气膜球仓安全监测系统研究

【摘要】目前国内解决散煤露天堆放污染环境的问题，大多采用筒仓来存储，现拟用气膜球仓来代替筒仓储煤。因气膜球仓属于相对封闭的建筑物，因此带来了安全防爆的新问题。为防止气膜球仓内发生意外事故，增设气膜球仓安全监测系统，对气膜球仓储煤的温度、可燃性气体、CO气体、烟雾等参数进行监测，确保其运行参数处于安全控制范围之内。

【关键词】气膜球仓；安全；监测

1、气膜球仓的定义

以喷涂硬质泡沫塑料加强的充气膜结构为模版，采用喷射混凝土施工形成的钢筋混凝土壳体结构，形成的封闭式建筑物。

2、气膜球仓安全监测系统

2.1系统概况

气膜球仓安全监测系统由各种传感器探头，就地模块采集端子箱，RS485/CAN网络通讯系统和工控机系统（操作站）组成；系统对储煤气膜球仓的各种参数（温度、可燃气体浓度、CO、烟雾、料位等）进行监测，对采集的数据进行计算储存分析，可打印记录和实时报警，操作站设置在控制室内。

3、安全检测

3.1温度监测

每个气膜球仓仓壁底部、中部设置多个测温点，温度检测元器件的具体设置数量根据仓壁直径及温度检测元器件的检测范围确定，温度探头采用铂电阻为检测元件，温度探头自带保护管。

温度检测元器件的主要技术指标：

输出信号为：4～20mA

测温范围：0℃+200℃

误差：0.0075*被测量值（国标）

环境温度： <80℃

3.2 可燃气体监测

每个气膜球仓配置2支可燃气体检测器（CH4）。安装在储煤气膜球仓顶部，伸入仓内500㎜；主要监测气膜球仓内部挥发的可燃气体浓度。

可燃气体检测变送器主要技术指标：

检测范围： 0～100%LEL

报警限设定：25%LEL 一次报警 40%LEL 二次报警（报警设置值可调）

电 源： +24 V.DC

输 出： 4～20 mA

检测原理：催化燃烧式

标准气体：甲烷标气

信号传输距离：≤1000米

精度：±5%F.S

工作环境温度：-40～+70℃

工作环境湿度：<95%

防爆等级：根据实际情况

防护等级：根据实际情况

检测原理（催化燃烧式）：以载体催化元件作为测量可燃气体浓度的敏感元件，当可燃气体与元件表面的催化剂相接触时，由于催化作用使可燃气体在较低温度下加快氧化发热，即无焰燃烧，以致使元件温度升高，阻值增大，引起元件接入的惠斯通电桥产生不平衡输出电压，检测该电压的变化即反映元件所在场合中可燃气体的浓度变化。

3.3 CO气体监测

每个气膜球仓配置2支一氧化碳检测器。安装在储煤气膜球仓顶部，伸入气膜球仓500㎜；主要监测气膜球仓内部挥发的有毒气体CO的浓度。

有毒气体检测变送器主要技术指标：

测量范围：0-500ppm

报警上限：低限报警设定值为25%LEL和高限报警设定值50%LEL，报警上限设置值可调

检测原理：催化燃烧式

标准气体：CO标气

信号传输距离：≤1000米

精度：±5%F.S

工作环境温度：-40～+70℃

工作环境湿度：<95%

防爆等级： 根据实际情况

防护等级：根据实际情况

3.4烟雾监测

每个气膜球仓配置2支烟雾检测器。安装在储煤气膜球仓顶部，伸入仓内500㎜。主要监测气膜球仓内部空间是否出现火灾或储煤阴燃产生的烟雾。

烟雾检测器的主要技术指标：

电压范围： 15至32VDC

工作温度范围： -10℃至50℃

工作湿度范围： 10%至95%RH相对湿度，无凝结

最大平均监控电流： 300uA@ 24VDC每10秒通讯一次并闪亮LED）

最大报警电流（LED亮）：6.5mA@ 24VDV

烟雾检测器不受强磁干扰，不怕潮湿，在低温状态下能正常工作；具有三次取样比较的功能，在被检测空间出现一次性过烟或其他类似干扰，检测器自身识别，避免误报。

3.5料位监测

每个气膜球仓配置一支料位检测器及配套的仪表及部件。设备能连续测量煤位，探测高度根据实际情况确定。雷达料位计安装在储煤气膜球仓顶部的中心处，通过数据采集至计算机工控系统上。

雷达料位计主要技术指标：

应用：液体或固体

过程连接：螺纹、万向节

过程温度：-40℃～200℃

过程压力：-1～40bar（-100--4000kpa）

信号输出：两线制/四线制4-20mA

电 源： +24 V.DC

防护等级：IP68

带现场显示，法兰安装

3.6数据采集、数据处理及控制系统

系统配置数据采集箱以及计算机测控系统。

控制室配置一套上位机系统，上位机系统包括操作台一台、工控机一台（包括标准键盘、鼠标）、显示器一台、打印机一台、不间断电源一台以及与现场数据采集箱通讯的通讯模块。PLC装置的各类型I/O点均留有20%的裕度，I/O插槽也留有20%的插槽裕度。计算机测控系统配备最新工控组态软件，应具有逼真画面显示、人机对话、报警记录、事故追忆查询、打印报表以及数据曲线等功能。

温度的监测：温度变送器采用三线制，其4-20mA输出信号经温度采集模块转化成数字信号，通过RS485/CAN网传输到计算机中。每个气膜球仓配备的温度检测元器件配置一台壁挂数据采集箱。

烟雾的监测：烟雾检测器将检测到的（开关）信号连接到采集模块上，再通過网络把信号传送到计算机中。

可燃气体的监测：可燃气体检测器采用三线制，其4-20mA输出信号经采集模块转化成数字信号，通过RS485/CAN网传输到计算机中。

CO气体的监测：一氧化碳气体检测器采用三线制，其4-20mA输出信号经采集模块转化成数字信号，通过RS485/CAN网传输到计算中。

每个气膜球仓配置的2套一氧化碳气体检测器、2套可燃气体检测器、2套烟雾检测器、1套雷达料位计，配置一台壁挂数据采集控制箱。

结语：

在气膜球仓内设置安全监测系统是非常有必要的，用户可实时对气膜球仓内储煤的温度、可燃性气体、CO气体、烟雾、料位等数据进行监测。针对不同规模的气膜球仓存放不同种类的煤种时，应根据气膜球仓的规模以及煤种特性等实际情况，调整检测传感器的种类、安装位置、安装数量等，确保危险源与检测传感器种类对应，确保各类检测传感器的检测保护范围能够覆盖气膜球仓，确保各类检测传感器运行参数处于安全控制范围之内，防止事故的发生。

参考文献：

[1]张静，白建明.火电厂贮煤筒仓安全监测系统的研究与设计[J].《水利电力机械》，2004年6期.

[2]郭湛，包平，宋存义.火电厂贮煤筒仓安全监测系统的研究与设计[J].《微计算机信息》，2006年7期.

作者简介：

魏一涛，大连港口设计研究院有限责任公司，辽宁大连。