安全监控系统在火电厂煤仓的应用

孙亚伟，徐西俊，崔 婷

(国家能源蓬莱发电有限公司，山东 烟台 265600)

0 引言

火力发电厂中的煤仓是储存原煤的设备，同时也是制粉燃烧系统的初始设备，煤仓正常工作是保障锅炉制粉系统正常工作的前提。但由于煤仓内部环境恶劣，导致煤位信号不准确、煤粉爆炸、自燃等现象，设备安全问题层出不穷，且煤位测量装置单一，安全监测手段缺失，严重威胁机组安全稳定运行。

1 火电厂煤仓监控的现状

目前，火电厂煤仓监控普遍采用超声波或雷达物位计对煤仓煤位高度进行测量，不能直观、全面监测煤仓内部情况，不能对煤仓下煤、煤料控制、堵煤、棚煤、露眼等问题进行有效的人为预防和控制。火电厂对煤仓内的火灾检测普遍采用人员值班看管、人工防火巡视的方法，这种方法原始落后，不符合火电厂自动化、信息化的发展要求。

煤仓内环境恶劣，粉尘多、湿气大，会导致煤位信号不准确，造成堵煤、空仓、满仓等，影响煤仓储煤合理调配；上煤作业时会产生大量的煤尘污染，存在煤粉爆炸的风险；煤炭在储存过程中如温度过高，容易发生自燃现象等。由于缺乏温度监测、视频监测设备，一旦未能在第一时间发现并处理事故，会造成巨大的经济损失和严重的安全后果。因此，煤仓的安全监控是一项亟待解决的问题。

2 煤仓安全监控系统的作用

煤仓安全监控系统是集视频监视、料位测量与控制、温度测量于一体的监控型系统，整个系统在控制上精准和人性化，可满足运行人员的控制需求。煤仓安全监控系统既可直观显示仓内煤炭的实际情况，又能根据测距系统的测量反馈煤位，并根据控制信号实现自动上煤、停煤操作，提高输煤系统的自动化水平，同时还能测量储煤表面温度，实现高温报警，预防煤粉自燃、爆炸。

3 煤仓安全监控系统的实现

煤仓安全监控系统是集煤仓安全系统控制器、煤仓视频监视系统、煤仓料位测控系统、煤仓温度测量系统于一体，基于单片机技术的安全控制系统。

3.1 煤仓安全监控系统控制器

煤仓安全监控系统控制器是处理煤仓料位测控系统、煤仓温度测量系统传递的模拟量信号，转换为数字信号并叠加在视频画面上的处理器，便于用户直观观察煤仓内煤位与煤温等信息；并输出模拟量信号，便于集中控制与报警。

3.2 煤仓视频监视系统

煤仓视频监视系统采用多倍光学变焦、自动光圈的高清晰一体机，配置电动云台、编码器，可实现在集控室远程的观测控制，通过鼠标或者遥控器，在任何一路视频输出端上调出该系统内任一摄像机图像信号，并对摄像机的动作进行操作。通过编程，可以在任意设定的范围内，定时循环显示图像信号。系统具有远距离通信、远距离控制、视频录像、画面分割等功能。

3.3 煤仓料位测控系统

煤仓料位测控系统是一种基于激光测距原理的测量精确、无接触式的工业用距离测量设备，可广泛地被集成用于各种工业用途的控制和监测系统。通过激光发射和接收的时间差来测量距离，克服了煤仓内煤粉反光差等问题，准确地测量煤仓内煤位高度。测距系统进行煤位测量，测出的煤位经过控制器的处理，显示在终端显示器上；煤位控制器可输出多组开关量信号、模拟量信号，进行煤位的自动控制。

3.4 煤仓温度测量系统

煤仓温度测量系统是一种基于红外测温原理的工业用测量设备，其原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成的电信号大小，可以确定物体的温度。煤仓温度测量系统可以准确地测量煤仓内煤粉表面温度，预防煤粉爆炸、自燃等事故的发生。通过与手持式红外测温枪对同一区域测温相比较，两者测量最大温差不超过5 ℃。

4 煤仓安全监控系统的特点

4.1 本地监视

支持画面预览，预览通道顺序可调；支持预览分组切换、手动切换或自动轮巡预览，自动轮巡周期可设置；可屏蔽指定的预览通道；支持视频移动侦测、视频丢失检测、视频遮挡检测、视频输入异常检测；支持多种主流云台解码器控制协议，支持预置点、巡航路径及轨迹。

4.2 煤位自动控制

具有实时测距功能，能准确显示视频上标注点的料位；根据实时数据设置煤位信号的开关量输出信号，实现“高料位自动停煤”“低煤位自动上煤”控制信号输出；根据实时数据设置煤位信号的模拟量输出信号，可引入DCS系统，实现煤位控制的调节及保护功能。

4.3 录像回放

支持循环写入和非循环写入两种模式；支持定时和事件两套压缩参数；录像触发模式包括手动、定时、报警、移动侦测、动测或报警；每天可设定8个录像时间段，不同时间段的录像触发模式可独立设置；支持移动侦测录像、报警录像、动测和报警录像、动测或报警录像的预录及延时；定时和手动录像的预录；支持录像文件的锁定和解锁；支持本地冗余录像。

支持指定硬盘内的录像资料仅供读取，只读属性；支持按通道号、录像类型、文件类型、起止时间等条件进行录像资料的检索和回放；支持回放时对任意区域进行局部图像放大；支持回放时的暂停、快放、慢放、前跳、后跳，支持鼠标拖动定位等功能。

4.4 其他本地功能

用户可以通过前面板按键、鼠标、遥控器、专用键盘等操作。支持云台、镜头控制。支持预置点、巡航、轨迹设置及调用；三级权限用户管理，管理员可创建多个操作用户并设定其权限，权限可细化到通道；完备的操作、报警、异常及信息日志记录和检索；支持手动报警触发、清除；支持设备配置信息的导入/导出操作。

5 系统存在的问题及改进措施

由于煤仓为封闭空间，环境光线较弱，对视频监控摄像机视频图像具有一定影响，因此需要增加照明。

针对煤仓内部粉尘较大、且颗粒携带较高静电的现象，采取风幕防尘系统解决煤粉附着问题。风幕防尘系统以压缩空气作为动力源，可在摄像头、红外测温探头、测距探头、灯具处形成环形风幕进行保护，防止粉尘在设备上附着，确保监视系统、测距、测温系统及灯具在仓内特殊环境下正常工作。为避免压缩空气含水造成设备出现非消耗性损坏，风幕防尘系统必须采用经过除油、除水、除杂后的清洁压缩空气。