一种用于圆形煤场的智能自动安全消防系统

乔支昆 王艳春

摘 要：目前，国内火电厂、煤化工厂等新建圆形煤场的情况很多，圆形煤场的封闭储煤能有效的降低粉尘污染，减少煤在存储过程中的损耗。随着环境保护要求的提高，火电企业煤场封闭，设计一种用于圆形煤场的智能自动安全消防系统，精确快速自动消除圆形煤场范围内的高温或火灾险情，是本领域技术人员亟需解决的一个技术问题。文章通过分析圆形煤场的智能自动安全消防系统结构及系统实施方案，提出了系统优化方案。

关键词：煤场 安全消防 控制器

中图分类号：TD948 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0071-02

目前，国内火电厂、煤化工厂等新建圆形煤场的情况很多，与传 统的露天储煤和煤棚储煤相比，圆形煤场的封闭储煤能有效的降低粉尘污染，减少煤在存储过程中的损耗，故而得到了广泛的应用。然而，现有技术采用圆形煤场进行燃煤存储存在较大的安全隐患，由于易燃煤炭保存时间过长而造成存煤升温，进而引发自燃，煤中也会存在氢气、甲烷等可燃气体，煤在圆形煤场的运输、装卸、转运过程中均存在煤粉飞扬情况，当可燃气体和煤粉达到一定的浓度时，遇火星则容易造成爆炸。这些情况发生后，粉尘、可燃、有毒气体以及煤堆自燃时产生的大量热辐射致使圆形煤场极其不适合现场工作人员进行各种操作。因此，如何设计一种用于圆形煤场的智能自动安全消防系统至关重要。

1 系统结构

本系统通过在圆形煤场的环形步道和中心柱区域范围内架设一定数量的远程控制水炮，每台远程控制水炮配备一台智能控制器并通过现场总线的方式连接到圆形煤场综合管控系统。配合煤场的激光盘煤系统、红外温度监测系统以及壁温监测系统，实现整个圆形煤场范围内的空间坐标系搭建，当煤场区域范围内发生火灾险情或某片区域温度达到预警限值，即可迅速精确定位着火点并自动控制水炮朝相應区域进行灭火，全过程无需人工干预。同时，区域内每次降温灭火动作都将自动形成记录并上报系统服务器。现场远程控制水炮亦可现场设置为手动模式，人工控制灭火。系统拓扑图如图1所示。

2 系统实施方案

为使本系统的目的、特征和优点能更加明显易懂，本文将结合附图对本系统的具体实施方式予以详细说明。

图2为圆形煤场空间坐标定位原理图。将红外测温仪与激光盘煤仪安装在同一个云台下，同时对准煤场的某一个点，这样两者将同步动作。红外测温仪及激光盘煤仪的安装位置须保证能将整个圆形煤场无盲区覆盖，必要时，二者可以按一定的轨道进行移动。以圆形煤场某个固定位置（如堆料机转轴）为空间坐标系原点，利用激光测距传感器测量红外热成像仪到目标P点的距离S，根据云台的运转情况获取水平转角α及垂直转角β，则可获得目标P点相对于红外热成像仪的坐标点位置P（x，y，z）：

再通过此时红外热成像仪相对于空间坐标系原点的位置，推算出目标P点的坐标。同时，安装在圆形煤场各处的水炮以及安装在圆形煤场挡煤墙上的壁温测量装置相对于空间坐标系原点的位置也随之确定。

图3为圆形煤场水炮布置示意图。图中1为圆形煤场挡煤墙上的环形步道，四周的水炮均安装在其上；图中2为圆形煤场的中心柱，部分水炮须安装在该片区域；图中3-13为远程控制水炮，在水炮旁边均安装了一台智能控制器，用于控制远控水炮的水平角度、俯仰角度及水炮阀门的开闭，智能控制器通过PROFIBUS-DP现场总线连接至PLC及圆形煤场综合管控系统；图示红色圆弧为环形步道上各台远控水炮所能覆盖的区域范围；图示绿色圆圈为中心柱处三台水炮所能覆盖的区域范围。以半径为60m的圆形煤场为例，为满足“GB50338-2003 固定消防炮灭火系统设计规范”中“室内消防炮的布置数量不应少于两门，其布置高度应保证消防炮的射流不受上部建筑构件的影响，并应能使两门水炮的水射流同时到达被保护区域的任一部位。”这一要求，环形步道上需要安装的水炮数量须不少于8台，所选择的水炮射程应≥47m，考虑到中心柱处的灭火问题，最少需要的水炮布置数量为11台。远控水炮的其他参数均须根据相关的国家标准进行设计。

3 方案优势

当红外热像仪或壁温测量测温杆发现某处温度高于限值，则通过以太网或现场总线上报圆形煤场综合管控系统，系统直接通过现场总线控制离超温区域最近的两台智能控制器使相应的水炮调整水平及俯仰角度并开启阀门迅速降温灭火。

4 结语

综上所述，在现有封闭煤场安全消防技术上加以完善改进，做到煤场的实时安全管控，当有异常报警时可联动喷淋水炮自动或提示工作人员进行灭火。而且利用智能控制器和PROFIBUS-DP现场总线的设备诊断信息及状态信息，可实现现场设备远程诊断和管理功能，有效防止安全事故的发生，可以大大提高储煤场的安全性。

参考文献

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