何伟人
国家电投贵州金元纳雍电厂 贵州省 纳雍县 553303
摘要：储煤系统是火电厂保障燃料供应的重要设施,随着节能减排与污染防治的进一步深化,储煤系统封闭式改造逐步成为火电行业绿色发展的关键环节之一。储煤筒仓是一种全封闭存储的煤炭存储方式,具备环保,节能,节约土地,流程简单,存储过程损耗低等优点。然而,储煤筒仓由于结构复杂、空间密闭等特点大幅增加了安全控制的难度。煤储运发电系统设备多、布局分散、控制结构复杂,传统自控系统面临故障率高、灵活性差、劳动强度大的问题。而输煤系统的可靠性直接影响发电厂的正常安全生产,提升输煤系统可靠性、安全性和运维水平已迫在眉睫。
关键词：堵煤；故障；安全；防堵落煤管；应用
引言
火电厂输煤系统是电厂安全管控业务的重点防护区域。输煤系统具有生产区域大、战线长、易磨损、故障扩散速度快等特点，在生产过程中故障与缺陷的排查难度大、人力成本高，制约了设备异常的早期识别及预警，降低了设备的可靠性。同时，输煤系统工作环境恶劣，粉尘大、噪音高，易产生职业健康问题，易燃易爆粉尘也易导致火灾事故。输煤系统的工作人员中，外部人员较多，人员结构复杂，人员管控难度较大。此外，输煤区域大型机械设备较多，是机械伤害事故的高发区域。因此，在本质安全管理中应用先进的计算机技术、通信技术、自动控制技术是提高火电厂输煤系统安全性、降低事故发生率的重要方向。
1堵煤原因分析
1.1煤种因素
(1)含水量。低含水量、低粘度、不易粘接的干煤；含水量大，运输惯性大，机动性强，不易形成；含10%至15 %水的煤容易形成，导致碳管中的煤积累。(2)粒度。大体积煤具有较大的惯性和运动量，强的流动性不应阻挡煤；粒径在5 ~ 50 μm之间，煤具有一定的水分，容易附着集中度积累的煤。(3)组成。煤的成分含有一定量的杂质，如粘土，其中粘土可以吸收水的胶粒，面糊粘粘，含量高时，煤粉往往堵塞碳管。
1.2井下煤缸固碳机理
为了确保连续生产，燃煤发电厂通常配备一定数量的煤炭储藏库。该国的一些老发电厂主要是露天的或简单的煤仓，但煤仓是露天的或只限于非密封的，自然风(掩体中的风)造成的煤尘仍然较高，这不仅是因为它不符合目前的环境要求，而且
1.3碳罐跌落系数
(1)由于输煤系统碳管使用的倾斜管大多采用普通碳素钢，管内壁易锈蚀，表面粗糙，因此煤粉附着于其表面，当煤湿度超过8%时，容易粘在管壁上，增加(2)落差电子管的结构形状存在设计缺陷。由于地点、煤质和其他因素，碳管一般设计不直截了当，干燥时不会造成任何问题，但在使用煤、煤泥或湿度介于两者之间的煤质运输时，很容易将煤粘在折页上
2系统框架
智能管控系统整体架构设计如图1所示，分为层结构。底层的感知层汇聚系统中各类采集终端设备的相关数据，进行统一接入和分类管理。终端设备主要包括定位基站、定位标签、高清摄像机、各类传感器等。感知层向上将数据传输至网络层，网络层以满足工业应用的无线、有线网络等方式完成数据的高效传输，并通过相应的网络设备、接口设备、服务器等构成完备统一的网络传输系统。数据层作用是汇聚经过系统的数据，根据业务需要，形成各类应用数据，主要包括：用以实现智能图像分析的监控视频图像数据；用以实现设备同步及操作的设备数据；身份信息、人脸信息等人员数据。平台层为定制开发的物联网平台，为前端感知设备和业务应用起到数据接入、管理和传输的中枢作用。平台通过对接传感器、门禁、摄像头、人员定位等设备，实现对不同协议的各类终端的统一管理，同时对接上层业务应用以接口的形式提供数据支撑，根据上层业务系统需求实现设备联动控制，以满足其他对接系统对于设备的控制需求。本平台主要包含设备的接入与管理、数据分析管理与服务支撑、设备联动控制、任务指令下发等功能。顶层的应用层可以根据电厂的实际业务，模块化定制应用功能。
