選煤廠信息化系統與安全監控系統的應用

王 芳

(神華準格爾能源有限責任公司 選煤廠，內蒙古 鄂爾多斯 010300)

隨著工業技術的不斷發展，對能源的需求量越來越大，煤炭洗選加工業得到了較快的發展，伴隨著選煤行業的快速進步，選煤技術也在不斷的提升。以信息化推動工業化是國家的重大決策，在煤炭生產系統中，安全生產監控系統及自動控制系統是煤炭工業信息化工作發展的新趨勢，不僅能夠推動煤礦高效、高產，還能有效確保安全生產，對提高現代化管理水平、推進國民經濟和社會信息化發揮重大作用。選煤廠近年來通過不斷的技術創新、改造，安置了煤位、水位監測系統、集中控制系統、煤倉位移監測系統、人員定位系統及工業電視監控系統，達到了高產、高效及安全的目的。

1 概 述

選煤廠信息化系統是在一個平臺上監控各個分廠的集控系統、工業電視系統、人員定位系統、安全監測系統、狀態監測系統及煤質管理系統等，通過數據分析實現全部融合及聯動。

原煤采掘、破碎后，經皮帶直接輸送至毛煤倉，作為洗選的準備階段，大部分瓦斯在沒有徹底釋放的情況下就被送至洗選系統。由于選煤廠設備比較多，且選煤廠現場環境較潮濕，噪音較大，粉塵多，長期在現場工作，會影響工作人員的身心健康。另外，隨著經濟的發展，社會對不同煤質的煤炭需求量越來越大，對設備的安全、高效運行要求也越來越高。在選煤廠生產過程中，應用安全檢測系統實現自動控制，可以有效提高生產效率；通過加大對設備安全運行的全面監控，可以及時發現設備運行隱患，提高設備的安全運行效率及工作效率，進而提高產品質量。此外，安全監測系統進行集中控制在實際生產應用后，不僅可以大大減少現場工作人員數量，而且可以有降低人力成本和工作人員的勞動強度。因此，在選煤廠進行安全監控的安裝應用是很有必要的，也是提高選煤廠生產效率提高企業競爭力的必然趨勢。

2 選煤廠信息化系統

選煤廠通過建立生產調度綜合指揮平臺，在一個平臺上監控各個分廠的集控系統。通過工業電視系統、人員定位系統、狀態監測系統、煤質管理系統、甲烷一氧化碳預警系統、光纖溫度預警系統及配電室煙霧探測系統等實現數據全部融合及聯動。通過安排在選煤廠控制室內的兩個冗余服務器，從每個CPU和獨立系統收集數據，形成整個工廠控制系統的數據庫。當設備出現故障或安全監測系統發生報警時，平臺就能自動切換到該處視頻畫面，顯示實時數據信息、實現數據共享和視頻聯動，且能夠實現對外網絡發布、移動終端顯示查詢功能等。同時，還建立了相應的工程師站和操作員站。操作員站可以監控整個工廠生產系統的生產。

全廠建立新的廠級 SCADA 監控平臺，實現全廠生產系統的綜合監控管理，SCADA 監控平臺采用 IFIX 組態軟件開發。

信息系統通過平臺收集、存儲、分發和分析兩家工廠生成的生產數據；通過平臺信息化的手段將生產安全管理由事后響應向事前防控提升；平臺視頻畫面和安全生產監控系統及其他子系統信息同屏顯示，智能聯動。按照報警種類和發生報警信號時設備狀態進行分級，根據報警信號影響范圍和危害性設置顯示優先權限，當產生重要報警時自動切換到主監控平臺，呈現生產的視頻畫面，并進行報警提示，同時記錄報警時間及處理情況。

3 選煤廠安全監測系統的概況及要求

3.1 選煤廠安全監測系統概念

選煤廠安全監測系統是為了安全和高效生產而進行的各種有關參數或狀態的集中監測，并對有關環節加以控制，其是保護工人、機械設備和電氣設備及保障生產環境和主要生產環節安全運行的重要設施。該系統包括環境安全監測和生產設備監測，環境安全監測用于監測影響生產安全和礦工安全的環境因素。

