氣膜球倉安全監測系統研究

【摘要】目前國內解決散煤露天堆放污染環境的問題，大多采用筒倉來存儲，現擬用氣膜球倉來代替筒倉儲煤。因氣膜球倉屬于相對封閉的建筑物，因此帶來了安全防爆的新問題。為防止氣膜球倉內發生意外事故，增設氣膜球倉安全監測系統，對氣膜球倉儲煤的溫度、可燃性氣體、CO氣體、煙霧等參數進行監測，確保其運行參數處于安全控制范圍之內。

【關鍵詞】氣膜球倉；安全；監測

1、氣膜球倉的定義

以噴涂硬質泡沫塑料加強的充氣膜結構為模版，采用噴射混凝土施工形成的鋼筋混凝土殼體結構，形成的封閉式建筑物。

2、氣膜球倉安全監測系統

2.1系統概況

氣膜球倉安全監測系統由各種傳感器探頭，就地模塊采集端子箱，RS485/CAN網絡通訊系統和工控機系統（操作站）組成；系統對儲煤氣膜球倉的各種參數（溫度、可燃氣體濃度、CO、煙霧、料位等）進行監測，對采集的數據進行計算儲存分析，可打印記錄和實時報警，操作站設置在控制室內。

3、安全檢測

3.1溫度監測

每個氣膜球倉倉壁底部、中部設置多個測溫點，溫度檢測元器件的具體設置數量根據倉壁直徑及溫度檢測元器件的檢測范圍確定，溫度探頭采用鉑電阻為檢測元件，溫度探頭自帶保護管。

溫度檢測元器件的主要技術指標：

輸出信號為：4～20mA

測溫范圍：0℃+200℃

誤差：0.0075*被測量值（國標）

環境溫度： <80℃

3.2 可燃氣體監測

每個氣膜球倉配置2支可燃氣體檢測器（CH4）。安裝在儲煤氣膜球倉頂部，伸入倉內500㎜；主要監測氣膜球倉內部揮發的可燃氣體濃度。

可燃氣體檢測變送器主要技術指標：

檢測范圍： 0～100%LEL

報警限設定：25%LEL 一次報警 40%LEL 二次報警（報警設置值可調）

電 源： +24 V.DC

輸 出： 4～20 mA

檢測原理：催化燃燒式

標準氣體：甲烷標氣

信號傳輸距離：≤1000米

精度：±5%F.S

工作環境溫度：-40～+70℃

工作環境濕度：<95%

防爆等級：根據實際情況

防護等級：根據實際情況

檢測原理（催化燃燒式）：以載體催化元件作為測量可燃氣體濃度的敏感元件，當可燃氣體與元件表面的催化劑相接觸時，由于催化作用使可燃氣體在較低溫度下加快氧化發熱，即無焰燃燒，以致使元件溫度升高，阻值增大，引起元件接入的惠斯通電橋產生不平衡輸出電壓，檢測該電壓的變化即反映元件所在場合中可燃氣體的濃度變化。

