磨煤機防爆監測系統軟件的設計與開(kāi)發(fā)論文

　　1 概述

　　電廠(chǎng)的燃煤制粉系統——磨煤機是一種典型的燃料粉碎系統。自然狀態(tài)下化學(xué)性質(zhì)相當穩定的塊狀煤炭經(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(zhù)將煤粉研磨得盡可能細小。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，使之轉變?yōu)橐环N對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的某一局部溫度升高到煤粉的燃點(diǎn)以上，制粉系統中最常見(jiàn)的現象——閃爆就發(fā)生了。輕者將造成設備破壞、生產(chǎn)過(guò)程中斷;重者將有可能造成機毀人亡的嚴重事故。

　　早期的磨煤機保護系統都是利用溫度傳感器來(lái)發(fā)出警報，而這樣的系統需要布置的監測點(diǎn)太多、可靠性差且誤報率大反應慢。所以早期的磨煤機系統難以達到對機組各方面的協(xié)調需求。故欲設計與開(kāi)發(fā)一款磨煤機防爆監測系統。該新系統通過(guò)分析磨煤機中CO的濃度，提前預警可能的爆炸事故發(fā)生，從而保證磨煤機的安全。系統有PLC控制，自成一個(gè)獨立的小系統。是火電廠(chǎng)、儲煤場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程工藝監控、安全生產(chǎn)和環(huán)境保護的有效手段。

　　2 設計方案

　　本磨煤機防爆監測系統的項目針對于上述不足，旨在以分析實(shí)時(shí)監測的磨煤機中CO的濃度數據為基礎，在符合國家標準的前提下，建立一套綜合考慮安全性、經(jīng)濟性及環(huán)保性的評價(jià)體系以此來(lái)指導防爆預警監測系統驅動(dòng)研究，從而設計與開(kāi)發(fā)一款符合生產(chǎn)需求的磨煤機防爆監測系統，系統設計流程如圖1所示：

　　2.1 設計監測程控原理

　　本設計主要采用PLC程序控制，并以探頭輔助分析磨煤機中CO濃度來(lái)進(jìn)行監測預警。該程序遵循串行工作方式，每次執行一個(gè)操作逐步執行。

　　(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)達到一級預警時(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)達到二級預警時(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，并反吹氮氣;(4)達到三級預警時(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)現的主要功能

　　首先，智能化監控，根據設計可分為三級預警：(1)當達到一級預警時(shí)黃燈亮;(2)達到二級預警時(shí)黃燈亮;(3)達到三級預警時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)主回路;從而實(shí)現智能化監測預警的目的。

　　3 軟件系統開(kāi)發(fā)

　　在磨煤機防爆監測系統中，需要進(jìn)行大量的實(shí)時(shí)數據采集和可視化顯示，經(jīng)過(guò)軟件處理后形成的曲線(xiàn)比原始數據更能給人直觀(guān)的印象。該軟件在Windows操作系統下以C++ Builder為開(kāi)發(fā)平臺，應用于磨煤機防爆監測系統中的實(shí)時(shí)數據繪圖。C++ Builder是一種面向對象的可視化應用程序開(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。

　　兼容WinXp/7/8/Vista等主流操作系統。此外，使用HTML開(kāi)發(fā)人性化使用界面，對軟件構成以及系統原理進(jìn)行說(shuō)明。啟動(dòng)軟件后，操作人員只需點(diǎn)擊開(kāi)始測試，軟件便可以自動(dòng)獲取實(shí)際數據，并同時(shí)繪出曲線(xiàn)，直觀(guān)的反饋給操作人員。界面友好，操作簡(jiǎn)單。

　　3.1 設計運行架構

　　設計運行架構如圖2所示，軟件操作界面可以提供一個(gè)實(shí)時(shí)觀(guān)測數據和監測預警的人機交互界面。主要分為兩大部分：人性化服務(wù)界面。用戶(hù)可進(jìn)行注冊、登錄，并了解系統說(shuō)明與磨煤機防爆監測系統的運行原理;可視化觀(guān)測界面。用戶(hù)進(jìn)入數據測試部分后，頁(yè)面會(huì )顯示出該燃燒情況下CO濃度的實(shí)時(shí)觀(guān)測值，安全范圍以紅線(xiàn)標明，如若超出安全范圍，則會(huì )產(chǎn)生相應的`報警措施。

　　軟件操作界面如圖3所示，可以提供一個(gè)實(shí)時(shí)觀(guān)測數據和監測預警的一個(gè)人機交互界面。主要分為兩大部分：(1)人性化服務(wù)界面;用戶(hù)可進(jìn)行注冊、登錄，并了解系統說(shuō)明與磨煤機防爆監測系統的運行原理;(2)可視化觀(guān)測界面;用戶(hù)進(jìn)入數據測試部分后，頁(yè)面會(huì )顯示出該燃燒情況下CO濃度的實(shí)時(shí)觀(guān)測值，安全范圍以紅線(xiàn)標明，如若超出安全范圍，則會(huì )由PLC程序啟動(dòng)預警裝置，產(chǎn)生相應的預警措施或斷開(kāi)回路。

　　3.2 本系統特點(diǎn)

　　(1)采用CO監測可靠性高，誤報率低。不會(huì )因為其他原因引起的局部溫度升高而錯誤發(fā)出報警信號，避免可能發(fā)生爆炸的磨煤機報警系統，對磨煤機起到綜合控制和監測的保障作用。

　　(2)反應迅速，與溫度報警系統相比能夠提前1-1.5小時(shí)發(fā)出報警信號，能夠預留給維護人員足夠長(cháng)的故障反應時(shí)間，并且有較為充足的時(shí)間來(lái)選擇排除危險的方式，以及排除危險。

　　(3)本系統的設計與開(kāi)發(fā)通過(guò)對采樣探頭的設計、PLC編程實(shí)現邏輯控制、測CO傳感器的選用等綜合應用，可以做到對傳感器端傳來(lái)的信號進(jìn)行快速準確處理，具有良好的自診斷功能，系統配置簡(jiǎn)單靈活，控制系統模塊化，性?xún)r(jià)比高，維修方便等優(yōu)點(diǎn)與特色。

　　4 結束語(yǔ)

　　研究磨煤機防爆監測系統，可以提高工作安全性。本項目在大量分析運行模擬數據的基礎上，總結了防爆預警的關(guān)鍵性指標，同時(shí)為工作人員提供了有效的實(shí)際操作方案，對提高磨煤機組運行安全性和高效性的意義重大。隨著(zhù)研究的深入，有以下問(wèn)題有待進(jìn)一步解決：根據現有機組模擬運行數據，將其與國家標準進(jìn)行對比參考的算法有待完善;進(jìn)行PLC程序設計時(shí)，其內部自成的獨立系統功能的多樣性有待提高;在實(shí)際工作運行中建議工作人員根據其工作場(chǎng)地的實(shí)際情況，考慮煤種差異、環(huán)境溫度和實(shí)際工況等因素對本軟件進(jìn)行相應的局部調整。

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