喬支昆 王艷春

摘 要：目前，國內(nèi)火電廠、煤化工廠等新建圓形煤場的情況很多，圓形煤場的封閉儲(chǔ)煤能有效的降低粉塵污染，減少煤在存儲(chǔ)過程中的損耗。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，火電企業(yè)煤場封閉，設(shè)計(jì)一種用于圓形煤場的智能自動(dòng)安全消防系統(tǒng)，精確快速自動(dòng)消除圓形煤場范圍內(nèi)的高溫或火災(zāi)險(xiǎn)情，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的一個(gè)技術(shù)問題。文章通過分析圓形煤場的智能自動(dòng)安全消防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)實(shí)施方案，提出了系統(tǒng)優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：煤場 安全消防 控制器

中圖分類號(hào)：TD948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（a）-0071-02

目前，國內(nèi)火電廠、煤化工廠等新建圓形煤場的情況很多，與傳 統(tǒng)的露天儲(chǔ)煤和煤棚儲(chǔ)煤相比，圓形煤場的封閉儲(chǔ)煤能有效的降低粉塵污染，減少煤在存儲(chǔ)過程中的損耗，故而得到了廣泛的應(yīng)用。然而，現(xiàn)有技術(shù)采用圓形煤場進(jìn)行燃煤存儲(chǔ)存在較大的安全隱患，由于易燃煤炭保存時(shí)間過長而造成存煤升溫，進(jìn)而引發(fā)自燃，煤中也會(huì)存在氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w，煤在圓形煤場的運(yùn)輸、裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中均存在煤粉飛揚(yáng)情況，當(dāng)可燃?xì)怏w和煤粉達(dá)到一定的濃度時(shí)，遇火星則容易造成爆炸。這些情況發(fā)生后，粉塵、可燃、有毒氣體以及煤堆自燃時(shí)產(chǎn)生的大量熱輻射致使圓形煤場極其不適合現(xiàn)場工作人員進(jìn)行各種操作。因此，如何設(shè)計(jì)一種用于圓形煤場的智能自動(dòng)安全消防系統(tǒng)至關(guān)重要。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)通過在圓形煤場的環(huán)形步道和中心柱區(qū)域范圍內(nèi)架設(shè)一定數(shù)量的遠(yuǎn)程控制水炮，每臺(tái)遠(yuǎn)程控制水炮配備一臺(tái)智能控制器并通過現(xiàn)場總線的方式連接到圓形煤場綜合管控系統(tǒng)。配合煤場的激光盤煤系統(tǒng)、紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)以及壁溫監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)圓形煤場范圍內(nèi)的空間坐標(biāo)系搭建，當(dāng)煤場區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情或某片區(qū)域溫度達(dá)到預(yù)警限值，即可迅速精確定位著火點(diǎn)并自動(dòng)控制水炮朝相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行滅火，全過程無需人工干預(yù)。同時(shí)，區(qū)域內(nèi)每次降溫滅火動(dòng)作都將自動(dòng)形成記錄并上報(bào)系統(tǒng)服務(wù)器。現(xiàn)場遠(yuǎn)程控制水炮亦可現(xiàn)場設(shè)置為手動(dòng)模式，人工控制滅火。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

2 系統(tǒng)實(shí)施方案

為使本系統(tǒng)的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更加明顯易懂，本文將結(jié)合附圖對(duì)本系統(tǒng)的具體實(shí)施方式予以詳細(xì)說明。

圖2為圓形煤場空間坐標(biāo)定位原理圖。將紅外測溫儀與激光盤煤儀安裝在同一個(gè)云臺(tái)下，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)煤場的某一個(gè)點(diǎn)，這樣兩者將同步動(dòng)作。紅外測溫儀及激光盤煤儀的安裝位置須保證能將整個(gè)圓形煤場無盲區(qū)覆蓋，必要時(shí)，二者可以按一定的軌道進(jìn)行移動(dòng)。以圓形煤場某個(gè)固定位置（如堆料機(jī)轉(zhuǎn)軸）為空間坐標(biāo)系原點(diǎn)，利用激光測距傳感器測量紅外熱成像儀到目標(biāo)P點(diǎn)的距離S，根據(jù)云臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況獲取水平轉(zhuǎn)角α及垂直轉(zhuǎn)角β，則可獲得目標(biāo)P點(diǎn)相對(duì)于紅外熱成像儀的坐標(biāo)點(diǎn)位置P（x，y，z）：

再通過此時(shí)紅外熱成像儀相對(duì)于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，推算出目標(biāo)P點(diǎn)的坐標(biāo)。同時(shí)，安裝在圓形煤場各處的水炮以及安裝在圓形煤場擋煤墻上的壁溫測量裝置相對(duì)于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置也隨之確定。

圖3為圓形煤場水炮布置示意圖。圖中1為圓形煤場擋煤墻上的環(huán)形步道，四周的水炮均安裝在其上；圖中2為圓形煤場的中心柱，部分水炮須安裝在該片區(qū)域；圖中3-13為遠(yuǎn)程控制水炮，在水炮旁邊均安裝了一臺(tái)智能控制器，用于控制遠(yuǎn)控水炮的水平角度、俯仰角度及水炮閥門的開閉，智能控制器通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線連接至PLC及圓形煤場綜合管控系統(tǒng)；圖示紅色圓弧為環(huán)形步道上各臺(tái)遠(yuǎn)控水炮所能覆蓋的區(qū)域范圍；圖示綠色圓圈為中心柱處三臺(tái)水炮所能覆蓋的區(qū)域范圍。以半徑為60m的圓形煤場為例，為滿足“GB50338-2003 固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范”中“室內(nèi)消防炮的布置數(shù)量不應(yīng)少于兩門，其布置高度應(yīng)保證消防炮的射流不受上部建筑構(gòu)件的影響，并應(yīng)能使兩門水炮的水射流同時(shí)到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任一部位?！边@一要求，環(huán)形步道上需要安裝的水炮數(shù)量須不少于8臺(tái)，所選擇的水炮射程應(yīng)≥47m，考慮到中心柱處的滅火問題，最少需要的水炮布置數(shù)量為11臺(tái)。遠(yuǎn)控水炮的其他參數(shù)均須根據(jù)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 方案優(yōu)勢

當(dāng)紅外熱像儀或壁溫測量測溫桿發(fā)現(xiàn)某處溫度高于限值，則通過以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線上報(bào)圓形煤場綜合管控系統(tǒng)，系統(tǒng)直接通過現(xiàn)場總線控制離超溫區(qū)域最近的兩臺(tái)智能控制器使相應(yīng)的水炮調(diào)整水平及俯仰角度并開啟閥門迅速降溫滅火。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)有封閉煤場安全消防技術(shù)上加以完善改進(jìn)，做到煤場的實(shí)時(shí)安全管控，當(dāng)有異常報(bào)警時(shí)可聯(lián)動(dòng)噴淋水炮自動(dòng)或提示工作人員進(jìn)行滅火。而且利用智能控制器和PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的設(shè)備診斷信息及狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備遠(yuǎn)程診斷和管理功能，有效防止安全事故的發(fā)生，可以大大提高儲(chǔ)煤場的安全性。

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