3.3 CO氣體監測

每個氣膜球倉配置2支一氧化碳檢測器。安裝在儲煤氣膜球倉頂部，伸入氣膜球倉500㎜；主要監測氣膜球倉內部揮發的有毒氣體CO的濃度。

有毒氣體檢測變送器主要技術指標：

測量范圍：0-500ppm

報警上限：低限報警設定值為25%LEL和高限報警設定值50%LEL，報警上限設置值可調

檢測原理：催化燃燒式

標準氣體：CO標氣

信號傳輸距離：≤1000米

精度：±5%F.S

工作環境溫度：-40～+70℃

工作環境濕度：<95%

防爆等級： 根據實際情況

防護等級：根據實際情況

3.4煙霧監測

每個氣膜球倉配置2支煙霧檢測器。安裝在儲煤氣膜球倉頂部，伸入倉內500㎜。主要監測氣膜球倉內部空間是否出現火災或儲煤陰燃產生的煙霧。

煙霧檢測器的主要技術指標：

電壓范圍： 15至32VDC

工作溫度范圍： -10℃至50℃

工作濕度范圍： 10%至95%RH相對濕度，無凝結

最大平均監控電流： 300uA@ 24VDC每10秒通訊一次并閃亮LED）

最大報警電流（LED亮）：6.5mA@ 24VDV

煙霧檢測器不受強磁干擾，不怕潮濕，在低溫狀態下能正常工作；具有三次取樣比較的功能，在被檢測空間出現一次性過煙或其他類似干擾，檢測器自身識別，避免誤報。

3.5料位監測

每個氣膜球倉配置一支料位檢測器及配套的儀表及部件。設備能連續測量煤位，探測高度根據實際情況確定。雷達料位計安裝在儲煤氣膜球倉頂部的中心處，通過數據采集至計算機工控系統上。

雷達料位計主要技術指標：

應用：液體或固體

過程連接：螺紋、萬向節

過程溫度：-40℃～200℃

過程壓力：-1～40bar（-100--4000kpa）

信號輸出：兩線制/四線制4-20mA

電 源： +24 V.DC

防護等級：IP68

帶現場顯示，法蘭安裝

3.6數據采集、數據處理及控制系統

系統配置數據采集箱以及計算機測控系統。

控制室配置一套上位機系統，上位機系統包括操作臺一臺、工控機一臺（包括標準鍵盤、鼠標）、顯示器一臺、打印機一臺、不間斷電源一臺以及與現場數據采集箱通訊的通訊模塊。PLC裝置的各類型I/O點均留有20%的裕度，I/O插槽也留有20%的插槽裕度。計算機測控系統配備最新工控組態軟件，應具有逼真畫面顯示、人機對話、報警記錄、事故追憶查詢、打印報表以及數據曲線等功能。

溫度的監測：溫度變送器采用三線制，其4-20mA輸出信號經溫度采集模塊轉化成數字信號，通過RS485/CAN網傳輸到計算機中。每個氣膜球倉配備的溫度檢測元器件配置一臺壁掛數據采集箱。

煙霧的監測：煙霧檢測器將檢測到的（開關）信號連接到采集模塊上，再通過網絡把信號傳送到計算機中。

可燃氣體的監測：可燃氣體檢測器采用三線制，其4-20mA輸出信號經采集模塊轉化成數字信號，通過RS485/CAN網傳輸到計算機中。

CO氣體的監測：一氧化碳氣體檢測器采用三線制，其4-20mA輸出信號經采集模塊轉化成數字信號，通過RS485/CAN網傳輸到計算中。

每個氣膜球倉配置的2套一氧化碳氣體檢測器、2套可燃氣體檢測器、2套煙霧檢測器、1套雷達料位計，配置一臺壁掛數據采集控制箱。

結語：

在氣膜球倉內設置安全監測系統是非常有必要的，用戶可實時對氣膜球倉內儲煤的溫度、可燃性氣體、CO氣體、煙霧、料位等數據進行監測。針對不同規模的氣膜球倉存放不同種類的煤種時，應根據氣膜球倉的規模以及煤種特性等實際情況，調整檢測傳感器的種類、安裝位置、安裝數量等，確保危險源與檢測傳感器種類對應，確保各類檢測傳感器的檢測保護范圍能夠覆蓋氣膜球倉，確保各類檢測傳感器運行參數處于安全控制范圍之內，防止事故的發生。

參考文獻：

[1]張靜，白建明.火電廠貯煤筒倉安全監測系統的研究與設計[J].《水利電力機械》，2004年6期.

[2]郭湛，包平，宋存義.火電廠貯煤筒倉安全監測系統的研究與設計[J].《微計算機信息》，2006年7期.

作者簡介：

魏一濤，大連港口設計研究院有限責任公司，遼寧大連。