焦爐中控室遷移技術應用

摘要：隨著安全生產標準的不斷提高，原焦爐中控室所在區域屬煤氣區域，不符合當今安全管理規定，為此河鋼宣鋼焦化廠進行了焦爐中控室的遷移改造，通過加裝視頻監控裝置、控制系統集成改造和網絡通信技術的應用，將中控室成功遷移至了安全區域。

關鍵詞：焦爐;中控室;煤氣區域;遷移改造

0 ? ?引言

河鋼宣鋼焦化廠現有43孔的6 m焦爐兩座和50孔的6 m焦爐兩座，每兩座焦爐設一個主控室，位于兩座焦爐中間臺下方，屬煤氣區域，與焦爐交換機和DCS室相鄰。經省市安監部門多次檢查，提出根據焦化企業設計規范中“中控室不應設置在煤氣區域”的要求，通過對中控室加裝通風裝置和進行密封處理，仍不能滿足安監部門要求，為徹底消除該隱患，公司做出了對焦爐中控室進行遷移改造的決定。

1 ? ?改造計劃

焦爐中控崗位位于兩座焦爐中間臺下方，與焦爐交換機和DCS機房相鄰，主要負責爐溫測調、推焦計劃編排、推焦裝煤監控記錄、煤氣廢氣設備監控巡檢、交換設備巡檢、生產相關參數（諸如集氣管壓力、溫度，熄焦時間、壓力、液位，除塵相關參數等）的監控及調節等工作任務。為達到中控崗位遷移的目的，需實現DCS系統、煤塔秤系統、三車連鎖系統、辦公網絡的信號遠程傳輸，焦爐交換機控制系統人機對話功能以及加裝焦爐地下室視頻監控設施等，保障崗位遷移后生產參數監控、調節的正常進行和設備運行狀況的實時監測。

2 ? ?改造實施要點

2.1 ? ?系統通信

原中控DCS系統通過雙絞線實現工程師站、操作員站和系統CPU的通信，實現焦爐生產參數的監控調節;煤塔秤和三車連鎖系統通過廠家特定的串口卡采用RS485和232通信協議，實現主控室與現場設備的通信，起到檢測數據上傳下載和報警的功能。鑒于光纖通信具有傳輸信息量大、速度快、性能穩定的優勢，通過在新舊中控室敷設60芯單模鎧裝光纖，并分別加裝工業級串口轉光纖收發器、單模千兆光纖收發器和2光4電工業交換機，實現電信號和模擬信號與光信號的轉換，確保通信數據的傳輸正常。為保障通信數據傳輸的穩定和可靠性，現場分別預留串口轉光纖收發器和單模千兆光纖收發器各兩套，均處于冷備用狀態，預留光纖若干，以防故障狀態下能起到緊急備用作業的作用。同時通信機柜位置避開變頻器等強干擾設備，以免造成對RS485和232模擬信號的干擾。改造后的通信網絡如圖1所示。

2.2 ? ?焦爐交換機控制改造

原焦爐交換機采用PLC加機旁操作臺進行控制，交換機根據程序設定控制設備自動運行，無任何交換計時、交換記錄和異常報警功能，崗位人員只能通過壓力趨勢倒推交換間隔和交換時長;異常狀態下，需崗位人員到機旁操作臺進行故障判斷并手動操作使系統恢復正常。現將焦爐交換機各模擬量和開關量接入焦爐DCS系統，淘汰原PLC控制方式，通過重新編程，部分程序梯形圖如圖2所示，實現人機對話，使各監控數據能直觀表現并留存記錄數據，有利于焦爐生產的控制和交換機設備運行情況的監控。同時，實現了焦爐交換機遠程操作，使操作得以優化。焦爐交換機組態界面如圖3所示。

2.3 ? ?視頻監控

中控室遷移后，為保證焦爐煤氣設施設備的安全運行，需加裝視頻監控實現煤氣設施設備關鍵部位的遠程在線實時監測，其中包括焦爐煙道、焦爐地下室、焦爐液壓油缸及交換機上下滑塊等。同時，考慮煤氣區域防爆等級要求和改造施工過程中的種種問題，優先考慮選用POE技術，POE全稱Power Over Ethernet，指在現有以太網Cat.5布線基礎架構不做任何改動的情況下，為一些基于IP的終端（如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等）傳輸數據信號的同時，還能為此類設備提供直流電的技術，一方面降低了防爆施工作業的難度，另一方面在確保現有結構化布線安全的同時，保證現有網絡的正常運作，最大限度地降低成本。針對攝像頭在焦爐安裝位置分散這一特點，在焦爐機焦側外部分別安裝兩臺攝像裝置和兩臺配電箱，每臺配電箱放置POE交換機和24 V電源模塊各1塊，為就近攝像裝置供電和傳輸視頻信號。各POE交換機分別接入中控DCS室8口交換機，8口交換機接入機框式光電收發器，將電信號轉化為光信號傳輸至新中控室，經光電轉換后接入4臺硬盤錄像機，最終實現視頻畫面的顯示。

2.4 ? ?報警監測

原焦爐地下室CO報警系統由現場檢測探頭和報警控制主機組成，現場共安裝檢測探頭48個，因報警控制主機通道地址數量限制，中控室一共安裝主機3臺，以滿足現場檢測探頭接入地址需要。報警控制主機只顯示實時數據，無數據記錄和數據查詢功能，且無法直觀反映出現場各探頭的安裝位置，不具備可編程功能，僅預留一個開關量輸出點，不便于與其他報警或通風設備的連鎖控制功能的實現。現將各檢測探頭模擬量信號接入DCS控制系統，編寫相應的地下室CO測點位置圖（圖4）和CO報警數據表（圖5），各檢測數據在相應位置顯示，通過程序編寫，實現聲光報警功能、數據記錄功能和風機連鎖啟動功能。CO報警檢測系統接入DCS系統使其報警、顯示更人性化，便于崗位人員的查看和故障處理;檢測數據記錄功能使得各數據具有歷史查詢功能，更好地分析數值超標原因;同時接入系統后，借助DCS系統功能，使得CO報警檢測系統具備了擴容、可移植、可編程和功能連鎖等功能。

3 ? ?結語

焦爐中控室遷移安全意義重大，作業人員全部撤離焦爐煤氣區域，提高了生產作業的安全系數。同時，通過各類監控數據的集成化，實現了數據管理和數據移植功能，增強了人機對話功能，提高了系統擴容能力，滿足了安全生產需要，為焦爐精細化管理奠定了基礎。

收稿日期：2020-02-10

作業簡介：康玉龍（1987—），男，河北人，工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。