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        聲光語音警示裝置在火電廠輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2017-11-28 01:04:22潘戰(zhàn)武王恒通卜繼鋒
        電氣傳動自動化 2017年6期
        關(guān)鍵詞:警鈴聲光對講機(jī)

        潘戰(zhàn)武 ,王恒通 ,卜繼鋒

        (1.天水電氣傳動研究所有限責(zé)任公司,甘肅天水741020;2.大型電氣傳動系統(tǒng)與裝備技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅天水741020)

        1 引言

        近年來,隨著自控技術(shù)的廣泛普及和新產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代,某些舊的自控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足日漸提高的技術(shù)和性能層面的需求。

        輸煤皮帶自控系統(tǒng)是火電廠輸送燃料的主要系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由斗輪堆取料機(jī)、給煤機(jī)、皮帶機(jī)、碎煤機(jī)、篩煤機(jī)、犁煤器、除塵系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)、警鈴系統(tǒng)、煤倉系統(tǒng)等組成,具有設(shè)備布置廣而分散、線路冗長、工作沿線粉塵大、噪音大等特點(diǎn)。

        警鈴系統(tǒng)是輸煤皮帶自控系統(tǒng)中不可或缺的安全警示系統(tǒng),它主要由分布在輸煤皮帶沿線的警鈴組成。在輸煤皮帶自控系統(tǒng)開機(jī)前,由主控室操作人員操作預(yù)啟打鈴按鈕,指令經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)傳輸至就地操作箱上的警鈴電源中間繼電器,繼電器接通后,警鈴帶電開始自動打鈴,提醒輸煤沿線的運(yùn)行人員設(shè)備即將啟動,應(yīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。但由于火電廠的輸煤皮帶一般均由甲、乙兩側(cè)組成,且并行于同一沿線內(nèi),當(dāng)輸煤沿線設(shè)備啟動后會產(chǎn)生很大的噪音,而且警鈴聲一致,現(xiàn)場的運(yùn)行人員很容易對啟動的設(shè)備產(chǎn)生誤判,故存在著一定的安全隱患。

        由于上述情況的存在,為了減少和避免安全事故的發(fā)生,傳統(tǒng)的做法是采取一種或多種呼叫輔助系統(tǒng):(1)對講機(jī)系統(tǒng):主控室和現(xiàn)場運(yùn)行人員均配備一臺對講機(jī),隨時(shí)互動呼叫。其缺點(diǎn)是在輸煤系統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境下,大噪音導(dǎo)致聽不清語音指令,遠(yuǎn)距離通訊信號差或地下無信號,對講機(jī)電量耗盡等。(2)語音呼叫擴(kuò)音系統(tǒng):主控室放置一臺呼叫麥克風(fēng),輸煤皮帶生產(chǎn)沿線按需分布若干高音喇叭,主控室操作人員對沿線進(jìn)行語音發(fā)布指令。其缺點(diǎn)是語音在大噪音空曠范圍傳播時(shí),容易形成聲音的二次疊加,導(dǎo)致聲音失真,現(xiàn)場工作人員離喇叭太遠(yuǎn)時(shí)聽不清語音,且與現(xiàn)場噪音疊加造成更大的噪音污染,對現(xiàn)場工作人員造成聽力傷害。其次,對于沒有語音呼叫系統(tǒng)的老電廠,若新增該系統(tǒng),則造成成本高、施工難度大、施工周期長等缺點(diǎn)。

        針對上述各系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及存在的缺點(diǎn)分析,我們設(shè)計(jì)使用了聲光語音警示裝置,其擁有的特性足以替代和彌補(bǔ)其他系統(tǒng)的不足。

        2 設(shè)備功能描述

        聲光語音警示裝置主要由長壽命高亮度LED燈與高分貝擴(kuò)音喇叭組成。LED燈設(shè)有IP56防護(hù)等級的透明保護(hù)罩,喇叭則內(nèi)置在IP56防護(hù)等級的鋁合金殼體中。內(nèi)置音量調(diào)節(jié)器和音調(diào)選擇開關(guān),并內(nèi)置SD卡,可自由錄制或擦除語音。工作電源為AC110~220V或DC12~24V可選,并可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需求定制。

