一種用于圓形煤場的智能自動安全消防系統

喬支昆 王艷春

摘 要：目前，國內火電廠、煤化工廠等新建圓形煤場的情況很多，圓形煤場的封閉儲煤能有效的降低粉塵污染，減少煤在存儲過程中的損耗。隨著環境保護要求的提高，火電企業煤場封閉，設計一種用于圓形煤場的智能自動安全消防系統，精確快速自動消除圓形煤場范圍內的高溫或火災險情，是本領域技術人員亟需解決的一個技術問題。文章通過分析圓形煤場的智能自動安全消防系統結構及系統實施方案，提出了系統優化方案。

關鍵詞：煤場 安全消防 控制器

中圖分類號：TD948 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0071-02

目前，國內火電廠、煤化工廠等新建圓形煤場的情況很多，與傳 統的露天儲煤和煤棚儲煤相比，圓形煤場的封閉儲煤能有效的降低粉塵污染，減少煤在存儲過程中的損耗，故而得到了廣泛的應用。然而，現有技術采用圓形煤場進行燃煤存儲存在較大的安全隱患，由于易燃煤炭保存時間過長而造成存煤升溫，進而引發自燃，煤中也會存在氫氣、甲烷等可燃氣體，煤在圓形煤場的運輸、裝卸、轉運過程中均存在煤粉飛揚情況，當可燃氣體和煤粉達到一定的濃度時，遇火星則容易造成爆炸。這些情況發生后，粉塵、可燃、有毒氣體以及煤堆自燃時產生的大量熱輻射致使圓形煤場極其不適合現場工作人員進行各種操作。因此，如何設計一種用于圓形煤場的智能自動安全消防系統至關重要。

1 系統結構

本系統通過在圓形煤場的環形步道和中心柱區域范圍內架設一定數量的遠程控制水炮，每臺遠程控制水炮配備一臺智能控制器并通過現場總線的方式連接到圓形煤場綜合管控系統。配合煤場的激光盤煤系統、紅外溫度監測系統以及壁溫監測系統，實現整個圓形煤場范圍內的空間坐標系搭建，當煤場區域范圍內發生火災險情或某片區域溫度達到預警限值，即可迅速精確定位著火點并自動控制水炮朝相應區域進行滅火，全過程無需人工干預。同時，區域內每次降溫滅火動作都將自動形成記錄并上報系統服務器。現場遠程控制水炮亦可現場設置為手動模式，人工控制滅火。系統拓撲圖如圖1所示。

2 系統實施方案

為使本系統的目的、特征和優點能更加明顯易懂，本文將結合附圖對本系統的具體實施方式予以詳細說明。

圖2為圓形煤場空間坐標定位原理圖。將紅外測溫儀與激光盤煤儀安裝在同一個云臺下，同時對準煤場的某一個點，這樣兩者將同步動作。紅外測溫儀及激光盤煤儀的安裝位置須保證能將整個圓形煤場無盲區覆蓋，必要時，二者可以按一定的軌道進行移動。以圓形煤場某個固定位置（如堆料機轉軸）為空間坐標系原點，利用激光測距傳感器測量紅外熱成像儀到目標P點的距離S，根據云臺的運轉情況獲取水平轉角α及垂直轉角β，則可獲得目標P點相對于紅外熱成像儀的坐標點位置P（x，y，z）：

再通過此時紅外熱成像儀相對于空間坐標系原點的位置，推算出目標P點的坐標。同時，安裝在圓形煤場各處的水炮以及安裝在圓形煤場擋煤墻上的壁溫測量裝置相對于空間坐標系原點的位置也隨之確定。

圖3為圓形煤場水炮布置示意圖。圖中1為圓形煤場擋煤墻上的環形步道，四周的水炮均安裝在其上；圖中2為圓形煤場的中心柱，部分水炮須安裝在該片區域；圖中3-13為遠程控制水炮，在水炮旁邊均安裝了一臺智能控制器，用于控制遠控水炮的水平角度、俯仰角度及水炮閥門的開閉，智能控制器通過PROFIBUS-DP現場總線連接至PLC及圓形煤場綜合管控系統；圖示紅色圓弧為環形步道上各臺遠控水炮所能覆蓋的區域范圍；圖示綠色圓圈為中心柱處三臺水炮所能覆蓋的區域范圍。以半徑為60m的圓形煤場為例，為滿足“GB50338-2003 固定消防炮滅火系統設計規范”中“室內消防炮的布置數量不應少于兩門，其布置高度應保證消防炮的射流不受上部建筑構件的影響，并應能使兩門水炮的水射流同時到達被保護區域的任一部位。”這一要求，環形步道上需要安裝的水炮數量須不少于8臺，所選擇的水炮射程應≥47m，考慮到中心柱處的滅火問題，最少需要的水炮布置數量為11臺。遠控水炮的其他參數均須根據相關的國家標準進行設計。

3 方案優勢

當紅外熱像儀或壁溫測量測溫桿發現某處溫度高于限值，則通過以太網或現場總線上報圓形煤場綜合管控系統，系統直接通過現場總線控制離超溫區域最近的兩臺智能控制器使相應的水炮調整水平及俯仰角度并開啟閥門迅速降溫滅火。

4 結語

綜上所述，在現有封閉煤場安全消防技術上加以完善改進，做到煤場的實時安全管控，當有異常報警時可聯動噴淋水炮自動或提示工作人員進行滅火。而且利用智能控制器和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，有效防止安全事故的發生，可以大大提高儲煤場的安全性。

參考文獻

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