熊偉,李恒（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,武漢430071）

淺析煤棚安全防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

熊偉,李恒
（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,武漢430071）

主要論述了煤棚安全防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用，安全防護(hù)系統(tǒng)對(duì)于安全事故的預(yù)防起重要作用。煤棚安全防護(hù)系統(tǒng)主要包括三維動(dòng)態(tài)盤煤測(cè)溫系統(tǒng)、防爆型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)、粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等3個(gè)部分。論文以某電廠煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)碼頭工程中一個(gè)超大型煤棚為例，闡述了該煤棚安全防護(hù)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)以及應(yīng)用，為煤棚安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的借鑒意義。

煤棚；安全防護(hù)；紅外測(cè)溫；防爆圖像；火災(zāi)探測(cè)；粉塵濃度監(jiān)測(cè)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.012

1　引言

本文以某電廠煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)碼頭工程中一個(gè)超大型煤棚為例，簡(jiǎn)要介紹這幾部分的具體應(yīng)用和設(shè)計(jì)。本工程堆場(chǎng)部分新建2個(gè)超大煤棚，單個(gè)煤棚長(zhǎng)391m、寬127m、高43m，堆場(chǎng)煤棚為兩端開敞且在距開敞的兩端15m處設(shè)置防風(fēng)抑塵網(wǎng)的封閉形式。為預(yù)防火災(zāi)等安全事故，并監(jiān)測(cè)煤炭陰燃以及出現(xiàn)明火等工況，本工程設(shè)置了煤棚安全防護(hù)系統(tǒng)。

煤棚安全防護(hù)系統(tǒng)主要測(cè)量煤棚內(nèi)煤堆的溫度變化，根據(jù)溫度變化及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，采用防爆型火焰探測(cè)器對(duì)明火出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)粉塵的濃度，及時(shí)預(yù)防和處理煤堆內(nèi)可能出現(xiàn)的安全事故[1]。該安全防護(hù)系統(tǒng)主要包括三維動(dòng)態(tài)盤煤測(cè)溫系統(tǒng)、防爆型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)、粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)3個(gè)部分。

2　三維動(dòng)態(tài)盤煤測(cè)溫系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)描述

三維動(dòng)態(tài)盤煤測(cè)溫系統(tǒng)基于煤場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模型，對(duì)煤場(chǎng)內(nèi)煤堆盤點(diǎn)、煤炭種類分布情況、煤堆表面溫度分布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確定位，并能對(duì)不同位置的煤進(jìn)行多屬性信息展示。適用于非露天的條形儲(chǔ)煤場(chǎng)和圓形儲(chǔ)煤場(chǎng)的堆煤信息監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)分為煤場(chǎng)煤堆表面溫度掃描和煤堆的激光全自動(dòng)盤煤兩部分。

1）煤場(chǎng)表面的溫度監(jiān)測(cè)能防止煤場(chǎng)煤堆發(fā)生自燃，堆取料作業(yè)時(shí)可根據(jù)煤場(chǎng)的溫度分布圖對(duì)溫度升高的區(qū)域的煤進(jìn)行優(yōu)先取用，達(dá)到防止自燃的目的。

2）全自動(dòng)激光盤煤部分跟傳統(tǒng)的激光盤煤儀相比較，盤煤作業(yè)不再需要依靠堆取料機(jī)來操作，真正做到了無死角、無盲區(qū)，簡(jiǎn)單智能化操作。只需要在軟件中點(diǎn)擊開始按鈕既可開始盤煤工作，且能直觀地顯示每種煤的位置、存量、煤質(zhì)數(shù)據(jù)等各種信息，真正實(shí)現(xiàn)全天候智能盤煤和高效的煤場(chǎng)管理。

2.2系統(tǒng)組成和特點(diǎn)

該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集部分安裝在煤棚鋼結(jié)構(gòu)頂部的軌道上，主要組成部分包括軌道機(jī)器人、激光掃描儀、紅外掃描儀、位置傳感器、充電樁、無線收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)采集部分將數(shù)據(jù)傳回輸煤程控室，在輸煤程控室的主機(jī)上進(jìn)行操作、處理、分析、存儲(chǔ)和展示，支持遠(yuǎn)程客戶端展示。

2.2.1數(shù)據(jù)獲取無盲區(qū)

