煤矿供热锅炉远程监控系统设计与应用.pdf

煤矿供热锅炉远程监控系统设计与应用 刘霞 （大同煤矿集团 晋华宫矿， 山西大同037003） 摘要传统煤矿锅炉供热系统设备数量多，难以实现集中监控管理，导致在供热过程中设备故障率高，故障检测、处理效率低，大大降低了煤矿 供热效率。通过技术研究，设计了一套煤矿供热锅炉远程集中监控系统，阐述了系统的组成及主要功能，介绍了具体的监控方案和设计内容。实 际应用表明，设计的监控系统实现了锅炉系统集中控制，降低了劳动成本费用，提高了供热效率，取得了显著应用成效。 关键词煤矿锅炉；供热系统；远程监控 中图分类号TD67文献标志码A文章编号1009－9492 2020 06－0141－02 Design and Application of Remote Monitoring System for Coal Mine Heating Boiler LIU Xia （Jinhuagong Mine, Datong Coal Mine Group, Datong, Shanxi 037003, China） AbstractThe traditional coal mine boiler heating system has a large number of equipment, which is difficult to achieve centralized monitoring and management, resulting in high failure rate of equipment in the heating process, low failure detection and processing efficiency, greatly reducing the efficiency of coal mine heating. Through technical research, a set of remote centralized monitoring system for coal mine heating boiler was designed, the composition and main functions of the system were expounded, and the specific monitoring scheme and design content were introduced. The practical application shows that the designed monitoring system realizes the centralized control of the boiler system, reduces the labor cost, improves the heating efficiency, and achieves remarkable application results. Key wordscoal mine boiler; heating system; remote monitoring DOI 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 056 第49卷第06期Vol.49No.06 机电工程技术 MECHANICAL ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY 刘霞. 煤矿供热锅炉远程监控系统设计与应用［J］. 机电工程技术，2020，49（06） 141-142. 收稿日期2019－11－20 0 引言 煤矿锅炉系统是供热系统中重要组成部分，提高锅炉系 统稳定性是煤矿供热系统安全高效运行的重要保证，但是在 实际煤矿供热系统中，由于锅炉设备数量多、分布区域广， 设备在运行过程中检修维护不到位[1]，且无法实现设备的统一 集中监控管理，导致供热期间锅炉设备故障率高、设备故障 检测效率低等，影响煤矿安全稳定供热；基于这种情况，通 过技术研究，对某矿原供热锅炉监控系统进行优化，安装一 套以 PLC 为核心的远程集中监控系统，对其结构、系统功 能、监控方案以及实际应用效果进行合理分析。 1 远程集中监控系统结构组成 1.1 系统设计方针 （1）符合煤矿关于蒸汽锅炉安全使用相关规定的要 求，确保蒸汽锅炉系统的安全性、稳定性、实用性。 （2）为了能够利用锅炉多变量交叉运行特点，通过使用 自适应控制方法来控制精度，实现对锅炉内的各项参数自动 控制，如水量、压力等，从而充分发挥锅炉的燃烧效率[2]。 1.2 系统组成 晋华宫矿供热锅炉远程监控系统主要由上位机、PLC控 制柜、锅炉监控器、公共设备监控器、工业环网等部分组 成，如图1所示。 PLC控制柜是整个监控系统的核心部位，PLC控制柜与监 控器以及远程监控系统之间主要采用工业环网进行信息传 递、转换等。上位机主要采用 DELL 商务机，采用 Win⁃ dowsXP，系统内主要采用RSView7.20监控组态软件，该软件 开发性良好，便于升级和开发[3]。 1.3 系统主要功能 系统主要功能包括以下几点 （1）该监控系统可对锅炉的电动机进行自动化控制，并 对锅炉内的各项参数实施监测； （2）通过上位机主机系统与矿内环网相连接，确保终端 电脑可以对数据实施查看，并可通过打印机对各类报表进行打 印，同时可随时调取系统储存记忆历史画面，并进行查看[4]； （3）操作人员通过电脑可以随时修改系统参数，利用远 程组态软件远程对重点部位安装监控，发现故障或异常，系 统会自动报警。 