

電廠的燃煤制粉系統——磨煤機是一種典型的燃料粉碎系統。自然狀態下化學性質相當穩定的塊狀煤炭經過研磨并與空氣混合之后，就形成一種氧化劑（空氣中的氧氣）與還原劑（煤粉中的炭）的混合體——煤粉流。為了提高燃料的使用效率，技術人員總是在不斷嘗試著將煤粉研磨得盡可能細小。目前的加工水平已經將煤粉直徑減小到微米以下。這樣就大大提高了煤粉流中氧化劑與還原劑的接觸面積，使之轉變為一種對明火極其敏感的易燃易爆性混合體。在這種情況下，一旦煤粉流接觸到明火或者磨煤機的某一局部溫度升高到煤粉的燃點以上，制粉系統中最常見的現象——閃爆就發生了。輕者將造成設備破壞、生產過程中斷；重者將有可能造成機毀人亡的嚴重事故。

早期的磨煤機保護系統都是利用溫度傳感器來發出警報，而這樣的系統需要布置的監測點太多、可靠性差且誤報率大反應慢。所以早期的磨煤機系統難以達到對機組各方面的協調需求。故欲設計與開發一款磨煤機防爆監測系統。該新系統通過分析磨煤機中CO的濃度，提前預警可能的爆炸事故發生，從而保證磨煤機的安全。系統有PLC控制，自成一個獨立的小系統。是火電廠、儲煤場生產過程工藝監控、安全生產和環境保護的有效手段。

2 設計方案

本磨煤機防爆監測系統的項目針對于上述不足，旨在以分析實時監測的磨煤機中CO的濃度數據為基礎，在符合國家標準的前提下，建立一套綜合考慮安全性、經濟性及環保性的評價體系以此來指導防爆預警監測系統驅動研究，從而設計與開發一款符合生產需求的磨煤機防爆監測系統，系統設計流程如圖1所示：

2.1 設計監測程控原理

本設計主要采用PLC程序控制，并以探頭輔助分析磨煤機中CO濃度來進行監測預警。該程序遵循串行工作方式，每次執行一個操作逐步執行。

（1）按下開關sb1，觸點0.01閉合并自鎖，常開觸點10.00閉合；（2）達到一級預警時，開關sb2閉合，觸點0.02閉合并自鎖，常開觸點10.01閉合，黃燈亮；（3）達到二級預警時，開關sb3閉合，觸點0.03閉合并自鎖，觸點10.02常閉開關斷開，黃燈滅，紅燈亮，并反吹氮氣；（4）達到三級預警時，開關sb4閉合，觸點0.04閉合并自鎖，觸點10.03常閉觸點斷開紅燈滅，并關閉反吹裝置，同時關閉主程序。

2.2 PLC實現的主要功能

首先，智能化監控，根據設計可分為三級預警：（1）當達到一級預警時黃燈亮；（2）達到二級預警時黃燈亮；（3）達到三級預警時自動斷開主回路；從而實現智能化監測預警的目的。

3 軟件系統開發

在磨煤機防爆監測系統中，需要進行大量的實時數據采集和可視化顯示，經過軟件處理后形成的曲線比原始數據更能給人直觀的印象。該軟件在Windows操作系統下以C++ Builder為開發平臺，應用于磨煤機防爆監測系統中的實時數據繪圖。C++ Builder是一種面向對象的可視化應用程序開發工具，開發環境輕松快捷，界面友好，方便實現。兼容WinXp/7/8/Vista等主流操作系統。此外，使用HTML開發人性化使用界面，對軟件構成以及系統原理進行說明。啟動軟件后，操作人員只需點擊開始測試，軟件便可以自動獲取實際數據，并同時繪出曲線，直觀的反饋給操作人員。界面友好，操作簡單。

3.1 設計運行架構

設計運行架構如圖2所示，軟件操作界面可以提供一個實時觀測數據和監測預警的人機交互界面。主要分為兩大部分：人性化服務界面。用戶可進行注冊、登錄，并了解系統說明與磨煤機防爆監測系統的運行原理；可視化觀測界面。用戶進入數據測試部分后，頁面會顯示出該燃燒情況下CO濃度的實時觀測值，安全范圍以紅線標明，如若超出安全范圍，則會產生相應的報警措施。

軟件操作界面如圖3所示，可以提供一個實時觀測數據和監測預警的一個人機交互界面。主要分為兩大部分：（1）人性化服務界面；用戶可進行注冊、登錄，并了解系統說明與磨煤機防爆監測系統的運行原理；（2）可視化觀測界面；用戶進入數據測試部分后，頁面會顯示出該燃燒情況下CO濃度的實時觀測值，安全范圍以紅線標明，如若超出安全范圍，則會由PLC程序啟動預警裝置，產生相應的預警措施或斷開回路。

3.2 本系統特點

（1）采用CO監測可靠性高，誤報率低。不會因為其他原因引起的局部溫度升高而錯誤發出報警信號，避免可能發生爆炸的磨煤機報警系統，對磨煤機起到綜合控制和監測的保障作用。

（2）反應迅速，與溫度報警系統相比能夠提前1-1.5小時發出報警信號，能夠預留給維護人員足夠長的故障反應時間，并且有較為充足的時間來選擇排除危險的方式，以及排除危險。

（3）本系統的設計與開發通過對采樣探頭的設計、PLC編程實現邏輯控制、測CO傳感器的選用等綜合應用，可以做到對傳感器端傳來的信號進行快速準確處理，具有良好的自診斷功能，系統配置簡單靈活，控制系統模塊化，性價比高，維修方便等優點與特色。

4 結束語

研究磨煤機防爆監測系統，可以提高工作安全性。本項目在大量分析運行模擬數據的基礎上，總結了防爆預警的關鍵性指標，同時為工作人員提供了有效的實際操作方案，對提高磨煤機組運行安全性和高效性的意義重大。隨著研究的深入，有以下問題有待進一步解決：根據現有機組模擬運行數據，將其與國家標準進行對比參考的算法有待完善；進行PLC程序設計時，其內部自成的獨立系統功能的多樣性有待提高；在實際工作運行中建議工作人員根據其工作場地的實際情況，考慮煤種差異、環境溫度和實際工況等因素對本軟件進行相應的局部調整。

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