王 芳

(神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司 選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求量越來越大，煤炭洗選加工業(yè)得到了較快的發(fā)展，伴隨著選煤行業(yè)的快速進(jìn)步，選煤技術(shù)也在不斷的提升。以信息化推動(dòng)工業(yè)化是國家的重大決策，在煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)中，安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)是煤炭工業(yè)信息化工作發(fā)展的新趨勢(shì)，不僅能夠推動(dòng)煤礦高效、高產(chǎn)，還能有效確保安全生產(chǎn)，對(duì)提高現(xiàn)代化管理水平、推進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化發(fā)揮重大作用。選煤廠近年來通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新、改造，安置了煤位、水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、煤倉位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)及工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到了高產(chǎn)、高效及安全的目的。

1 概 述

選煤廠信息化系統(tǒng)是在一個(gè)平臺(tái)上監(jiān)控各個(gè)分廠的集控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及煤質(zhì)管理系統(tǒng)等，通過數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)全部融合及聯(lián)動(dòng)。

原煤采掘、破碎后，經(jīng)皮帶直接輸送至毛煤倉，作為洗選的準(zhǔn)備階段，大部分瓦斯在沒有徹底釋放的情況下就被送至洗選系統(tǒng)。由于選煤廠設(shè)備比較多，且選煤廠現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較潮濕，噪音較大，粉塵多，長期在現(xiàn)場(chǎng)工作，會(huì)影響工作人員的身心健康。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)不同煤質(zhì)的煤炭需求量越來越大，對(duì)設(shè)備的安全、高效運(yùn)行要求也越來越高。在選煤廠生產(chǎn)過程中，應(yīng)用安全檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可以有效提高生產(chǎn)效率；通過加大對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行的全面監(jiān)控，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行隱患，提高設(shè)備的安全運(yùn)行效率及工作效率，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外，安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用后，不僅可以大大減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員數(shù)量，而且可以有降低人力成本和工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，在選煤廠進(jìn)行安全監(jiān)控的安裝應(yīng)用是很有必要的，也是提高選煤廠生產(chǎn)效率提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的必然趨勢(shì)。

2 選煤廠信息化系統(tǒng)

選煤廠通過建立生產(chǎn)調(diào)度綜合指揮平臺(tái)，在一個(gè)平臺(tái)上監(jiān)控各個(gè)分廠的集控系統(tǒng)。通過工業(yè)電視系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤質(zhì)管理系統(tǒng)、甲烷一氧化碳預(yù)警系統(tǒng)、光纖溫度預(yù)警系統(tǒng)及配電室煙霧探測(cè)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全部融合及聯(lián)動(dòng)。通過安排在選煤廠控制室內(nèi)的兩個(gè)冗余服務(wù)器，從每個(gè)CPU和獨(dú)立系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，形成整個(gè)工廠控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，平臺(tái)就能自動(dòng)切換到該處視頻畫面，顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和視頻聯(lián)動(dòng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、移動(dòng)終端顯示查詢功能等。同時(shí)，還建立了相應(yīng)的工程師站和操作員站。操作員站可以監(jiān)控整個(gè)工廠生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)。

全廠建立新的廠級(jí) SCADA 監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合監(jiān)控管理，SCADA 監(jiān)控平臺(tái)采用 IFIX 組態(tài)軟件開發(fā)。

信息系統(tǒng)通過平臺(tái)收集、存儲(chǔ)、分發(fā)和分析兩家工廠生成的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；通過平臺(tái)信息化的手段將生產(chǎn)安全管理由事后響應(yīng)向事前防控提升；平臺(tái)視頻畫面和安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)信息同屏顯示，智能聯(lián)動(dòng)。按照?qǐng)?bào)警種類和發(fā)生報(bào)警信號(hào)時(shí)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)報(bào)警信號(hào)影響范圍和危害性設(shè)置顯示優(yōu)先權(quán)限，當(dāng)產(chǎn)生重要報(bào)警時(shí)自動(dòng)切換到主監(jiān)控平臺(tái)，呈現(xiàn)生產(chǎn)的視頻畫面，并進(jìn)行報(bào)警提示，同時(shí)記錄報(bào)警時(shí)間及處理情況。

