劉 霞

（大同煤礦集團晉華宮礦，山西大同 037003）

0 引言

煤礦鍋爐系統(tǒng)是供熱系統(tǒng)中重要組成部分，提高鍋爐系統(tǒng)穩(wěn)定性是煤礦供熱系統(tǒng)安全高效運行的重要保證，但是在實際煤礦供熱系統(tǒng)中，由于鍋爐設備數(shù)量多、分布區(qū)域廣，設備在運行過程中檢修維護不到位[1]，且無法實現(xiàn)設備的統(tǒng)一集中監(jiān)控管理，導致供熱期間鍋爐設備故障率高、設備故障檢測效率低等，影響煤礦安全穩(wěn)定供熱；基于這種情況，通過技術研究，對某礦原供熱鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)進行優(yōu)化，安裝一套以PLC為核心的遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)，對其結構、系統(tǒng)功能、監(jiān)控方案以及實際應用效果進行合理分析。

1 遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)結構組成

1.1 系統(tǒng)設計方針

（1）符合煤礦關于《蒸汽鍋爐安全使用》相關規(guī)定的要求，確保蒸汽鍋爐系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、實用性。

（2）為了能夠利用鍋爐多變量交叉運行特點，通過使用自適應控制方法來控制精度，實現(xiàn)對鍋爐內的各項參數(shù)自動控制，如水量、壓力等，從而充分發(fā)揮鍋爐的燃燒效率[2]。

1.2 系統(tǒng)組成

晉華宮礦供熱鍋爐遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由上位機、PLC控制柜、鍋爐監(jiān)控器、公共設備監(jiān)控器、工業(yè)環(huán)網等部分組成，如圖1所示。

PLC控制柜是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心部位，PLC控制柜與監(jiān)控器以及遠程監(jiān)控系統(tǒng)之間主要采用工業(yè)環(huán)網進行信息傳遞、轉換等。上位機主要采用DELL商務機，采用WindowsXP，系統(tǒng)內主要采用RSView7.20監(jiān)控組態(tài)軟件，該軟件開發(fā)性良好，便于升級和開發(fā)[3]。

圖1 煤礦供熱鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)結構拓撲圖

1.3 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)主要功能包括以下幾點：

（1）該監(jiān)控系統(tǒng)可對鍋爐的電動機進行自動化控制，并對鍋爐內的各項參數(shù)實施監(jiān)測；

（2）通過上位機主機系統(tǒng)與礦內環(huán)網相連接，確保終端電腦可以對數(shù)據(jù)實施查看，并可通過打印機對各類報表進行打印，同時可隨時調取系統(tǒng)儲存記憶歷史畫面，并進行查看[4]；

（3）操作人員通過電腦可以隨時修改系統(tǒng)參數(shù)，利用遠程組態(tài)軟件遠程對重點部位安裝監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障或異常，系統(tǒng)會自動報警。

2 監(jiān)控系統(tǒng)設計應用

2.1 監(jiān)控方案

鍋爐采用集中控制系統(tǒng)，控制方式以自動為主，手動為輔，該監(jiān)控系統(tǒng)主要對鍋爐設備重點部位進行監(jiān)控，系統(tǒng)內配備大內存硬盤，方便工作人員的調取查看。所有數(shù)據(jù)與大顯示屏相連，可以將監(jiān)控畫面在大屏幕上放大。

2.2 動力監(jiān)控設計

（1）鼓風機自動控制方式

爐膛壓力在標準范圍內，鍋爐才能正常運轉，此時鍋爐處于微負壓狀態(tài)，需要鼓風機與引風機共同控制鍋爐內的風壓。鍋爐內安裝風壓傳感器，可以將鍋爐內的負壓情況及時傳遞到電腦中，工作人員可以查看爐內的情況[5]。引風機信號來自于鼓風風壓，引風量會隨著鼓風量的增大而增大。電腦可以通過發(fā)出模擬信號對鼓風機的轉速進行調節(jié)，從而實現(xiàn)引風機轉速與風量的變化。

（2）給水泵自動控制方式

系統(tǒng)安裝有兩臺水泵（一開一備），對鍋爐提供充足、定壓的軟化水。設計人員將壓力傳感器安裝在給水管上，壓力傳感器將壓力信號傳遞到變頻器上，變頻器通過信號的大小自動調節(jié)給水泵轉速，從而實現(xiàn)水壓的穩(wěn)定。電腦可以在后臺對水泵的壓力、流量、轉速實時記錄并分析，發(fā)現(xiàn)異常后會及時報警，方便操作人員的維修。給水泵還安裝有一套手動系統(tǒng)，能夠在變頻器損壞后切換到人工手動模式。

