磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

摘 要：采用PLC程序控制，由取樣、反吹掃、氣體、樣預(yù)處理、氣樣分析、儀表校準(zhǔn)、信號(hào)輸出等部分組成，并以CO探頭輔助監(jiān)測(cè)分析，以此來(lái)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件。通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)運(yùn)行性質(zhì)的分析，確定調(diào)控指標(biāo)；從數(shù)據(jù)中挖掘和篩選，找出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析磨煤機(jī)中CO的濃度，充分考慮磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)溫度與CO的匹配關(guān)系，提出建議供運(yùn)行人員調(diào)整使實(shí)際操作系統(tǒng)完善，提前預(yù)警可能的爆炸事故發(fā)生，指導(dǎo)工作人員操作運(yùn)行，從而保證磨煤機(jī)的安全，是實(shí)現(xiàn)火電廠安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的有效手段。

關(guān)鍵詞：磨煤機(jī)CO傳感器防爆預(yù)警；PLC程序控制；軟件開(kāi)發(fā)

1 概述

電廠的燃煤制粉系統(tǒng)——磨煤機(jī)是一種典型的燃料粉碎系統(tǒng)。自然狀態(tài)下化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定的塊狀煤炭經(jīng)過(guò)研磨并與空氣混合之后，就形成一種氧化劑（空氣中的氧氣）與還原劑（煤粉中的炭）的混合體——煤粉流。為了提高燃料的使用效率，技術(shù)人員總是在不斷嘗試著將煤粉研磨得盡可能細(xì)小。目前的加工水平已經(jīng)將煤粉直徑減小到微米以下。這樣就大大提高了煤粉流中氧化劑與還原劑的接觸面積，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N對(duì)明火極其敏感的易燃易爆性混合體。在這種情況下，一旦煤粉流接觸到明火或者磨煤機(jī)的某一局部溫度升高到煤粉的燃點(diǎn)以上，制粉系統(tǒng)中最常見(jiàn)的現(xiàn)象——閃爆就發(fā)生了。輕者將造成設(shè)備破壞、生產(chǎn)過(guò)程中斷；重者將有可能造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故。

早期的磨煤機(jī)保護(hù)系統(tǒng)都是利用溫度傳感器來(lái)發(fā)出警報(bào)，而這樣的系統(tǒng)需要布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)太多、可靠性差且誤報(bào)率大反應(yīng)慢。所以早期的磨煤機(jī)系統(tǒng)難以達(dá)到對(duì)機(jī)組各方面的協(xié)調(diào)需求。故欲設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)一款磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該新系統(tǒng)通過(guò)分析磨煤機(jī)中CO的濃度，提前預(yù)警可能的爆炸事故發(fā)生，從而保證磨煤機(jī)的安全。系統(tǒng)有PLC控制，自成一個(gè)獨(dú)立的小系統(tǒng)。是火電廠、儲(chǔ)煤場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程工藝監(jiān)控、安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的有效手段。

2 設(shè)計(jì)方案

本磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的項(xiàng)目針對(duì)于上述不足，旨在以分析實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的磨煤機(jī)中CO的濃度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，建立一套綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性的評(píng)價(jià)體系以此來(lái)指導(dǎo)防爆預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)研究，從而設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)一款符合生產(chǎn)需求的磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示：

2.1 設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)程控原理

本設(shè)計(jì)主要采用PLC程序控制，并以探頭輔助分析磨煤機(jī)中CO濃度來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。該程序遵循串行工作方式，每次執(zhí)行一個(gè)操作逐步執(zhí)行。

（1）按下開(kāi)關(guān)sb1，觸點(diǎn)0.01閉合并自鎖，常開(kāi)觸點(diǎn)10.00閉合；（2）達(dá)到一級(jí)預(yù)警時(shí)，開(kāi)關(guān)sb2閉合，觸點(diǎn)0.02閉合并自鎖，常開(kāi)觸點(diǎn)10.01閉合，黃燈亮；（3）達(dá)到二級(jí)預(yù)警時(shí)，開(kāi)關(guān)sb3閉合，觸點(diǎn)0.03閉合并自鎖，觸點(diǎn)10.02常閉開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，黃燈滅，紅燈亮，并反吹氮?dú)猓唬?）達(dá)到三級(jí)預(yù)警時(shí)，開(kāi)關(guān)sb4閉合，觸點(diǎn)0.04閉合并自鎖，觸點(diǎn)10.03常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)紅燈滅，并關(guān)閉反吹裝置，同時(shí)關(guān)閉主程序。

2.2 PLC實(shí)現(xiàn)的主要功能

首先，智能化監(jiān)控，根據(jù)設(shè)計(jì)可分為三級(jí)預(yù)警：（1）當(dāng)達(dá)到一級(jí)預(yù)警時(shí)黃燈亮；（2）達(dá)到二級(jí)預(yù)警時(shí)黃燈亮；（3）達(dá)到三級(jí)預(yù)警時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)主回路；從而實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警的目的。