3 選煤廠安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概況及要求

3.1 選煤廠安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概念

選煤廠安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是為了安全和高效生產(chǎn)而進(jìn)行的各種有關(guān)參數(shù)或狀態(tài)的集中監(jiān)測(cè)，并對(duì)有關(guān)環(huán)節(jié)加以控制，其是保護(hù)工人、機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備及保障生產(chǎn)環(huán)境和主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全運(yùn)行的重要設(shè)施。該系統(tǒng)包括環(huán)境安全監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)測(cè)，環(huán)境安全監(jiān)測(cè)用于監(jiān)測(cè)影響生產(chǎn)安全和礦工安全的環(huán)境因素。

3.2 選煤廠安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)影響因素

由于影響選煤廠安全生產(chǎn)的因素很多，通過對(duì)安全生產(chǎn)狀況的調(diào)查、分析和總結(jié)，其主要因素為：

(1)人員因素：選煤廠員工年齡較大，教育程度差異很大，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備接受能力不同，操作者在設(shè)備的操作和操作理解以及生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性方面具有重要作用。人員安全對(duì)安全生產(chǎn)有著重要影響。

(2)機(jī)械設(shè)備因素：洗煤設(shè)備的機(jī)械化程度和選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)中各種設(shè)備的完整性直接關(guān)系到安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

(3)環(huán)境因素：包括光照、噪音、礦塵、瓦斯及火災(zāi)等。工作人員會(huì)受到噪音，照明和空氣中刺激性氣味等環(huán)境因素的影響。

(4)選煤廠危險(xiǎn)源因素：這也是影響選煤廠安全的重要因素之一，包括氣體超限，積聚，洗滌操作質(zhì)量，火源和電爆炸等危及生產(chǎn)和人員的因素。

4 選煤廠安全監(jiān)控系統(tǒng)

4.1 選煤廠安全監(jiān)控系統(tǒng)概念及功能

選煤廠收集各種安全監(jiān)控系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，如服務(wù)器上每個(gè)車間的原始光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、甲烷一氧化碳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、溫度傳感系統(tǒng)和煙霧傳感系統(tǒng)。對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行分析處理，然后進(jìn)行綜合顯示。同時(shí)，提供數(shù)據(jù)通信端口，其可以與生產(chǎn)管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。并具有如下功能：

(1)監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分：廠區(qū)總覽圖、車間總覽圖、子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。

(2)顯示內(nèi)容：實(shí)時(shí)列表、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、實(shí)時(shí)報(bào)警。

(3)查詢分析功能：歷史數(shù)據(jù)查詢、分析，保存時(shí)間兩年。

4.2 選煤廠安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

(1) 甲烷、一氧化碳火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。甲烷和一氧化碳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)煤制備廠中甲烷和一氧化碳易于積聚的地方。使用的甲烷和一氧化碳傳感器是重慶煤炭研究所的產(chǎn)品，甲烷傳感器是GJG100(C)型。一氧化碳傳感器為 GTH500( B)型，信號(hào)制式均為4～20 mA的信號(hào)。其中一氧化碳的量程為0～500 ppm；報(bào)警值設(shè)定為24 ppm，甲烷的量程為0～100%，報(bào)警值設(shè)定為1%。傳感器的安裝地點(diǎn)為各個(gè)車間倉上、倉下、槽倉上及槽倉下。調(diào)度指揮中心負(fù)責(zé)對(duì)甲烷、一氧化碳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管，各車間負(fù)責(zé)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行日常的點(diǎn)檢、維護(hù)和檢修工作。車間每隔10天對(duì)傳感器調(diào)校一次零點(diǎn)和精度，并將調(diào)校結(jié)果做成報(bào)告，留存并上報(bào)。