        聲光語音警示裝置具備警燈和聲音同步提醒的功能,不同設(shè)備采用不同的語音,附近運(yùn)行人員很容易通過警燈閃爍和語音提醒辨別啟動的設(shè)備。采用該裝置解決了傳統(tǒng)警鈴聲辨識度差、需要對講機(jī)系統(tǒng)和語音呼叫系統(tǒng)等諸多設(shè)備的不利因素,具有成本低、老電廠改造升級施工簡單快捷等優(yōu)點(diǎn),且該裝置使系統(tǒng)變得更加可靠和簡潔,也方便了現(xiàn)場的運(yùn)行和維護(hù)。

        3 改造項(xiàng)目實(shí)例

        本文著重闡述基于某火電廠的輸煤皮帶安全警示系統(tǒng)。某電廠于2006年投產(chǎn),有12條皮帶(1號AB皮帶、2號皮帶、3號皮帶、4號AB皮帶、5號AB皮帶、6號AB皮帶、7號AB皮帶),2臺碎煤機(jī)(AB碎煤機(jī)),2臺篩煤機(jī)(AB篩煤機(jī)),2臺斗輪機(jī)(AB斗輪機(jī)),2臺給煤機(jī)(AB葉輪給煤機(jī))。在皮帶沿線設(shè)置了數(shù)量不等的警鈴,在碎煤篩煤機(jī)室、斗輪機(jī)、給煤機(jī)設(shè)備旁也分別按需設(shè)置了數(shù)量不等的警鈴。

        該廠原輸煤警示系統(tǒng)采用以警鈴系統(tǒng)為主、對講機(jī)聯(lián)系為輔的方式。在輸煤系統(tǒng)運(yùn)行期間,存在著設(shè)備運(yùn)行時(shí)噪音大和對講機(jī)信號差或?qū)χv機(jī)電池失電等諸多因素而造成的安全隱患問題,故此對該系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級改造。

        綜合考慮其生產(chǎn)現(xiàn)場的工況環(huán)境,我們從警鈴硬件設(shè)備入手加以改造,并結(jié)合實(shí)際情況對輸煤皮帶自控系統(tǒng)的預(yù)啟警鈴程序進(jìn)行了修改,形成了一套更加人性化且易用易維護(hù)的聲光語音警示系統(tǒng),可在對講機(jī)呼叫系統(tǒng)輔助方式情況下消除和避免舊警鈴系統(tǒng)所帶來的諸多隱患,并能提供快速準(zhǔn)確的信息提示,有效改善了輸煤生產(chǎn)線的安全狀況。

        3.1 舊警鈴系統(tǒng)情況概述

        原有的警鈴系統(tǒng)按皮帶類和其他設(shè)備兩大類設(shè)備進(jìn)行設(shè)置。

        (1)皮帶類:一般按沿皮帶走向每隔30~50米設(shè)置1只警鈴,警鈴安裝在皮帶托輥支架中下位置。沿皮帶支架敷設(shè)穿線鍍鋅鋼管,用于敷設(shè)警鈴的工作電源線。一條皮帶線的多只警鈴的工作電源線應(yīng)并聯(lián),如圖1所示。

        圖1 皮帶類警鈴工作電源示意圖

        (2)其他設(shè)備:一般設(shè)置1到2只警鈴,警鈴安裝在靠近設(shè)備旁的顯眼位置,從該設(shè)備就地控制箱/柜中敷設(shè)警鈴的工作電源線,若有多只警鈴,則多只警鈴的工作電源線應(yīng)并聯(lián)工作,如圖2所示。

        圖2 其他類設(shè)備警鈴工作電源示意圖

        3.2 改造方案

        該電廠的輸煤線已運(yùn)行多年,部分設(shè)備和線路已老化,存在安全隱患。故此第一步,先全面排查與警鈴系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的所有電氣設(shè)備和線路狀況,重新繪制設(shè)備布置和線路走向工程圖,并與舊警鈴系統(tǒng)完工交付圖紙對比,查漏補(bǔ)缺,著重標(biāo)注異同部分,并對異同區(qū)域進(jìn)行二次排查,以確保線路關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確性。第二步,按照現(xiàn)場工況規(guī)劃聲光警示裝置的安裝點(diǎn)。皮帶類設(shè)備每隔50米安裝一只,其他類設(shè)備按需布置一只或多只,有大噪音設(shè)備集中的區(qū)域可酌情增設(shè)。第三步,逐步拆除舊設(shè)備并安裝新設(shè)備,這樣做在提高施工周期的同時(shí)又減少了施工對正常生產(chǎn)的影響。第四步,在現(xiàn)場硬件改造完成后,對輸煤自控系統(tǒng)內(nèi)的警鈴控制邏輯進(jìn)行改造,以滿足實(shí)際工況的要求。