图1煤矿供热锅炉监控系统结构拓扑图 141 2 监控系统设计应用 2.1 监控方案 锅炉采用集中控制系统，控制方式以自动为主，手动为 辅，该监控系统主要对锅炉设备重点部位进行监控，系统内 配备大内存硬盘，方便工作人员的调取查看。所有数据与大 显示屏相连，可以将监控画面在大屏幕上放大。 2.2 动力监控设计 （1）鼓风机自动控制方式 炉膛压力在标准范围内，锅炉才能正常运转，此时锅炉 处于微负压状态，需要鼓风机与引风机共同控制锅炉内的风 压。锅炉内安装风压传感器，可以将锅炉内的负压情况及时 传递到电脑中，工作人员可以查看炉内的情况[5]。引风机信号 来自于鼓风风压，引风量会随着鼓风量的增大而增大。电脑 可以通过发出模拟信号对鼓风机的转速进行调节，从而实现 引风机转速与风量的变化。 （2）给水泵自动控制方式 系统安装有两台水泵（一开一备） ，对锅炉提供充足、定 压的软化水。设计人员将压力传感器安装在给水管上，压力 传感器将压力信号传递到变频器上，变频器通过信号的大小 自动调节给水泵转速，从而实现水压的稳定。电脑可以在后 台对水泵的压力、流量、转速实时记录并分析，发现异常后 会及时报警，方便操作人员的维修。给水泵还安装有一套手 动系统，能够在变频器损坏后切换到人工手动模式。 （3）汽包水位自动控制方式 为了避免虚假水位使系统造成误判，设计人员安装了一 套三冲量串级控制系统调节给水阀门，这就可以保证在蒸汽 稳定及给水量充足的情况下，将汽包水位控制在标准要求 内。补偿后的汽包水位参数与系统设定的参数的偏差值作为 主调节阀的输入信号，补偿后的主蒸汽参数与给水流量参数 作为副调节阀的输入信号[6]。输入信号经过电脑运算后控制阀 门的开合度。当系统水位超过标准范围时，电脑会自动发出 报警信号，操作人员可以根据根据提示进行故障查看。当锅 炉水位低于标准值时，系统会自动降低鼓风机转速。当锅炉 水位高于标准值时，系统会自动恢复运转，并将分析结果自 动打印。 （4）锅炉出口压力自动控制方式 出口压力安装的压力传感器会将信号自动传送到电脑， 电脑会将接收到的信号与设定的信号进行比对，发现异常后 会及时降低鼓风机转速来减少送风量，引风机随着送风量的 减少而减少，直至系统压力恢复到正常。 （5）燃烧系统自动调节方式 利用主蒸汽压力的传感器信号来调节鼓风机转速，当系 统压力升高时，鼓风机转速会降低，同时引风机转速也会降 低，从而保证锅炉内压力的稳定。当主蒸汽压力超过压力最 大值时，系统会自动切换鼓风机，同时降低燃料的补给量来降 低炉内的压力，当压力降低到标准范围内时，系统自动恢复。 （6）各种处理器自动控制方式 系统中除氧器、除铁器、软化水处理器等运行状态及参 数均可以通过相应的传感器传递到指挥中心大屏幕，大屏幕 可以动态地显示各组信息，操作人员可以通过电脑对各参数 进行修改。 （7）语音系统控制方式 设计人员分别在系统上取15个点的信号进行语音报警， 这些点可以对每台锅炉的水位、电机的电流、炉内的负压、 水温计煤斗的煤量[7]，同时将这些点的输出信号与报警语音系 统连接，当其中一项异常时，报警器会发出报警音。 （8）自动录入系统控制方式 现场工作人员会安装系统指示定期的对各设备进行巡 检，发现问题及时处理。同时电脑会自动记录巡检人员的巡检 时间和地点，管理人员可以随时查看巡检人员的的行走轨迹。 2.3 实际应用效果 2018年6月，该矿对供热系统安装一套远程集中监控系 统，通过6个月实际应用效果观察发现，该系统主要取得了以 下显著成效 （1）该系统主要利用PLC智能控制器实现锅炉各项参数 自动调节，可以将燃煤性控制到最佳的比例，不仅降低了燃 料消耗，而且充分发挥燃煤效能，提高供热效率，同时可大 大降低废气的排放量； （2）该监控系统利用声光系统对设备进行监控，系统灵 敏度高，实现锅炉设备全方位监控，与传统人工故障检测相 比，不仅降低了设备检测劳动强度及劳动成本费用，而且提 高了设备自检准确性[8]； （3）该监控系统投入使用后，可及时将锅炉各项运行参 数准确快速地上传至远程主机系统中，并可在系统大屏幕中 显示，便于操控人员观察控制，提高了控制自动化水平。 3 结束语 本文针对煤矿供热锅炉系统故障率高、自动化水平低、 集中控制管理难度大等技术难题，通过技术研究，对供热系 统安装一套远程集中监控系统，实际应用表明该系统有效提 高了煤矿供热效率及集中控制自动化水平，保证了煤矿供热 系统安全高效运行，取得了显著应用成效。 参考文献 [1] 潘应仲. PLC控制在煤矿锅炉系统中的应用[J].装备制造技 术,20101154-55. [2] 陈银田. 煤矿锅炉自动给水系统设计及实现[J].煤矿机电, 20160265-67. [3] 严方. 基于专用DCS的煤矿工业锅炉监控系统设计[J].煤炭 技术,201303221-223. [4] 常玉萍. 裴沟煤矿锅炉给煤系统技术改造[J].水力采煤与管 道运输,20090365-67. [5] 王晋生. 漳村煤矿锅炉监测监控系统设计[J].大众标准化, 2009S188-89. [6] 王汉民. 里彦煤矿锅炉除尘器改造[J].煤矿环境保护,2002 0442. [7] 邢洪魁. 高庄煤矿供热系统的改造[J].煤炭加工与综合利用, 20060153-54. [8] 牛国亮. 煤矿瓦斯直供锅炉燃烧机常见故障的分析及处理 [J].华电技术,20110944-47. 作者简介刘霞 （1986-） ，女，大学本科，助理工程师， 研究领域为煤矿供热技术管理。 （编辑 王智圣） 2020年06月机 电 工 程 技 术第49卷第06期 142