煤場(chǎng)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

鄧衛(wèi)梅　唐林

摘要： 隨著干煤棚封閉工作的相繼展開(kāi)，煤場(chǎng)內(nèi)設(shè)備種類多、控制系統(tǒng)復(fù)雜、管理不便等問(wèn)題愈演愈烈。本文從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，利用先進(jìn)的DCS（Distributed Control System）一體化控制系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)各類設(shè)備的智能化聯(lián)動(dòng)控制，對(duì)改善煤場(chǎng)環(huán)境、降低設(shè)備維護(hù)量、強(qiáng)化煤場(chǎng)安全等具有重要意義。

關(guān)鍵詞：智能控制系統(tǒng)1; 安全監(jiān)測(cè)2; DCS 3

0??引言

隨著環(huán)保要求的提高和居民對(duì)良好生活環(huán)境的需要，各干煤棚封閉工作相繼展開(kāi)[1]，為保證封閉煤場(chǎng)的操作使用和安全運(yùn)行，煤場(chǎng)配置有多種不同類型的控制設(shè)備。對(duì)整個(gè)封閉煤場(chǎng)而言，各類設(shè)備（包括安全監(jiān)測(cè)、工業(yè)閉路電視監(jiān)視、噴淋和消防設(shè)備等）數(shù)量不多，但均為獨(dú)立控制無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)行人員任務(wù)繁重，維修工作復(fù)雜，且存在一定的安全隱患。本文主要通過(guò)采用DCS一體化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制，以滿足煤場(chǎng)建設(shè)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)中的安全管理需求。

1 ?煤場(chǎng)智能化控制的必要性

煤場(chǎng)的主要工控設(shè)備包括：①安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：通過(guò)紅外掃描熱像儀監(jiān)測(cè)煤堆表面溫度，生成煤場(chǎng)溫度圖像，以此判斷場(chǎng)內(nèi)煤堆發(fā)生自燃傾向的位置。②工業(yè)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)：采用網(wǎng)絡(luò)高速球攝像機(jī)，用于對(duì)整個(gè)煤場(chǎng)的視頻監(jiān)視。③煤場(chǎng)噴淋系統(tǒng)：可有效對(duì)堆場(chǎng)進(jìn)行防塵、固塵，改善煤場(chǎng)內(nèi)環(huán)境。④消防系統(tǒng)：主要包括火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和消防炮滅火系統(tǒng)。

目前，大部分煤場(chǎng)的現(xiàn)狀是：值班員通過(guò)安全監(jiān)測(cè)和工業(yè)電視系統(tǒng)監(jiān)視煤場(chǎng)內(nèi)動(dòng)態(tài)。同時(shí)，火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到明火后報(bào)警，集控室通過(guò)工業(yè)電視監(jiān)視煤場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，當(dāng)人工確認(rèn)火情后，由值班人員在控制中心啟動(dòng)消防炮，實(shí)施滅火。一方面，火災(zāi)探測(cè)器只能探測(cè)明火，另一方面整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化程度不高，需多次人工確認(rèn)，有可能會(huì)延誤災(zāi)情。因此，使用紅外熱像掃描儀實(shí)時(shí)監(jiān)控煤場(chǎng)的溫度場(chǎng)，與噴淋系統(tǒng)、消防炮系統(tǒng)等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，可最大限度的提高安全、降低損失。

2??煤場(chǎng)智能化控制系統(tǒng)平臺(tái)

為了提高煤場(chǎng)的智能化水平，在常規(guī)分散、獨(dú)立系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立數(shù)據(jù)統(tǒng)一的DCS處理平臺(tái)，在此平臺(tái)上部署開(kāi)放應(yīng)用控制器，縱向打通直接控制與運(yùn)行監(jiān)督控制的界限。且DCS系統(tǒng)預(yù)留接口，便于將煤場(chǎng)的其它設(shè)備納入管控，如圖1所示。