傳感器安裝在煤堆最高點(diǎn)上方的軌道上，無陰影面，無盲區(qū)，數(shù)據(jù)獲取完整。

2.2.2不影響煤場(chǎng)作業(yè)

數(shù)據(jù)獲取無需借助堆取料機(jī)為載體，傳感器借助軌道機(jī)器人在軌道上自動(dòng)運(yùn)行采集數(shù)據(jù)，不影響煤場(chǎng)正常作業(yè)。

2.2.3電池供電、自動(dòng)充電

軌道機(jī)器人的工作由電池供電，每次采集結(jié)束，軌道機(jī)器人應(yīng)能自動(dòng)?？吭谲壍酪粋?cè)的充電樁上充電。省去軌道布線和更換電池，方便易用。

2.2.4無線數(shù)據(jù)傳輸

軌道上獲取的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳給現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器，無需布設(shè)軌道通信線路，方便易用。

2.2.5三維方式直觀逼真

以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)三維模型的方式，分層、分堆、多屬性展現(xiàn)煤場(chǎng)情況，直觀逼真。

2.2.6分區(qū)報(bào)警定位準(zhǔn)確

溫度數(shù)據(jù)融合在三維模型表面，不受煤堆起伏投影偏差影響，定位準(zhǔn)確。支持溫度分區(qū)報(bào)警，合并冗余報(bào)警信息，直觀有效。

2.2.7支持輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果接入PLC

所有監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)支持接入PLC系統(tǒng)中，便于聯(lián)動(dòng)處理。

2.3系統(tǒng)功能

2.3.1三維模型

三維模型按照設(shè)定的工作計(jì)劃定時(shí)更新數(shù)據(jù)，也支持手動(dòng)臨時(shí)采集數(shù)據(jù)更新三維模型。三維模型支持放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)。

2.3.2體積計(jì)算

根據(jù)三維模型自動(dòng)計(jì)算整個(gè)煤場(chǎng)煤堆體積，以及分層分堆后每種煤的體積，重復(fù)誤差小于0.5%。

2.3.3溫度監(jiān)測(cè)

利用紅外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將煤場(chǎng)三維模型上表面以不同顏色表示不同溫度，形成三維溫度分布圖。通過鼠標(biāo)點(diǎn)選可獲得煤堆表面任意點(diǎn)的溫度信息。

2.3.4屬性信息

對(duì)于不同的煤堆，系統(tǒng)支持不同顏色及相關(guān)屬性（煤種、礦點(diǎn)、存放時(shí)間、品質(zhì)）人為編輯和從其他系統(tǒng)讀入（需其他系統(tǒng)提供接口），形成煤場(chǎng)多維度屬性綜合顯示的煤場(chǎng)三維模型。

2.3.5分層分堆

三維模型可查看其斷面數(shù)據(jù)，從斷面圖中可以看出不同煤層的分布情況。系統(tǒng)支持自動(dòng)根據(jù)不同掃描時(shí)間煤堆分布情況對(duì)煤堆進(jìn)行分堆、分層管理。也支持用戶根據(jù)煤場(chǎng)當(dāng)前的儲(chǔ)煤分布情況，手工添加分層、分堆線來區(qū)分不同煤堆。

2.3.6報(bào)表輸出

系統(tǒng)支持對(duì)整個(gè)煤場(chǎng)的存煤情況制作報(bào)表，存煤情況包括煤場(chǎng)里各煤種分布情況、來煤時(shí)間、來煤品質(zhì)、來煤方式、存煤重量以及溫度情況等。

3　防爆型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)

考慮到堆場(chǎng)煤棚為兩端開敞且在距開敞的兩端15m處設(shè)置防風(fēng)抑塵網(wǎng)的封閉形式，因此在煤棚內(nèi)設(shè)置防爆型自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由兩部分組成：防爆圖像火災(zāi)探測(cè)部分和防爆消防水炮部分。防爆圖像火災(zāi)探測(cè)負(fù)責(zé)大空間火災(zāi)的早期探測(cè)，利用復(fù)眼攝像系統(tǒng)采集到360°的圖像信息判斷火災(zāi)的有無，在確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)后，計(jì)算火災(zāi)的圖像坐標(biāo)和空間位置，送至相應(yīng)的防爆消防水炮，并啟動(dòng)監(jiān)控中心的報(bào)警動(dòng)作，包括聲、光、啟動(dòng)錄像等。在無人值守的情況下，防爆消防水炮自動(dòng)定位系統(tǒng)啟動(dòng)消防水炮滅火，并利用彩色CCD攝像機(jī)采集的圖像信息實(shí)時(shí)判斷跟蹤射流落點(diǎn)，根據(jù)射流落點(diǎn)與火源點(diǎn)之間的坐標(biāo)差異動(dòng)態(tài)調(diào)整水炮的噴射角度，將火災(zāi)準(zhǔn)確撲滅。利用圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)進(jìn)行智能化分析與處理，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的探測(cè)和定位[2]。

