基于PROFIBUS—DP總線技術的明火煤監控系統的應用

王艷春　陳婷　尹新偉　胡月龍

【摘 要】煤炭在經過長時間的運輸及存儲之后，由于受水分的揮發、壓實程度的變化等因素影響易發生自燃，直接會對運行皮帶造成安全隱患，如果讓有自燃傾向的煤炭從儲煤場進入輸煤皮帶系統，不僅會給生產企業造成重大經濟損失，同時煤炭的自燃生成了對環境有害的氣體與粉塵等，增大了環境污染，因而在傳輸皮帶尤其是在進出廠煤傳輸皮帶上，加裝明火煤監控裝置，將為火力發電廠輸煤系統安全提供有力保障。

【關鍵詞】明火煤；紅外測溫；噴淋；總線

0 引言

輸煤系統明火煤探測監控系統，是針對物料輸送系統，特別是火力發電廠的輸煤系統安全監控的需要而設計的。系統的設計根據最新發布的國家標準《火力發電廠與變電站設計防火規范》中有關輸煤皮帶系統“明火煤”監測裝置的要求，在保證監測靈敏、準確、報警及時、避免誤操作的前途下，充分考慮了火力發電廠的運行和安全生產對于可靠性、操作維護方便等方面的要求，為輸煤系統的安全運行監控提供了有效的手段。

本系統是一種基于PROFIBUS-DP現場總線的明火煤監控系統。該系統包含紅外探測裝置、噴淋滅火裝置和控制系統三部分。系統既可以單獨控制運行，也可以與運煤系統連鎖運行，既可就地操作，也可并入輸煤程控系統中進行集中控制。

1 PROFIBUS-DP現場總線的優勢

現場總線是信息技術、網絡技術的發展在控制領域的體現，是自動化技術發展的熱點之一。因其具有數字化、開放性、分散性以及對現場環境的適應性等特點而獲得了非常廣泛的應用。目前已逐漸成熟并對工業自動化進程形成影響的主要有PROFIBUS、HART、LONWORKS、FF等等，其中PROFUBUS總線是最為流行的現場總線技術之一，其產品廣泛應用于工業、交通、能源、電力等自動化領域。

PROFIBUS根據應用特點分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三個兼容版本。其中PROFIBUS-DP是一種高速（數據傳輸速率9.6kbit/s～12Mbit/s）的經濟的底層控制網絡，專為自動控制系統和設備級分散I/O之間通信設計，可取代價格昂貴的24V或4～20mA并行信號線，廣泛應用于分布式控制系統的高速數據傳輸。中央控制器通過高速串行線與分散的現場設備（如I/O、驅動器、閥門等）進行通信，PROFIBUS-DP的信息傳輸主要是周期性的，除周期性用戶數據傳輸外，PROFIBUS -DP還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理等功能。

2 系統組成

2.1 系統的結構

明火煤監測系統包括紅外監測裝置及配套的噴淋裝置兩部分。系統既可以單獨運行，也可以很方便的與各種輸煤程控系統兼容，并入輸煤程控系統集中控制運行。系統結構示意圖如圖1所示。

以輸煤皮帶為基準面，紅外測溫裝置水平安裝在基準面正上方150cm處，紅外掃描測溫裝置固定支架采用金屬管材，并做防腐防銹處理。噴淋器根據皮帶機懸臂皮帶參數，使噴淋器噴嘴噴出的水簾既能覆蓋整個皮帶的寬度，又不至于使大量的水噴撒到皮帶外面，相鄰兩個噴頭覆蓋區域有少許重疊。保證整個噴淋區域無死角。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域，噴淋裝置是沿皮帶方向間隔布置。

圖1 系統結構示意圖

2.2 系統工作原理

紅外測溫裝置測量輸煤皮帶上煤炭的實時溫度，將數據傳送至控制單元，控制單元根據分析數據研判當前煤炭溫度是否發生異常，如發生異常，由控制單元發出指令使電磁閥動作，同時與控制輸煤皮帶速度的變頻模塊進行連鎖，將輸煤皮帶速度降低到當前速度的二分之一，消防水通過電磁閥控制由噴淋頭噴出，以達到撲滅明火或降低煤炭溫度的目的，隨后輸煤皮帶恢復正常速度運行，系統工作原理如圖2所示。電氣控制柜可接收紅外測溫裝置信號，并具有現場顯示數值以及聲光報警功能，可把數據通過通訊遠傳給封閉煤場燃料安全信息平臺。

圖2 系統工作原理圖

3 系統優勢

紅外測溫裝置和配套的控制單元采用最新的嵌入式操作系統，具有高效、穩定、擴展性好等特性。友好的人機界面，能夠直接數字顯示測量溫度、顯示溫度變化曲線，并且控制單元根據工業現場的需求，特別設置了快速響應溫度報警輸出信號，以方便用戶接入輸煤程控系統。控制單元還具備強大的擴展性，加裝無線模塊，實現監測信號和報警信號的遠程傳輸，提升明火煤監測系統的整體性能。

響應時間：

測溫精度：

綜上所述，明火煤監測裝置是電廠生產安全系統的重要組成部分，對于煤場安全和傳輸皮帶安全均可起到重要的預警和保護功能，總線控制結構使得明火煤監測裝置在結構上更加緊湊，減少施工周期，提供了系統穩定性，且具備了更強大的擴展性。

4 結束語

火力發電廠的輸煤系統大都存在著以下主要問題：設備布置分散、控制線較長、電纜用量較大、設備電磁干擾大、環境條件惡劣等。針對現有技術存在的不足，設計一種基于PROFIBUS-DP總線技術的明火煤監測裝置，能夠滿足火電廠發電機組安全、經濟運行的要求，而且利用PROFIBUS-DP現場總線的設備診斷信息及狀態信息，可實現現場設備遠程診斷和管理功能，以便對火電廠儲煤場傳輸帶上煤堆進行有效監測，防止安全事故的發生，可以大大提高火電輸煤系統的安全性。

【參考文獻】

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[責任編輯：朱麗娜]