3.2 選煤廠安全監測系統影響因素

由于影響選煤廠安全生產的因素很多，通過對安全生產狀況的調查、分析和總結，其主要因素為：

(1)人員因素：選煤廠員工年齡較大，教育程度差異很大，對自動化設備接受能力不同，操作者在設備的操作和操作理解以及生產系統的安全性方面具有重要作用。人員安全對安全生產有著重要影響。

(2)機械設備因素：洗煤設備的機械化程度和選煤廠生產系統中各種設備的完整性直接關系到安全生產的順利進行。

(3)環境因素：包括光照、噪音、礦塵、瓦斯及火災等。工作人員會受到噪音，照明和空氣中刺激性氣味等環境因素的影響。

(4)選煤廠危險源因素：這也是影響選煤廠安全的重要因素之一，包括氣體超限，積聚，洗滌操作質量，火源和電爆炸等危及生產和人員的因素。

4 選煤廠安全監控系統

4.1 選煤廠安全監控系統概念及功能

選煤廠收集各種安全監控系統收集的數據，如服務器上每個車間的原始光纖火災探測系統、甲烷一氧化碳監測系統、溫度傳感系統和煙霧傳感系統。對設備狀態監測平臺進行分析處理，然后進行綜合顯示。同時，提供數據通信端口，其可以與生產管理系統交換數據。并具有如下功能：

(1)監測區域劃分：廠區總覽圖、車間總覽圖、子系統監測。

(2)顯示內容：實時列表、實時趨勢、實時報警。

(3)查詢分析功能：歷史數據查詢、分析，保存時間兩年。

4.2 選煤廠安全監控系統組成

(1) 甲烷、一氧化碳火災預警系統。甲烷和一氧化碳監測系統主要用于監測煤制備廠中甲烷和一氧化碳易于積聚的地方。使用的甲烷和一氧化碳傳感器是重慶煤炭研究所的產品，甲烷傳感器是GJG100(C)型。一氧化碳傳感器為 GTH500( B)型，信號制式均為4～20 mA的信號。其中一氧化碳的量程為0～500 ppm；報警值設定為24 ppm，甲烷的量程為0～100%，報警值設定為1%。傳感器的安裝地點為各個車間倉上、倉下、槽倉上及槽倉下。調度指揮中心負責對甲烷、一氧化碳監測系統進行監管，各車間負責對該系統進行日常的點檢、維護和檢修工作。車間每隔10天對傳感器調校一次零點和精度，并將調校結果做成報告，留存并上報。

在設備點檢及維護過程中，發現傳感器安裝位置高，不便于日常工作，增加傳感器升降裝置。在選煤廠的頂部和底部，產品倉庫的上部和下部以及上部和下部罐中添加一氧化碳傳感器和甲烷傳感器提升器。將各區域的一氧化碳傳感器、甲烷傳感器從正常的工作位置降至據地1.5 m的檢修位，便于探測器的拆卸工作。

(2)配電室火災預警系統。配電室煙感火災預警系統分布在選煤廠各個車間的配電室。該系統經改造后，由原來總線集成總機控制的方式改造為各個分站分線控制，煙感探頭直接與鄰近的PLC模塊通訊。改造后，報警更加及時，節約了大量的成本，直接在信息化平臺的監控畫面上實現報警功能，同時可與監控大屏聯動響應。

(3)線性光纖溫度火災探測系統。“線性光纖溫度傳感火災探測系統”作為一種新型的火災探測成熟產品，可廣泛應用于煤炭行業的消防系統。選煤廠使用的光纖溫度感應火災探測系統是DTS5000線性光纖溫度火災探測器(以下簡稱DTS5000)。這種產品集光電控制、光纖傳感、計算機軟件等技術于一體，基于光纖的后向拉曼散射對溫度敏感的測溫基理，結合高頻脈沖激光，光波復用，光時域反射，高頻信號采集，弱信號處理等先進技術，采用先進的光時域反射技術。利用溫度測量光纖中的現場實時溫度信息實時分析拉曼散射光，得到光纖各點的溫度變化信息。并且可以精確定位，從而來實時監測被測區域的溫度狀況。將溫度信息與預設的警報參數值進行比較。

