安全監(jiān)控系統(tǒng)在火電廠煤倉(cāng)的應(yīng)用

孫亞偉，徐西俊，崔 婷

(國(guó)家能源蓬萊發(fā)電有限公司，山東 煙臺(tái) 265600)

0 引言

火力發(fā)電廠中的煤倉(cāng)是儲(chǔ)存原煤的設(shè)備，同時(shí)也是制粉燃燒系統(tǒng)的初始設(shè)備，煤倉(cāng)正常工作是保障鍋爐制粉系統(tǒng)正常工作的前提。但由于煤倉(cāng)內(nèi)部環(huán)境惡劣，導(dǎo)致煤位信號(hào)不準(zhǔn)確、煤粉爆炸、自燃等現(xiàn)象，設(shè)備安全問(wèn)題層出不窮，且煤位測(cè)量裝置單一，安全監(jiān)測(cè)手段缺失，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 火電廠煤倉(cāng)監(jiān)控的現(xiàn)狀

目前，火電廠煤倉(cāng)監(jiān)控普遍采用超聲波或雷達(dá)物位計(jì)對(duì)煤倉(cāng)煤位高度進(jìn)行測(cè)量，不能直觀、全面監(jiān)測(cè)煤倉(cāng)內(nèi)部情況，不能對(duì)煤倉(cāng)下煤、煤料控制、堵煤、棚煤、露眼等問(wèn)題進(jìn)行有效的人為預(yù)防和控制。火電廠對(duì)煤倉(cāng)內(nèi)的火災(zāi)檢測(cè)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(dòng)化、信息化的發(fā)展要求。

煤倉(cāng)內(nèi)環(huán)境惡劣，粉塵多、濕氣大，會(huì)導(dǎo)致煤位信號(hào)不準(zhǔn)確，造成堵煤、空倉(cāng)、滿倉(cāng)等，影響煤倉(cāng)儲(chǔ)煤合理調(diào)配；上煤作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煤塵污染，存在煤粉爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；煤炭在儲(chǔ)存過(guò)程中如溫度過(guò)高，容易發(fā)生自燃現(xiàn)象等。由于缺乏溫度監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)測(cè)設(shè)備，一旦未能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并處理事故，會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的安全后果。因此，煤倉(cāng)的安全監(jiān)控是一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。

2 煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用

煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)是集視頻監(jiān)視、料位測(cè)量與控制、溫度測(cè)量于一體的監(jiān)控型系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)在控制上精準(zhǔn)和人性化，可滿足運(yùn)行人員的控制需求。煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)既可直觀顯示倉(cāng)內(nèi)煤炭的實(shí)際情況，又能根據(jù)測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)量反饋煤位，并根據(jù)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上煤、停煤操作，提高輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，同時(shí)還能測(cè)量?jī)?chǔ)煤表面溫度，實(shí)現(xiàn)高溫報(bào)警，預(yù)防煤粉自燃、爆炸。

3 煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)是集煤倉(cāng)安全系統(tǒng)控制器、煤倉(cāng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)、煤倉(cāng)料位測(cè)控系統(tǒng)、煤倉(cāng)溫度測(cè)量系統(tǒng)于一體，基于單片機(jī)技術(shù)的安全控制系統(tǒng)。

3.1 煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)控制器

煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)控制器是處理煤倉(cāng)料位測(cè)控系統(tǒng)、煤倉(cāng)溫度測(cè)量系統(tǒng)傳遞的模擬量信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并疊加在視頻畫(huà)面上的處理器，便于用戶直觀觀察煤倉(cāng)內(nèi)煤位與煤溫等信息；并輸出模擬量信號(hào)，便于集中控制與報(bào)警。

3.2 煤倉(cāng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)

煤倉(cāng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)采用多倍光學(xué)變焦、自動(dòng)光圈的高清晰一體機(jī)，配置電動(dòng)云臺(tái)、編碼器，可實(shí)現(xiàn)在集控室遠(yuǎn)程的觀測(cè)控制，通過(guò)鼠標(biāo)或者遙控器，在任何一路視頻輸出端上調(diào)出該系統(tǒng)內(nèi)任一攝像機(jī)圖像信號(hào)，并對(duì)攝像機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行操作。通過(guò)編程，可以在任意設(shè)定的范圍內(nèi)，定時(shí)循環(huán)顯示圖像信號(hào)。系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離通信、遠(yuǎn)距離控制、視頻錄像、畫(huà)面分割等功能。

3.3 煤倉(cāng)料位測(cè)控系統(tǒng)

煤倉(cāng)料位測(cè)控系統(tǒng)是一種基于激光測(cè)距原理的測(cè)量精確、無(wú)接觸式的工業(yè)用距離測(cè)量設(shè)備，可廣泛地被集成用于各種工業(yè)用途的控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)激光發(fā)射和接收的時(shí)間差來(lái)測(cè)量距離，克服了煤倉(cāng)內(nèi)煤粉反光差等問(wèn)題，準(zhǔn)確地測(cè)量煤倉(cāng)內(nèi)煤位高度。測(cè)距系統(tǒng)進(jìn)行煤位測(cè)量，測(cè)出的煤位經(jīng)過(guò)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(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)，進(jìn)行煤位的自動(dòng)控制。