4　粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在煤棚中，堆取料機(jī)在上煤或者取煤時(shí)會(huì)產(chǎn)生煤粉揚(yáng)塵，當(dāng)粉塵濃度過高時(shí)容易導(dǎo)致爆炸和工作人員呼吸系統(tǒng)損害等情況，通過粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到粉塵的濃度超過報(bào)警濃度時(shí)，操作人員可進(jìn)行相關(guān)的降塵措施，保證煤場(chǎng)和人員安

全[3]。

為保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，應(yīng)避開機(jī)械作業(yè)時(shí)可能帶來揚(yáng)塵和風(fēng)流對(duì)設(shè)備檢測(cè)的結(jié)果造成的影響，將粉塵檢測(cè)器安裝于距煤堆一定高度的上方位置。再考慮到實(shí)際使用效果和檢修維護(hù)等方面，將粉塵檢測(cè)器安裝于頂部框架附近，根據(jù)其檢測(cè)范圍500m3，平均每3m設(shè)置一個(gè)，沿煤場(chǎng)兩側(cè)擋煤墻高度方向頂部框架部位安裝16個(gè)煙霧檢測(cè)裝置，安裝附件固定在框架結(jié)構(gòu)上，距地面高度不小于20m。

5　結(jié)語

煤棚成為燃煤電廠新型的儲(chǔ)煤方式,但若煤棚發(fā)生煤自燃時(shí)處理相對(duì)困難,因此需要采取有效的措施防止儲(chǔ)煤期間煤炭發(fā)生自燃,確保煤場(chǎng)的安全運(yùn)行。在現(xiàn)行的煤堆溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法中，以非接觸式紅外溫度監(jiān)測(cè)最為常見。本工程采用非接觸式紅外溫度監(jiān)測(cè)手段，并采用防爆圖像火災(zāi)探測(cè)器等多種監(jiān)測(cè)手段，全方位監(jiān)測(cè)封閉煤場(chǎng)內(nèi)溫度、粉塵以及明火狀態(tài)。該安全防護(hù)系統(tǒng)較為充分地考慮現(xiàn)場(chǎng)的各種工況，能及時(shí)預(yù)防和處理現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的情況，在煤棚的安全防護(hù)設(shè)計(jì)方面有一定的借鑒意義。

【1】李玉民.封閉煤場(chǎng)物料安全存儲(chǔ)問題探討[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2015 (3)：103-105

【2】張建華,沈家銓,鄭智揚(yáng),等.燃煤電廠儲(chǔ)煤場(chǎng)煤堆自燃及防治措施的試驗(yàn)研究[J].發(fā)電與空調(diào)，2013（5）：15-20

【3】劉燁,劉釗,王林敏.火力發(fā)電廠封閉煤場(chǎng)安全性研究[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2015（1）：158-159.

ApplicationofCoalShed SafetyProtectionSystem

XIONG Wei,LI Heng
(CCCC SecondHarborConsultantsCo.Ltd.,Wuhan 430071，China)

This paper mainly discussed the application of coal shed safe protection system,security system play an important role in preventionofsafetyaccident.Coalshed safety protection systemmainly included 3d dynamicplateofcoaltemperaturemeasuring system, explosion-proof type automatic tracking jet fire extinguishing system,such as dust concentration monitoring system for three parts. Basedonacertainpowerplantcoalstorageand transportationwharfprojectinavery largecoalshed,forexample,thispaperexpounded the specific designof thecoal shed safety protection system and application,providing certain references for the design of the coalshed safety protectionsystem.

coal storage shed;safety protection;infrared temperature measurement;explosion-proof image；fire detection；dust concentrationdetecting

TU352.13;X928

B

1007-9467（2016）11-0050-03

熊偉（1984～），男，湖北仙桃人，工程師，從事港口電氣與控制研究。

2016-06-07