有害氣體監測系統在現代化選煤廠中的應用

邵博

【摘 要】瓦斯氣體、超標的粉塵、有害氣體CO等是威脅煤炭行業安全生產的殺手，尤其瓦斯爆炸事故是煤炭安全生產的最大威脅，可能對生產人員的生命、生產廠房及設備等造成極大的傷害，形成不可估量的生命及財產損失。論文結合有害氣體監測系統在山西潞安集團東盛煤礦選煤廠的工程實際應用案例，淺析了有害氣體監測系統的工作原理、系統結構形式、通訊傳輸方式及系統特點等，并闡述了此系統的應用對現代化選煤廠的重大意義。

【關鍵詞】瓦斯氣體；輸煤地道；儲煤倉；有害氣體探測器；RS485總線傳輸

0 引言

瓦斯氣體是指以甲烷為主的各種有害氣體的總稱，其具有燃燒和爆炸性。當空氣中的瓦斯氣體達到一定濃度時，遇到火源，就可能燃燒或爆炸。瓦斯爆炸事故是煤礦安全生產的最大威脅，直接可能對生產人員的生命、生產廠房及設備等造成極大的傷害，形成不可估量的生命及財產損失。另外超標的粉塵、有害氣體CO等也時時刻刻危害著生產工作人員健康和生命。

在過去的選煤廠輸煤地道及儲煤煤倉設計時，基本上都不考慮瓦斯治理，認為這些有害氣體的治理是礦井建設應該考慮的問題。然而事實上，很多選煤廠輸煤地道及煤倉的瓦斯濃度遠超過《煤礦平安規程》劃定的平安尺度，存在嚴重的安全隱患，甚至有的選煤廠還產生過瓦斯爆炸，嚴重地威脅著從業職員的生命安全和選煤廠的安全生產。很多選煤廠均發生過儲煤倉由于瓦斯積聚過多而發生燃燒及爆炸的事故，如神華集團包頭能源有限責任公司萬利一礦選煤廠的原煤倉就因為瓦斯氣體堆積過多造成煤倉被燒毀的事故，直接造成經濟損失一千多萬。因此，對選煤廠內的輸煤地道及儲煤倉等容易出現瓦斯積聚的場所應進行不間斷的有害氣體監測對于安全生產意義重大。

1 有害氣體監測系統設計原則

根據選煤廠的生產環境，并綜合考慮安全監控系統工程的實際應用需求，監控遵循以下設計原則：

1.1 先進性

使用先進、成熟、實用和具有良好發展前景的技術，使系統具有較長的生命周期，不盲目追求高檔次，既能滿足當前的需求，又能適應未來的發展。

1.2 可靠性

高效穩定的系統，能提供全年365天，一天24小時的不停頓運作。對于核心設備包括主控機、服務器、終端設備、網絡設備、控制設備與布線系統，必須能適應嚴格的工作環境，以確保系統穩定。實時監控的不可間斷性決定了在設計中必須考慮提高系統運行的可靠性。因此，在硬件選型、線路、支撐環境及結構上都必須高質量。

1.3 安全性

選煤廠安全監控系統本身的安全性不可忽視，系統的穩定安全運行是選煤廠安全生產提供準確無誤監測數據的前提，因此系統的軟硬件均要達到這一要求。選煤廠車間內各種設備種類繁多，電磁環境復雜，系統所有設備必須具備很強的抗干擾能力，同時系統采取單獨接地從而最大程度提高系統運行的穩定性。軟件方面，堅持使用正版操作系統和防病毒軟件，為系統運行提供優良的運行平臺。

1.4 擴展性

隨著選煤廠對環境因素越來越嚴格的要求，所要求監測的環境因素越來越多，用戶所需的監測點隨之增加，因此系統必須具備良好的擴展性，方便用戶隨時添加監測分站及各類傳感器。

1.5 開放性

系統所有設備符合通用標準，分站、傳感器均符合200-1000Hz、1-5mA或4-20mA信號制式，具有良好的開放性；另外有些帶RS485總線型傳感器，可直接接入系統主傳輸，安裝更靈活。軟件方面，監控主程序具備多種接口模塊，使系統具有良好的兼容性和通用性。