礦山防災監測和設備安全運行監測涉及溫度、應變及氣體濃度等技術指標，對監測手段的安全、防火及防爆要求較高。DTS5000基于光學信號的探測和處理技術使得整個系統具有較快的響應速度。光纖本身的特性也決定了整個系統在傳感區域無需供電、無需傳輸任何電信號，該產品更適合應用于易燃、在爆炸區域和工業防火工程等危險區域進行火災探測，具有強電磁干擾、腐蝕、高溫和防爆要求。DTS5000最根本的優點在于其利用光纖作為傳感介質與信號傳輸介質，得到沿光纖全線所有溫度點的測量數據，而不需要在所要監測的區域設置傳感探頭，從而減小了系統的復雜度降低安裝成本，并且系統具有很好的定位精度及分辨率。光纖本身不僅成本低而且可靠性高，這也降低了系統的成本及維護費用，還具有較長使用壽命。

火災探測系統由可以監控企業電纜隧道，電纜橋架和電纜中間體等電力電纜的火災隱患。它既可以應用于煤炭輸送帶和儲煤場的火災探測，也可以利用光纖的絕緣和防爆性能。實時監控煤礦中的高壓開關設備，變壓器和其他電氣設備，消除事故的萌芽。

線性光纖溫度火災探測器是分布式光纖溫度探測(DTS)技術在火災領域的一個具體應用。主要用于電纜，隧道，油罐，油箱等的遠程火災探測。根據光纖的光時域反射(OTDR)和光纖的后向拉曼散射溫度效應。探針光纖放置在待測空間中，光纖主機將激光束發射到探頭電纜中。

4.3 安裝位置、方法、標識及監控軟件要求

(1)安裝在膠帶機兩側機架槽鋼內。

(2)安裝在電纜橋架、配電室內。

(3)沿著皮帶機架放置溫度敏感光纜，首先焊接皮帶機架槽鋼內側的鋼鉤，鋪設張緊的塑料套鋼絲繩。張緊距離不大于50 m，然后將溫度傳感電纜系在塑料套管鋼絲繩上，綁扎距離不大于1 m；帶機輥和惰輥易于纏繞在鍍鋅鋼管上。溫度敏感電纜沿電纜橋架鋪設，并用304不銹鋼電纜扎帶固定。

(4)在敷設感溫光纜的膠帶輸送機機架、電纜橋架安裝不銹鋼標識牌(間距10 m)，采用304不銹鋼扎帶固定。不銹鋼標識牌尺寸：100×150×1.5 mm，標志采用腐蝕雕刻和夜光噴涂技術。

(5)要求沿膠帶輸送機及電纜橋架敷設的感溫光纜預留一定數量，采用卷盤纏繞存放。沿膠帶輸送機及電纜橋架敷設的感溫光纜每隔50 m預留2 m，采用卷盤纏繞存放。鋼鉤采用6 mm圓鋼制成，焊接牢固，經過防腐處理。

(6)實時顯示測溫光纖溫度分布曲線。

(7)設置溫升速率報警，最高溫度和平均溫差報警，以及最高溫度報警。并實時存儲在數據庫中，三種類型的報警信息格式為：時間/類型/名稱/位置描述/報警指示器數量/備注等。

(8)系統應有自診斷功能，當系統中發生故障時，報警并記錄故障時間和故障設備，以供查詢及打印。

(9)報警與實際標識牌位置一致，能夠根據電子地圖報警位置追蹤具體報警位置。線性光纖溫度感應火災探測系統在各車間運行穩定，報警及時。

5 結 語

在選煤廠安裝安全監控系統并應用信息化系統，可以使企業有效對工作現場進行實時的監控，通過監控系統傳輸的視屏及各類數據，能及時并準確掌握生產現場設備運行的各種狀態，及時發現設備、人員及環境中存在的問題，進行正確的處理，保證各種設備的正常運行，做到防患于未然。通過安全監控系統，可大幅降低人員的工作量，實現對作業現場的實時全方位24小時監控，并提供及時準確的數據，從而有效提高檢修效率，滿足生產現場安全的需求。