3.4 煤倉(cāng)溫度測(cè)量系統(tǒng)

煤倉(cāng)溫度測(cè)量系統(tǒng)是一種基于紅外測(cè)溫原理的工業(yè)用測(cè)量設(shè)備，其原理是將物體發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，紅外線輻射能的大小與物體本身的溫度相對(duì)應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變成的電信號(hào)大小，可以確定物體的溫度。煤倉(cāng)溫度測(cè)量系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地測(cè)量煤倉(cāng)內(nèi)煤粉表面溫度，預(yù)防煤粉爆炸、自燃等事故的發(fā)生。通過(guò)與手持式紅外測(cè)溫槍對(duì)同一區(qū)域測(cè)溫相比較，兩者測(cè)量最大溫差不超過(guò)5 ℃。

4 煤倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

4.1 本地監(jiān)視

支持畫(huà)面預(yù)覽，預(yù)覽通道順序可調(diào)；支持預(yù)覽分組切換、手動(dòng)切換或自動(dòng)輪巡預(yù)覽，自動(dòng)輪巡周期可設(shè)置；可屏蔽指定的預(yù)覽通道；支持視頻移動(dòng)偵測(cè)、視頻丟失檢測(cè)、視頻遮擋檢測(cè)、視頻輸入異常檢測(cè)；支持多種主流云臺(tái)解碼器控制協(xié)議，支持預(yù)置點(diǎn)、巡航路徑及軌跡。

4.2 煤位自動(dòng)控制

具有實(shí)時(shí)測(cè)距功能，能準(zhǔn)確顯示視頻上標(biāo)注點(diǎn)的料位；根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)設(shè)置煤位信號(hào)的開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)“高料位自動(dòng)停煤”“低煤位自動(dòng)上煤”控制信號(hào)輸出；根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)設(shè)置煤位信號(hào)的模擬量輸出信號(hào)，可引入DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤位控制的調(diào)節(jié)及保護(hù)功能。

4.3 錄像回放

支持循環(huán)寫入和非循環(huán)寫入兩種模式；支持定時(shí)和事件兩套壓縮參數(shù)；錄像觸發(fā)模式包括手動(dòng)、定時(shí)、報(bào)警、移動(dòng)偵測(cè)、動(dòng)測(cè)或報(bào)警；每天可設(shè)定8個(gè)錄像時(shí)間段，不同時(shí)間段的錄像觸發(fā)模式可獨(dú)立設(shè)置；支持移動(dòng)偵測(cè)錄像、報(bào)警錄像、動(dòng)測(cè)和報(bào)警錄像、動(dòng)測(cè)或報(bào)警錄像的預(yù)錄及延時(shí)；定時(shí)和手動(dòng)錄像的預(yù)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(nèi)的錄像資料僅供讀取，只讀屬性；支持按通道號(hào)、錄像類型、文件類型、起止時(shí)間等條件進(jìn)行錄像資料的檢索和回放；支持回放時(shí)對(duì)任意區(qū)域進(jìn)行局部圖像放大；支持回放時(shí)的暫停、快放、慢放、前跳、后跳，支持鼠標(biāo)拖動(dòng)定位等功能。

4.4 其他本地功能

用戶可以通過(guò)前面板按鍵、鼠標(biāo)、遙控器、專用鍵盤等操作。支持云臺(tái)、鏡頭控制。支持預(yù)置點(diǎn)、巡航、軌跡設(shè)置及調(diào)用；三級(jí)權(quán)限用戶管理，管理員可創(chuàng)建多個(gè)操作用戶并設(shè)定其權(quán)限，權(quán)限可細(xì)化到通道；完備的操作、報(bào)警、異常及信息日志記錄和檢索；支持手動(dòng)報(bào)警觸發(fā)、清除；支持設(shè)備配置信息的導(dǎo)入/導(dǎo)出操作。

5 系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

由于煤倉(cāng)為封閉空間，環(huán)境光線較弱，對(duì)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)視頻圖像具有一定影響，因此需要增加照明。

針對(duì)煤倉(cāng)內(nèi)部粉塵較大、且顆粒攜帶較高靜電的現(xiàn)象，采取風(fēng)幕防塵系統(tǒng)解決煤粉附著問(wèn)題。風(fēng)幕防塵系統(tǒng)以壓縮空氣作為動(dòng)力源，可在攝像頭、紅外測(cè)溫探頭、測(cè)距探頭、燈具處形成環(huán)形風(fēng)幕進(jìn)行保護(hù)，防止粉塵在設(shè)備上附著，確保監(jiān)視系統(tǒng)、測(cè)距、測(cè)溫系統(tǒng)及燈具在倉(cāng)內(nèi)特殊環(huán)境下正常工作。為避免壓縮空氣含水造成設(shè)備出現(xiàn)非消耗性損壞，風(fēng)幕防塵系統(tǒng)必須采用經(jīng)過(guò)除油、除水、除雜后的清潔壓縮空氣。