在設(shè)備點(diǎn)檢及維護(hù)過程中，發(fā)現(xiàn)傳感器安裝位置高，不便于日常工作，增加傳感器升降裝置。在選煤廠的頂部和底部，產(chǎn)品倉庫的上部和下部以及上部和下部罐中添加一氧化碳傳感器和甲烷傳感器提升器。將各區(qū)域的一氧化碳傳感器、甲烷傳感器從正常的工作位置降至據(jù)地1.5 m的檢修位，便于探測(cè)器的拆卸工作。

(2)配電室火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。配電室煙感火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)分布在選煤廠各個(gè)車間的配電室。該系統(tǒng)經(jīng)改造后，由原來總線集成總機(jī)控制的方式改造為各個(gè)分站分線控制，煙感探頭直接與鄰近的PLC模塊通訊。改造后，報(bào)警更加及時(shí)，節(jié)約了大量的成本，直接在信息化平臺(tái)的監(jiān)控畫面上實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，同時(shí)可與監(jiān)控大屏聯(lián)動(dòng)響應(yīng)。

(3)線性光纖溫度火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)?！熬€性光纖溫度傳感火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)”作為一種新型的火災(zāi)探測(cè)成熟產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于煤炭行業(yè)的消防系統(tǒng)。選煤廠使用的光纖溫度感應(yīng)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)是DTS5000線性光纖溫度火災(zāi)探測(cè)器(以下簡稱DTS5000)。這種產(chǎn)品集光電控制、光纖傳感、計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)于一體，基于光纖的后向拉曼散射對(duì)溫度敏感的測(cè)溫基理，結(jié)合高頻脈沖激光，光波復(fù)用，光時(shí)域反射，高頻信號(hào)采集，弱信號(hào)處理等先進(jìn)技術(shù)，采用先進(jìn)的光時(shí)域反射技術(shù)。利用溫度測(cè)量光纖中的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)溫度信息實(shí)時(shí)分析拉曼散射光，得到光纖各點(diǎn)的溫度變化信息。并且可以精確定位，從而來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)區(qū)域的溫度狀況。將溫度信息與預(yù)設(shè)的警報(bào)參數(shù)值進(jìn)行比較。

礦山防災(zāi)監(jiān)測(cè)和設(shè)備安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)涉及溫度、應(yīng)變及氣體濃度等技術(shù)指標(biāo)，對(duì)監(jiān)測(cè)手段的安全、防火及防爆要求較高。DTS5000基于光學(xué)信號(hào)的探測(cè)和處理技術(shù)使得整個(gè)系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。光纖本身的特性也決定了整個(gè)系統(tǒng)在傳感區(qū)域無需供電、無需傳輸任何電信號(hào)，該產(chǎn)品更適合應(yīng)用于易燃、在爆炸區(qū)域和工業(yè)防火工程等危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)，具有強(qiáng)電磁干擾、腐蝕、高溫和防爆要求。DTS5000最根本的優(yōu)點(diǎn)在于其利用光纖作為傳感介質(zhì)與信號(hào)傳輸介質(zhì)，得到沿光纖全線所有溫度點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，而不需要在所要監(jiān)測(cè)的區(qū)域設(shè)置傳感探頭，從而減小了系統(tǒng)的復(fù)雜度降低安裝成本，并且系統(tǒng)具有很好的定位精度及分辨率。光纖本身不僅成本低而且可靠性高，這也降低了系統(tǒng)的成本及維護(hù)費(fèi)用，還具有較長使用壽命。