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2.1筒仓温度监测设计
筒仓温度检测系统采用温度传感器(热电阻)和测温钢缆。每个筒仓配置一定数量的温度传感器,用于监测煤体温度和可能的自燃、易燃点。采用铂电阻作为温度的检测元件,温度探头自带不锈钢耐磨材质保护管(保护套管的强度、刚度和耐磨性能能够保证温度传感器插入筒仓后不被落煤砸坏或磨损)。温度探头伸入筒仓内的深度大于250mm,测温范围可达-5℃~+400℃,误差范围为±(0.3+0.005t)(t为实际测得温度数值)。
2.2控制功能
防堵落煤筒驱动装置配套电气控制箱安装在3号转运站0m层，配有2台驱动装置。转换开关SA1实现“就地”和“远方”控制方式的切换，SA2实现“自动”和“手动”控制方式的切换。当SA1切至就地位置时，SA2在自动位置时，驱动装置随着上级带式输送机联锁启停；SA2在手动位置时，则只能通过人为操作控制箱的启停按钮来进行驱动装置的启停；当SA1切至远方位置时，SA2功能失效，此时由输煤程控系统根据电气控制箱送入的开关量信号来进行逻辑运算，完成驱动装置与上级带式输送机的联锁启停。
2.3输煤控制系统监控设计
输煤控制系统包括对碎煤机、给煤机、带式输送机等设备的控制,为了能够更全面的监测输煤设备,除了在现场布置监测探头和传感器之外,新增一套在线运行的智能巡检机器人。在密闭式煤仓的输煤胶带XC2和XC3中间位置建设一套轨道式巡检机器人,XC2输煤胶带长度约270m,仰角14.8°,XC3输煤胶带长度约160m。现场设置2台充电桩,巡检任务结束后巡检机器人自动返回充电。巡检机器人完成的任务包括:设备外观状态及缺陷检测(落煤、胶带跑偏等故障)、设备运行噪音检测及故障报警功能、设备红外热成像分析检测(超温预警)、管道漏水监视、现场环境温湿度检测、有害气体浓度检测报警,同时具备智能分析功能。
2.4带式输送机、给煤机、碎煤机监测状态实时判别方法
为了能够通过监测数据判别带式输送机、给煤机、碎煤机等设备的电机运行状态,采用人工神经网络算法对电机状态进行建模。依托大数据平台采用人工神经网络对历史数据进行训练,得到电机状态模型,并利用其他不同的历史数据对模型的准确性进行校验。监测过程中,将实时监测的数据输入电机模型得到其状态,进而判断电机状态是否正常。
2.5水喷雾抑尘
就目前来说，输煤系统抑尘措施主要是采用水喷雾的方法进行抑尘，这一方法不仅效果极其明显，而且相关的费用低，操作方法也比较简单。码头沿线实施水喷淋技改项目，在#01（02）皮带机沿线间隔5m加装36只水喷淋头，在易产生扬尘的卸煤机煤筛蓖层加装6只水喷淋头，采用喷水装置就地手动和自动启停的控制方法，接卸过程中实现无缝隙投用水喷淋，从各个角度抑制粉尘的飞扬，收到了明显的降尘效果。
结束语
针对火电厂输煤系统安全管理面临的一系列问题，基于传感器网络与物联网平台，利用图像识别技术、大数据与人工智能技术，设计了上述输煤本质安全智能管控系统。该系统能够全面、实时监控输煤区域人员、设备、作业过程与工作环境信息。系统自动识别异常并发出报警，提升安全管控人员对输煤系统的全面感知能力，及时发现异常情况并止损。系统自动分析设备运行趋势并发出预警，从源头上降低设备故障率，降低由于设备故障发生安全事故的可能性。该系统应用提升人员行为、作业流程的规范性，提升输煤系统安全管理的整体水平。
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