2 結合工程實例淺析有害氣體監測系統

根據有害氣體監測系統的設計原則，可供選擇的氣體監測產品有以美國MSA（梅思安）公司為例生產的有害氣體監測產品、以深圳索福達電子公司為例生產的SFD系列氣體監測產品等。本文結合索福達公司SFD系列有害氣體監測產品在山西潞安東盛煤礦選煤廠應用的工程實例，淺析了有害氣體監測系統在現代化選煤廠中的應用。

2.1 工程實例（SFD系列產品在山西潞安東盛選煤廠的應用）

2.1.1 SFD系列氣體監測系統概述

深圳索福達公司生產的SFD系列有害氣體監測產品是固定安裝在防爆場所的一次儀表，用于檢測現場危險氣體的泄露。整機為探測、顯示、報警輸出的一體化結構，采用隔爆式防爆型式。變送器與控制系統之間可根據現場需要采用開關量信號輸出、4-20mA工業標準信號輸出或RS485通訊總線通信連接等連接方式，可選用三至十芯電纜連接消防控制中心、聲光報警器、PLC或DCS工業控制系統等。該系列產品具有測量精度高、顯示直觀、多彩變換、隔爆型防爆超安全調試、方便靈活、多種信號輸出、自診斷故障、周期性校準儀表、防護及防雷能力強等特點。該系列產品可廣泛應用于石油化工、燃氣輸配、建筑材料、煤炭開采及加工利用等各種工業防爆場所。

2.1.2 主要元件功能及工作方式

SFD-600系列有害氣體探測器可根據現場情況選擇與PLC、報警控制器、消防控制中心等連接；可選用催化燃燒式、電化學式、光電離子、固態半導體式等多種類型檢測傳感器，可對甲烷、一氧化碳等有害氣體進行監測，測量范圍為0-100%LEL 0-1000ppm；0-100%VOL；其輸出方式既可以選擇4～20mA標準信號輸出，也可選擇RS485接口Modbus協議。SFD-86032智能總線氣體報警控制器顯示直觀，多彩變換，低濃度為綠色、一段報警時為粉紅色、二段報警為大紅色、故障報警時為黃色；其通訊方式為RS485接口Modbus協議，其傳輸距離可達到2.4KM，每回路可連接32個SFD系列氣體探測器，該智能控制器與氣體探測器之間采用Modbus總線協議（四總線）的方式進行通訊。

2.1.3 在山西潞安東盛選煤廠的應用

在山西潞安集團東盛選煤廠的施工圖設計中，將原煤地道及棧橋、產品煤棧橋中CH4、CO的監測納入到設計范圍內。CH4、CO傳感器均選用SFD-600系列氣體探測器，在皮帶走廊內間隔60m左右各布置一套，并通過RS485接口Modbus協議總線（四總線）方式傳輸至配電室內的智能總線氣體報警控制器，該控制器對總線信號進行分析處理后通過RS485轉以太網通訊模塊，轉換為以太網總線通訊協議后，再通過光纜傳輸至選煤廠中央集控室。系統網絡配置圖1如下：

除集控室上位機及配電室控制器顯示外，氣體探測器自帶分體的現場液晶顯示裝置，瓦斯超標時可自動發出報警燈光。可將其安裝在便于觀察的位置，及時發現報警信號和隨時監測測量值。

3 結語

有害氣體監測系統在東盛選煤廠主要采集了瓦斯、CO等有害氣體的數據信號，實時性、準確性、可靠性都達到了預期的目的，現場反應效果良好。該系統總體性能也很可靠，完善了儲煤倉上下、原煤地道、皮帶走廊等各類有有害氣體隱患存在的場所的安全性，并且具有現場安裝方便靈活、接線簡單、后期維護量小等優點。經上闡述，有害氣體監測系統在現代化選煤廠應用的產品架構一般可分為三層，最底層為各現場傳感器，中間層為控制分站或主機，最上層為集控室上位機。所不同的是傳感器的輸出信號可以采用模擬量信號點對點通訊或者總線通訊的方式。有害氣體監測系統在選煤廠應用，以預防的作用為主，可以根據選煤廠的特點監測易發生事故的儲煤倉上下、原煤地道、皮帶走廊的有害氣體和環境，及時采取報警、停機、組織人員疏散等措施，避免人員的傷亡和建筑物、設備的損壞。另外還可與風機、消防水泵等其它設備進行聯動輸出，使生產環境長期處于安全的狀態。

[責任編輯：湯靜]