        3.3 控制原理

        警示系統(tǒng)由PLC和聲光語音警示裝置兩部分組成。PLC中編寫用于控制警示裝置的動作邏輯,聲光語音警示裝置則安裝在設(shè)備附近。

        圖3 警示系統(tǒng)控制流程簡圖

        警示系統(tǒng)控制程序邏輯示意圖如圖3所示。在輸煤皮帶就地控制箱上將控制方式開關(guān)切換為遠(yuǎn)方控制。當(dāng)操作員點(diǎn)擊設(shè)備預(yù)啟遠(yuǎn)方自動按鈕后,則該設(shè)備會按預(yù)啟程序自動執(zhí)行。PLC發(fā)出啟動指令至輸出繼電器,輸出繼電器接通就地控制箱,就地控制箱內(nèi)的警示裝置中間繼電器工作,警示裝置得電工作,按照不同的設(shè)備進(jìn)行語音和聲光提示,比如1號甲皮帶,語音可錄制為“1號甲側(cè)皮帶即將啟動,請注意安全+若干秒警鈴音”,語音播放的同時(shí)伴隨信號燈的閃爍提示。為保證各工作區(qū)域段的運(yùn)行人員有充足的工作準(zhǔn)備,通常可在預(yù)啟控制邏輯中加入30到60秒不等的聲光持續(xù)工作延時(shí)及時(shí)間間隔,如工作20秒停頓10秒,再次工作10秒間隔10秒后設(shè)備啟動,如圖4所示。

        圖4 警示系統(tǒng)控制程序邏輯示意圖

        警示系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)的其他功能如下:

        (1)聲光警示裝置的工作時(shí)間和間隔時(shí)間均設(shè)置為可調(diào),可由運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際工況分別對單個(gè)設(shè)備進(jìn)行合理的設(shè)置。

        (2)設(shè)備在預(yù)啟過程中,突然出現(xiàn)故障時(shí)自動切斷預(yù)啟指令并在監(jiān)控畫面中彈出預(yù)啟失敗警告。

        (3)在實(shí)際應(yīng)用中,為了增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,在就地控制箱端還增設(shè)一組時(shí)間繼電器,接入預(yù)啟回路中,當(dāng)就地箱控制方式切到“就地”狀態(tài)時(shí),運(yùn)行人員可在就地箱上按下預(yù)啟按鈕,時(shí)間繼電器按照設(shè)定持續(xù)工作直至設(shè)備啟動完成,確保當(dāng)遠(yuǎn)程控制方式失效時(shí),手動就地實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常啟停。

        3.4 改造效果分析

        (1)遠(yuǎn)程操做時(shí),主控室操作人員按下設(shè)備預(yù)啟按鈕后,現(xiàn)場的設(shè)備聲光警示裝置開始工作,發(fā)出語音和光閃爍提示,如啟動1號乙側(cè)皮帶,則現(xiàn)場發(fā)出“1號乙皮帶即將啟動,請注意安全”,并伴隨光閃爍警示,現(xiàn)場運(yùn)行人員很容易辨別啟動的是哪臺設(shè)備。

        (2)當(dāng)PLC出現(xiàn)故障或遠(yuǎn)程操作有問題時(shí),可將就地控制箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“就地”模式,此時(shí)運(yùn)行人員按下該設(shè)備的就地控制箱上的預(yù)啟按鈕,時(shí)間繼電器會按照設(shè)定的邏輯自動進(jìn)行聲光警示,現(xiàn)場效果一致,該模式常用于突發(fā)狀況或檢修后就地試機(jī)。改造后的聲光語音警示裝置系統(tǒng)示意圖如圖5所示。

        圖5 聲光語音警示裝置系統(tǒng)示意圖

        4 結(jié)束語

        聲光語音警示裝置具有實(shí)現(xiàn)簡單、可靠性高、語音設(shè)置靈活、聲光同時(shí)警示醒目易見等優(yōu)點(diǎn),其可替代傳統(tǒng)的警鈴,系統(tǒng)升級改造簡單易行、安裝維護(hù)方便、性價(jià)比高,可大大地提高生產(chǎn)現(xiàn)場的安全,并能有效地降低安全隱患。按本文方案所設(shè)計(jì)的聲光語音警示裝置已在多個(gè)火電廠項(xiàng)目上應(yīng)用,達(dá)到了理想的控制效果。該警示系統(tǒng)方案具有很強(qiáng)的靈活性,且在此基礎(chǔ)上稍作改動,便可應(yīng)用于各種生產(chǎn)場合,具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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