3 軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

在磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，需要進(jìn)行大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和可視化顯示，經(jīng)過(guò)軟件處理后形成的曲線比原始數(shù)據(jù)更能給人直觀的印象。該軟件在Windows操作系統(tǒng)下以C++ Builder為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用于磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)繪圖。C++ Builder是一種面向?qū)ο蟮目梢暬瘧?yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)環(huán)境輕松快捷，界面友好，方便實(shí)現(xiàn)。兼容WinXp/7/8/Vista等主流操作系統(tǒng)。此外，使用HTML開(kāi)發(fā)人性化使用界面，對(duì)軟件構(gòu)成以及系統(tǒng)原理進(jìn)行說(shuō)明。啟動(dòng)軟件后，操作人員只需點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)試，軟件便可以自動(dòng)獲取實(shí)際數(shù)據(jù)，并同時(shí)繪出曲線，直觀的反饋給操作人員。界面友好，操作簡(jiǎn)單。

3.1 設(shè)計(jì)運(yùn)行架構(gòu)

設(shè)計(jì)運(yùn)行架構(gòu)如圖2所示，軟件操作界面可以提供一個(gè)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)預(yù)警的人機(jī)交互界面。主要分為兩大部分：人性化服務(wù)界面。用戶可進(jìn)行注冊(cè)、登錄，并了解系統(tǒng)說(shuō)明與磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行原理；可視化觀測(cè)界面。用戶進(jìn)入數(shù)據(jù)測(cè)試部分后，頁(yè)面會(huì)顯示出該燃燒情況下CO濃度的實(shí)時(shí)觀測(cè)值，安全范圍以紅線標(biāo)明，如若超出安全范圍，則會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警措施。

軟件操作界面如圖3所示，可以提供一個(gè)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)預(yù)警的一個(gè)人機(jī)交互界面。主要分為兩大部分：（1）人性化服務(wù)界面；用戶可進(jìn)行注冊(cè)、登錄，并了解系統(tǒng)說(shuō)明與磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行原理；（2）可視化觀測(cè)界面；用戶進(jìn)入數(shù)據(jù)測(cè)試部分后，頁(yè)面會(huì)顯示出該燃燒情況下CO濃度的實(shí)時(shí)觀測(cè)值，安全范圍以紅線標(biāo)明，如若超出安全范圍，則會(huì)由PLC程序啟動(dòng)預(yù)警裝置，產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)警措施或斷開(kāi)回路。

3.2 本系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）采用CO監(jiān)測(cè)可靠性高，誤報(bào)率低。不會(huì)因?yàn)槠渌蛞鸬木植繙囟壬叨e(cuò)誤發(fā)出報(bào)警信號(hào)，避免可能發(fā)生爆炸的磨煤機(jī)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)磨煤機(jī)起到綜合控制和監(jiān)測(cè)的保障作用。

（2）反應(yīng)迅速，與溫度報(bào)警系統(tǒng)相比能夠提前1-1.5小時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，能夠預(yù)留給維護(hù)人員足夠長(zhǎng)的故障反應(yīng)時(shí)間，并且有較為充足的時(shí)間來(lái)選擇排除危險(xiǎn)的方式，以及排除危險(xiǎn)。

（3）本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)通過(guò)對(duì)采樣探頭的設(shè)計(jì)、PLC編程實(shí)現(xiàn)邏輯控制、測(cè)CO傳感器的選用等綜合應(yīng)用，可以做到對(duì)傳感器端傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行快速準(zhǔn)確處理，具有良好的自診斷功能，系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單靈活，控制系統(tǒng)模塊化，性價(jià)比高，維修方便等優(yōu)點(diǎn)與特色。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究磨煤機(jī)防爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以提高工作安全性。本項(xiàng)目在大量分析運(yùn)行模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了防爆預(yù)警的關(guān)鍵性指標(biāo)，同時(shí)為工作人員提供了有效的實(shí)際操作方案，對(duì)提高磨煤機(jī)組運(yùn)行安全性和高效性的意義重大。隨著研究的深入，有以下問(wèn)題有待進(jìn)一步解決：根據(jù)現(xiàn)有機(jī)組模擬運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比參考的算法有待完善；進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)，其內(nèi)部自成的獨(dú)立系統(tǒng)功能的多樣性有待提高；在實(shí)際工作運(yùn)行中建議工作人員根據(jù)其工作場(chǎng)地的實(shí)際情況，考慮煤種差異、環(huán)境溫度和實(shí)際工況等因素對(duì)本軟件進(jìn)行相應(yīng)的局部調(diào)整。

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