冷冻液喷洒装置动态监测系统的实现

孙春娥

（神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古自治区 鄂尔多斯 010300）

引言

现阶段煤炭运输方式一般是优选铁路运输，直接原因有：一是煤炭的大宗客户靠近铁路线；二是铁路运输运量大、费用低。但在我国北方冬季煤炭铁路运输过程中，由于煤炭生产加工过程中煤中含有一定的水分，容易结块与车皮底部或四壁给煤炭卸煤工作带来不便，而且用户将铁路运输作为煤炭这一工业品物流运输的一环，结块的煤炭直接进仓会造成堵仓或下一运输环节物料运输不均匀等故障，影响正常工业流程的进行，因此需要在装煤前给车皮喷洒冷冻液在装煤过程中给煤中喷洒冷冻液，目的是防止车皮与煤、煤与煤由于天气寒冷结块。冷冻液喷洒装置实现了这一功能，但是冷冻液的消耗是与天气因素密切相关的化学物质，其消耗是一动态过程，而且冷冻液存贮、使用需要满足经济性和时效性，换句话讲就是存贮设备不能太大，那样投资大肯定不经济，冷冻液受结晶、挥发、沉淀等因素制约有最佳时效期，决定了冷冻液不易久藏；而且化学厂与用户单位距离较远，一般是罐车运输，用户点相对分散，客观上要求对冷冻液实时调度动态监测保证满足生产需要，运行费用经济可控，实现喷洒最少的冷冻液满足运输过程煤炭不结块的要求，实现绿色生产。

1 冷冻液喷洒装置动态监测系统的建立

根据冷冻液喷洒装置工作现场特点及冷冻液物料罐车各现场配送特征，动态监测系统构成方式为 C/S工作模式，提供服务的一方称为服务端（Server）简称S，而接受服务的另一方称作客户端（Client）简称C；服务端为冷冻液生产车间，服务端核心部件为工业PC、灌装车间冷冻液存贮、运输、使用数据动态采集装置RTU、各冷冻液喷洒装置工作现场运行情况及冷冻液动态使用量数据实时处理系统；客户端为各冷冻液喷洒装置工作现场，客户端主要核心部件为DTU-C1远程数据采集器及冷冻液液位传感器、冷冻液喷洒装置工作状态传感器等组成，主要完成工作现场冷冻液的实时计量和喷洒状态的监测，并实现数据的远程无线传输，保证服务器能实时动态的接受到各站点的数据。在上述基础上，工业PC上的管理软件对物料使用情况实时评价，并下达物料运输指令，实现冷冻液物料的科学配送，其核心工作是保证冷冻液喷洒装置的绿色生产，以最小的冷冻液消耗实现铁路运输过程中煤炭不结块，不粘车皮。系统构成拓扑图如下页图1所示。

2 冷冻液喷洒装置动态监测系统的主要功能和主要技术参数

主要功能为模拟量输出、模拟量输入、数字量输入、脉冲量输入、数字量输出。通信：GPRS网络（UDP通信协议）,双冗余通讯；供电：AC220 V/DC24 V。

图1 系统构成拓扑图

主要技术参数为：额定电压为AC220 V、额定电流为AC5 A；模拟量输入为16位A/D ，隔离，4~20 mA或0~5 V；开关量输入为无源空接点，分辨率1 ms，隔离AC1 500 V；脉冲量输入为0～10 kHz。开关量输出为无源空接点。内嵌TCP/IP协议；支持A5/18LA5/5加密算法；主控器CPU及存储器：16位KU80L188E微处理器。256KB SRAM 8L 512KB FLASH。

图2 运煤量、冷冻液用量、气候三者在时间轴上柱状关系

GPRS数据格式：GPRS clss B；编码方案：CS1-CS4。符合SMG31bis技术规范。

接口：天线接口，50Ω/SMA（阻头）；SIM卡，3 V/5 V，自动检测；数据接口，DB9，（标准RS232/Rs422）；串行数据速率，1 200～57 600 bits/s。

远程监测分析软件的主要功能：分析在特定环境因素下，车皮运煤量与冷冻液实时喷洒量之间的关系。其柱状关系图如图2所示。实现冷冻液喷洒装置的绿色生产和各喷洒现场冷冻液的科学调度。

3 结语

冷冻液喷洒装置动态监测系统组成特点为C/S工作模式，其特点为多CPU化、智能化、网络化。通过各工作现场的传感器和数据采集传输系统将实时数据和状态传输到上位工业PC，通过专门的远程监测分析软件实时分析处理运煤量、冷冻液喷洒量、特定环境传感器在任一工作时间节点三者的关系，实现绿色生产，实现冷冻液消耗最少这一最高目标，同时实现各喷洒现场冷冻液的科学调度，以保证生产正常进行。该装置在技术人员悉心调试下已在工业现场投入使用，实现了设计初衷，运行效果显著。