以一個(gè)長(zhǎng)300m寬90m的條形煤場(chǎng)為例，共配置4套安全監(jiān)測(cè)裝置、20套工業(yè)閉路電視裝置、18套噴淋裝置和12套消防炮。噴淋裝置和消防炮的I/O（輸入/輸出）測(cè)點(diǎn)包括設(shè)備的啟、停和狀態(tài)信號(hào)如表1，需要32通道的DI/DO卡件分別三塊。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可在原DCS系統(tǒng)上進(jìn)行擴(kuò)容或新增機(jī)柜并在DCS上位機(jī)中進(jìn)行組態(tài)。正常運(yùn)行時(shí)，噴淋和消防等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)變送器/執(zhí)行器將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場(chǎng)控制站，現(xiàn)場(chǎng)控制站再統(tǒng)一上傳至操作員站和工程師站，最后由操作員站和工程師站下達(dá)操作指令。在此過(guò)程中：①操作員站主要完成人機(jī)界面的功能;②現(xiàn)場(chǎng)控制站作為DCS的核心，完成系統(tǒng)主要的控制功能。③工程師站的主要作用是對(duì)DCS進(jìn)行應(yīng)用組態(tài)。④系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是連接各個(gè)站的橋梁。⑤現(xiàn)場(chǎng)變送器/執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和控制執(zhí)行任務(wù)。

同時(shí)，在保證不影響DCS安全性和穩(wěn)定性的前提下，通過(guò)DCS操作員站的第二網(wǎng)卡，接入安全監(jiān)測(cè)、工業(yè)閉路電視系統(tǒng)，從而在DCS操作員站上查看動(dòng)態(tài)攝像圖像（如圖2），并通過(guò)相應(yīng)組態(tài)可對(duì)攝像頭云臺(tái)發(fā)出操作指令。

3 ?煤場(chǎng)智能化控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)

如圖3所示，將煤場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)及消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制。具體實(shí)現(xiàn)方式為：（1）根據(jù)對(duì)云臺(tái)和紅外熱像儀的初始設(shè)置，系統(tǒng)自動(dòng)控制紅外熱像儀，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行拍攝，獲取區(qū)域的當(dāng)前溫度信息，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行判斷。（2）當(dāng)某個(gè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)溫度T高于設(shè)定值a時(shí)，啟動(dòng)煤場(chǎng)噴淋系統(tǒng)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。（3）待一定時(shí)間后，如果溫度降低至a以下，噴淋裝置停止動(dòng)作，系統(tǒng)恢復(fù)至監(jiān)測(cè)狀態(tài)。（4）如果區(qū)域溫度依然高于設(shè)定值a并達(dá)到設(shè)定值b時(shí)，啟動(dòng)消防炮直至溫度降低至臨界值以下，消防炮停止動(dòng)作，系統(tǒng)恢復(fù)至監(jiān)測(cè)狀態(tài)。

由此，煤場(chǎng)智能化控制系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，將煤場(chǎng)火災(zāi)消除于未然，避免不必要的損失。

4??結(jié)論

本文通過(guò)將煤場(chǎng)各類設(shè)備融入到統(tǒng)一的DCS平臺(tái)，對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)化的智能控制，實(shí)現(xiàn)了煤場(chǎng)消防的自動(dòng)控制，從根本上消除了火災(zāi)發(fā)生的隱患，減少了值班人員的工作量，提高了煤場(chǎng)的安全性，使煤場(chǎng)更加清潔、高效、靈活、安全。

參考文獻(xiàn)：

付融冰，張慧明. 中國(guó)能源的現(xiàn)狀[J]. 能源環(huán)境保護(hù)，2005，19（1）：8-12.

姜立永. 火力發(fā)電廠封閉煤場(chǎng)安全性探究[J]. 科學(xué)管理，2018（05）：234.

陶明如. 煤場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電廠內(nèi)的應(yīng)用[J]. 科技與創(chuàng)新，2018（01）.

許濤. 封閉式儲(chǔ)煤場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2018，16（056）：64.

賀小明，張順林，胡杰，等. 火電企業(yè)燃料智能化管理[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2015.

黃立新. 燃料智能化管控系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用前景[J].華電技術(shù)，2016（9）.

譚震云. 大型燃煤電廠封閉式聹煤場(chǎng)技術(shù)性能比較[J]. 電力建設(shè)，2012（5）.

作者介紹：

鄧衛(wèi)梅（1989.6.20），性別：女;籍貫：陜西寶雞;民族：漢;學(xué)歷：碩士研究生;職稱：工程師;職務(wù)：電控專工;研究方向：電氣及控制。