磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)軟件的設計與開發(fā)論文
1 概述
電廠的燃煤制粉系統(tǒng)——磨煤機是一種典型的燃料粉碎系統(tǒng)。自然狀態(tài)下化學性質(zhì)相當穩(wěn)定的塊狀煤炭經(jīng)過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(zhuǎn)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以上，制粉系統(tǒng)中最常見的現(xiàn)象——閃爆就發(fā)生了。輕者將造成設備破壞、生產(chǎn)過程中斷;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(tǒng)都是利用溫度傳感器來發(fā)出警報，而這樣的系統(tǒng)需要布置的監(jiān)測點太多、可靠性差且誤報率大反應慢。所以早期的磨煤機系統(tǒng)難以達到對機組各方面的協(xié)調(diào)需求。故欲設計與開發(fā)一款磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)。該新系統(tǒng)通過分析磨煤機中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(tǒng)有PLC控制，自成一個獨立的小系統(tǒng)。是火電廠、儲煤場生產(chǎn)過程工藝監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)的項目針對于上述不足，旨在以分析實時監(jiān)測的磨煤機中CO的濃度數(shù)據(jù)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)保性的評價體系以此來指導防爆預警監(jiān)測系統(tǒng)驅(qū)動研究，從而設計與開發(fā)一款符合生產(chǎn)需求的磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)設計流程如圖1所示：
2.1 設計監(jiān)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濃度來進行監(jiān)測預警。該程序遵循串行工作方式，每次執(zhí)行一個操作逐步執(zhí)行。
(1)按下開關sb1，觸點0.01閉合并自鎖，常開觸點10.00閉合;(2)達到一級預警時，開關sb2閉合，觸點0.02閉合并自鎖，常開觸點10.01閉合，黃燈亮;(3)達到二級預警時，開關sb3閉合，觸點0.03閉合并自鎖，觸點10.02常閉開關斷開，黃燈滅，紅燈亮，并反吹氮氣;(4)達到三級預警時，開關sb4閉合，觸點0.04閉合并自鎖，觸點10.03常閉觸點斷開紅燈滅，并關閉反吹裝置，同時關閉主程序。
2.2 PLC實現(xiàn)的主要功能
首先，智能化監(jiān)控，根據(jù)設計可分為三級預警：(1)當達到一級預警時黃燈亮;(2)達到二級預警時黃燈亮;(3)達到三級預警時自動斷開主回路;從而實現(xiàn)智能化監(jiān)測預警的目的。
3 軟件系統(tǒng)開發(fā)
在磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)中，需要進行大量的實時數(shù)據(jù)采集和可視化顯示，經(jīng)過軟件處理后形成的曲線比原始數(shù)據(jù)更能給人直觀的印象。該軟件在Windows操作系統(tǒng)下以C++ Builder為開發(fā)平臺，應用于磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)繪圖。C++ Builder是一種面向?qū)ο蟮目梢暬瘧贸绦蜷_發(fā)工具，開發(fā)環(huán)境輕松快捷，界面友好，方便實現(xiàn)。
兼容WinXp/7/8/Vista等主流操作系統(tǒng)。此外，使用HTML開發(fā)人性化使用界面，對軟件構(gòu)成以及系統(tǒng)原理進行說明。啟動軟件后，操作人員只需點擊開始測試，軟件便可以自動獲取實際數(shù)據(jù)，并同時繪出曲線，直觀的反饋給操作人員。界面友好，操作簡單。
3.1 設計運行架構(gòu)
設計運行架構(gòu)如圖2所示，軟件操作界面可以提供一個實時觀測數(shù)據(jù)和監(jiān)測預警的人機交互界面。主要分為兩大部分：人性化服務界面。用戶可進行注冊、登錄，并了解系統(tǒng)說明與磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)的運行原理;可視化觀測界面。用戶進入數(shù)據(jù)測試部分后，頁面會顯示出該燃燒情況下CO濃度的實時觀測值，安全范圍以紅線標明，如若超出安全范圍，則會產(chǎn)生相應的`報警措施。
軟件操作界面如圖3所示，可以提供一個實時觀測數(shù)據(jù)和監(jiān)測預警的一個人機交互界面。主要分為兩大部分：(1)人性化服務界面;用戶可進行注冊、登錄，并了解系統(tǒng)說明與磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)的運行原理;(2)可視化觀測界面;用戶進入數(shù)據(jù)測試部分后，頁面會顯示出該燃燒情況下CO濃度的實時觀測值，安全范圍以紅線標明，如若超出安全范圍，則會由PLC程序啟動預警裝置，產(chǎn)生相應的預警措施或斷開回路。
3.2 本系統(tǒng)特點
(1)采用CO監(jiān)測可靠性高，誤報率低。不會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(tǒng)，對磨煤機起到綜合控制和監(jiān)測的保障作用。
(2)反應迅速，與溫度報警系統(tǒng)相比能夠提前1-1.5小時發(fā)出報警信號，能夠預留給維護人員足夠長的故障反應時間，并且有較為充足的時間來選擇排除危險的方式，以及排除危險。
(3)本系統(tǒng)的設計與開發(fā)通過對采樣探頭的設計、PLC編程實現(xiàn)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的信號進行快速準確處理，具有良好的自診斷功能，系統(tǒng)配置簡單靈活，控制系統(tǒng)模塊化，性價比高，維修方便等優(yōu)點與特色。
4 結(jié)束語
研究磨煤機防爆監(jiān)測系統(tǒng)，可以提高工作安全性。本項目在大量分析運行模擬數(shù)據(jù)的基礎上，總結(jié)了防爆預警的關鍵性指標，同時為工作人員提供了有效的實際操作方案，對提高磨煤機組運行安全性和高效性的意義重大。隨著研究的深入，有以下問題有待進一步解決：根據(jù)現(xiàn)有機組模擬運行數(shù)據(jù)，將其與國家標準進行對比參考的算法有待完善;進行PLC程序設計時，其內(nèi)部自成的獨立系統(tǒng)功能的多樣性有待提高;在實際工作運行中建議工作人員根據(jù)其工作場地的實際情況，考慮煤種差異、環(huán)境溫度和實際工況等因素對本軟件進行相應的局部調(diào)整。
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