（3）汽包水位自動控制方式

為了避免虛假水位使系統(tǒng)造成誤判，設計人員安裝了一套三沖量串級控制系統(tǒng)調節(jié)給水閥門，這就可以保證在蒸汽穩(wěn)定及給水量充足的情況下，將汽包水位控制在標準要求內。補償后的汽包水位參數(shù)與系統(tǒng)設定的參數(shù)的偏差值作為主調節(jié)閥的輸入信號，補償后的主蒸汽參數(shù)與給水流量參數(shù)作為副調節(jié)閥的輸入信號[6]。輸入信號經過電腦運算后控制閥門的開合度。當系統(tǒng)水位超過標準范圍時，電腦會自動發(fā)出報警信號，操作人員可以根據(jù)根據(jù)提示進行故障查看。當鍋爐水位低于標準值時，系統(tǒng)會自動降低鼓風機轉速。當鍋爐水位高于標準值時，系統(tǒng)會自動恢復運轉，并將分析結果自動打印。

（4）鍋爐出口壓力自動控制方式

出口壓力安裝的壓力傳感器會將信號自動傳送到電腦，電腦會將接收到的信號與設定的信號進行比對，發(fā)現(xiàn)異常后會及時降低鼓風機轉速來減少送風量，引風機隨著送風量的減少而減少，直至系統(tǒng)壓力恢復到正常。

（5）燃燒系統(tǒng)自動調節(jié)方式

利用主蒸汽壓力的傳感器信號來調節(jié)鼓風機轉速，當系統(tǒng)壓力升高時，鼓風機轉速會降低，同時引風機轉速也會降低，從而保證鍋爐內壓力的穩(wěn)定。當主蒸汽壓力超過壓力最大值時，系統(tǒng)會自動切換鼓風機，同時降低燃料的補給量來降低爐內的壓力，當壓力降低到標準范圍內時，系統(tǒng)自動恢復。

（6）各種處理器自動控制方式

系統(tǒng)中除氧器、除鐵器、軟化水處理器等運行狀態(tài)及參數(shù)均可以通過相應的傳感器傳遞到指揮中心大屏幕，大屏幕可以動態(tài)地顯示各組信息，操作人員可以通過電腦對各參數(shù)進行修改。

（7）語音系統(tǒng)控制方式

設計人員分別在系統(tǒng)上取15個點的信號進行語音報警，這些點可以對每臺鍋爐的水位、電機的電流、爐內的負壓、水溫計煤斗的煤量[7]，同時將這些點的輸出信號與報警語音系統(tǒng)連接，當其中一項異常時，報警器會發(fā)出報警音。

（8）自動錄入系統(tǒng)控制方式

現(xiàn)場工作人員會安裝系統(tǒng)指示定期的對各設備進行巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。同時電腦會自動記錄巡檢人員的巡檢時間和地點，管理人員可以隨時查看巡檢人員的的行走軌跡。

2.3 實際應用效果

2018年6月，該礦對供熱系統(tǒng)安裝一套遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)，通過6個月實際應用效果觀察發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)主要取得了以下顯著成效：

（1）該系統(tǒng)主要利用PLC智能控制器實現(xiàn)鍋爐各項參數(shù)自動調節(jié)，可以將燃煤性控制到最佳的比例，不僅降低了燃料消耗，而且充分發(fā)揮燃煤效能，提高供熱效率，同時可大大降低廢氣的排放量；

（2）該監(jiān)控系統(tǒng)利用聲光系統(tǒng)對設備進行監(jiān)控，系統(tǒng)靈敏度高，實現(xiàn)鍋爐設備全方位監(jiān)控，與傳統(tǒng)人工故障檢測相比，不僅降低了設備檢測勞動強度及勞動成本費用，而且提高了設備自檢準確性[8]；

（3）該監(jiān)控系統(tǒng)投入使用后，可及時將鍋爐各項運行參數(shù)準確快速地上傳至遠程主機系統(tǒng)中，并可在系統(tǒng)大屏幕中顯示，便于操控人員觀察控制，提高了控制自動化水平。

3 結束語

本文針對煤礦供熱鍋爐系統(tǒng)故障率高、自動化水平低、集中控制管理難度大等技術難題，通過技術研究，對供熱系統(tǒng)安裝一套遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)，實際應用表明該系統(tǒng)有效提高了煤礦供熱效率及集中控制自動化水平，保證了煤礦供熱系統(tǒng)安全高效運行，取得了顯著應用成效。