安全監控系統在火電廠煤倉的應用

孫亞偉，徐西俊，崔 婷

(國家能源蓬萊發電有限公司，山東 煙臺 265600)

0 引言

火力發電廠中的煤倉是儲存原煤的設備，同時也是制粉燃燒系統的初始設備，煤倉正常工作是保障鍋爐制粉系統正常工作的前提。但由于煤倉內部環境惡劣，導致煤位信號不準確、煤粉爆炸、自燃等現象，設備安全問題層出不窮，且煤位測量裝置單一，安全監測手段缺失，嚴重威脅機組安全穩定運行。

1 火電廠煤倉監控的現狀

目前，火電廠煤倉監控普遍采用超聲波或雷達物位計對煤倉煤位高度進行測量，不能直觀、全面監測煤倉內部情況，不能對煤倉下煤、煤料控制、堵煤、棚煤、露眼等問題進行有效的人為預防和控制。火電廠對煤倉內的火災檢測普遍采用人員值班看管、人工防火巡視的方法，這種方法原始落后，不符合火電廠自動化、信息化的發展要求。

煤倉內環境惡劣，粉塵多、濕氣大，會導致煤位信號不準確，造成堵煤、空倉、滿倉等，影響煤倉儲煤合理調配；上煤作業時會產生大量的煤塵污染，存在煤粉爆炸的風險；煤炭在儲存過程中如溫度過高，容易發生自燃現象等。由于缺乏溫度監測、視頻監測設備，一旦未能在第一時間發現并處理事故，會造成巨大的經濟損失和嚴重的安全后果。因此，煤倉的安全監控是一項亟待解決的問題。

2 煤倉安全監控系統的作用

煤倉安全監控系統是集視頻監視、料位測量與控制、溫度測量于一體的監控型系統，整個系統在控制上精準和人性化，可滿足運行人員的控制需求。煤倉安全監控系統既可直觀顯示倉內煤炭的實際情況，又能根據測距系統的測量反饋煤位，并根據控制信號實現自動上煤、停煤操作，提高輸煤系統的自動化水平，同時還能測量儲煤表面溫度，實現高溫報警，預防煤粉自燃、爆炸。

3 煤倉安全監控系統的實現

煤倉安全監控系統是集煤倉安全系統控制器、煤倉視頻監視系統、煤倉料位測控系統、煤倉溫度測量系統于一體，基于單片機技術的安全控制系統。

3.1 煤倉安全監控系統控制器

煤倉安全監控系統控制器是處理煤倉料位測控系統、煤倉溫度測量系統傳遞的模擬量信號，轉換為數字信號并疊加在視頻畫面上的處理器，便于用戶直觀觀察煤倉內煤位與煤溫等信息；并輸出模擬量信號，便于集中控制與報警。

3.2 煤倉視頻監視系統

煤倉視頻監視系統采用多倍光學變焦、自動光圈的高清晰一體機，配置電動云臺、編碼器，可實現在集控室遠程的觀測控制，通過鼠標或者遙控器，在任何一路視頻輸出端上調出該系統內任一攝像機圖像信號，并對攝像機的動作進行操作。通過編程，可以在任意設定的范圍內，定時循環顯示圖像信號。系統具有遠距離通信、遠距離控制、視頻錄像、畫面分割等功能。

3.3 煤倉料位測控系統

煤倉料位測控系統是一種基于激光測距原理的測量精確、無接觸式的工業用距離測量設備，可廣泛地被集成用于各種工業用途的控制和監測系統。通過激光發射和接收的時間差來測量距離，克服了煤倉內煤粉反光差等問題，準確地測量煤倉內煤位高度。測距系統進行煤位測量，測出的煤位經過控制器的處理，顯示在終端顯示器上；煤位控制器可輸出多組開關量信號、模擬量信號，進行煤位的自動控制。

3.4 煤倉溫度測量系統

煤倉溫度測量系統是一種基于紅外測溫原理的工業用測量設備，其原理是將物體發射的紅外線具有的輻射能轉變成電信號，紅外線輻射能的大小與物體本身的溫度相對應，根據轉變成的電信號大小，可以確定物體的溫度。煤倉溫度測量系統可以準確地測量煤倉內煤粉表面溫度，預防煤粉爆炸、自燃等事故的發生。通過與手持式紅外測溫槍對同一區域測溫相比較，兩者測量最大溫差不超過5 ℃。

4 煤倉安全監控系統的特點

4.1 本地監視

支持畫面預覽，預覽通道順序可調；支持預覽分組切換、手動切換或自動輪巡預覽，自動輪巡周期可設置；可屏蔽指定的預覽通道；支持視頻移動偵測、視頻丟失檢測、視頻遮擋檢測、視頻輸入異常檢測；支持多種主流云臺解碼器控制協議，支持預置點、巡航路徑及軌跡。

4.2 煤位自動控制

具有實時測距功能，能準確顯示視頻上標注點的料位；根據實時數據設置煤位信號的開關量輸出信號，實現“高料位自動停煤”“低煤位自動上煤”控制信號輸出；根據實時數據設置煤位信號的模擬量輸出信號，可引入DCS系統，實現煤位控制的調節及保護功能。

4.3 錄像回放

支持循環寫入和非循環寫入兩種模式；支持定時和事件兩套壓縮參數；錄像觸發模式包括手動、定時、報警、移動偵測、動測或報警；每天可設定8個錄像時間段，不同時間段的錄像觸發模式可獨立設置；支持移動偵測錄像、報警錄像、動測和報警錄像、動測或報警錄像的預錄及延時；定時和手動錄像的預錄；支持錄像文件的鎖定和解鎖；支持本地冗余錄像。

支持指定硬盤內的錄像資料僅供讀取，只讀屬性；支持按通道號、錄像類型、文件類型、起止時間等條件進行錄像資料的檢索和回放；支持回放時對任意區域進行局部圖像放大；支持回放時的暫停、快放、慢放、前跳、后跳，支持鼠標拖動定位等功能。

4.4 其他本地功能

用戶可以通過前面板按鍵、鼠標、遙控器、專用鍵盤等操作。支持云臺、鏡頭控制。支持預置點、巡航、軌跡設置及調用；三級權限用戶管理，管理員可創建多個操作用戶并設定其權限，權限可細化到通道；完備的操作、報警、異常及信息日志記錄和檢索；支持手動報警觸發、清除；支持設備配置信息的導入/導出操作。

5 系統存在的問題及改進措施

由于煤倉為封閉空間，環境光線較弱，對視頻監控攝像機視頻圖像具有一定影響，因此需要增加照明。

針對煤倉內部粉塵較大、且顆粒攜帶較高靜電的現象，采取風幕防塵系統解決煤粉附著問題。風幕防塵系統以壓縮空氣作為動力源，可在攝像頭、紅外測溫探頭、測距探頭、燈具處形成環形風幕進行保護，防止粉塵在設備上附著，確保監視系統、測距、測溫系統及燈具在倉內特殊環境下正常工作。為避免壓縮空氣含水造成設備出現非消耗性損壞，風幕防塵系統必須采用經過除油、除水、除雜后的清潔壓縮空氣。