火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)由可以監(jiān)控企業(yè)電纜隧道，電纜橋架和電纜中間體等電力電纜的火災(zāi)隱患。它既可以應(yīng)用于煤炭輸送帶和儲(chǔ)煤場(chǎng)的火災(zāi)探測(cè)，也可以利用光纖的絕緣和防爆性能。實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦中的高壓開關(guān)設(shè)備，變壓器和其他電氣設(shè)備，消除事故的萌芽。

線性光纖溫度火災(zāi)探測(cè)器是分布式光纖溫度探測(cè)(DTS)技術(shù)在火災(zāi)領(lǐng)域的一個(gè)具體應(yīng)用。主要用于電纜，隧道，油罐，油箱等的遠(yuǎn)程火災(zāi)探測(cè)。根據(jù)光纖的光時(shí)域反射(OTDR)和光纖的后向拉曼散射溫度效應(yīng)。探針光纖放置在待測(cè)空間中，光纖主機(jī)將激光束發(fā)射到探頭電纜中。

4.3 安裝位置、方法、標(biāo)識(shí)及監(jiān)控軟件要求

(1)安裝在膠帶機(jī)兩側(cè)機(jī)架槽鋼內(nèi)。

(2)安裝在電纜橋架、配電室內(nèi)。

(3)沿著皮帶機(jī)架放置溫度敏感光纜，首先焊接皮帶機(jī)架槽鋼內(nèi)側(cè)的鋼鉤，鋪設(shè)張緊的塑料套鋼絲繩。張緊距離不大于50 m，然后將溫度傳感電纜系在塑料套管鋼絲繩上，綁扎距離不大于1 m；帶機(jī)輥和惰輥易于纏繞在鍍鋅鋼管上。溫度敏感電纜沿電纜橋架鋪設(shè)，并用304不銹鋼電纜扎帶固定。

(4)在敷設(shè)感溫光纜的膠帶輸送機(jī)機(jī)架、電纜橋架安裝不銹鋼標(biāo)識(shí)牌(間距10 m)，采用304不銹鋼扎帶固定。不銹鋼標(biāo)識(shí)牌尺寸：100×150×1.5 mm，標(biāo)志采用腐蝕雕刻和夜光噴涂技術(shù)。

(5)要求沿膠帶輸送機(jī)及電纜橋架敷設(shè)的感溫光纜預(yù)留一定數(shù)量，采用卷盤纏繞存放。沿膠帶輸送機(jī)及電纜橋架敷設(shè)的感溫光纜每隔50 m預(yù)留2 m，采用卷盤纏繞存放。鋼鉤采用6 mm圓鋼制成，焊接牢固，經(jīng)過防腐處理。

(6)實(shí)時(shí)顯示測(cè)溫光纖溫度分布曲線。

(7)設(shè)置溫升速率報(bào)警，最高溫度和平均溫差報(bào)警，以及最高溫度報(bào)警。并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，三種類型的報(bào)警信息格式為：時(shí)間/類型/名稱/位置描述/報(bào)警指示器數(shù)量/備注等。

(8)系統(tǒng)應(yīng)有自診斷功能，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警并記錄故障時(shí)間和故障設(shè)備，以供查詢及打印。

(9)報(bào)警與實(shí)際標(biāo)識(shí)牌位置一致，能夠根據(jù)電子地圖報(bào)警位置追蹤具體報(bào)警位置。線性光纖溫度感應(yīng)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)在各車間運(yùn)行穩(wěn)定，報(bào)警及時(shí)。

5 結(jié) 語

在選煤廠安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)并應(yīng)用信息化系統(tǒng)，可以使企業(yè)有效對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，通過監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)囊暺良案黝悢?shù)據(jù)，能及時(shí)并準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的各種狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備、人員及環(huán)境中存在的問題，進(jìn)行正確的處理，保證各種設(shè)備的正常運(yùn)行，做到防患于未然。通過安全監(jiān)控系統(tǒng)，可大幅降低人員的工作量，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)全方位24小時(shí)監(jiān)控，并提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而有效提高檢修效率，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全的需求。