磨煤机防爆监测系统软件的设计与开发

采用PLC程序控制，由取样、反吹扫、气体、样预处理、气样分析、仪表校准、信号输出等部分组成，并以CO探头辅助监测分析，以此来设计与开发磨煤机防爆监测系统软件开发。通过对磨煤机运行性质的分析，确定调控指标;从数据中挖掘和筛选，找出符合国家标准的相关数据。

通过分析磨煤机中CO的浓度，充分考虑磨煤机防爆监测温度与CO的匹配关系，提出建议供运行人员调整使实际操作系统完善，提前预警可能的爆炸事故发生，指导工作人员操作运行，从而保证磨煤机的安全，是实现火电厂安全生产和环境保护的有效手段。

　　1 概述

电厂的燃煤制粉系统——磨煤机是一种典型的燃料粉碎系统。自然状态下化学性质相当稳定的块状煤炭经过研磨并与空气混合之后，就形成一种氧化剂(空气中的氧气)与还原剂(煤粉中的炭)的混合体——煤粉流。为了提高燃料的使用效率，技术人员总是在不断尝试着将煤粉研磨得尽可能细小。目前的加工水平已经将煤粉直径减小到微米以下。

这样就大大提高了煤粉流中氧化剂与还原剂的接触面积，使之转变为一种对明火极其敏感的易燃易爆性混合体。在这种情况下，一旦煤粉流接触到明火或者磨煤机的某一局部温度升高到煤粉的燃点以上，制粉系统中最常见的现象——闪爆就发生了。轻者将造成设备破坏、生产过程中断;重者将有可能造成机毁人亡的严重事故。

　　早期的磨煤机保护系统都是利用温度传感器来发出警报，而这样的系统需要布置的监测点太多、可靠性差且误报率大反应慢。所以早期的磨煤机系统难以达到对机组各方面的协调需求。故欲设计与开发一款磨煤机防爆监测系统。该新系统通过分析磨煤机中CO的浓度，提前预警可能的爆炸事故发生，从而保证磨煤机的安全。系统有PLC控制，自成一个独立的小系统。是火电厂、储煤场生产过程工艺监控、安全生产和环境保护的有效手段。

　　2 设计方案

　　本磨煤机防爆监测系统的项目针对于上述不足，旨在以分析实时监测的磨煤机中CO的浓度数据为基础，在符合国家标准的前提下，建立一套综合考虑安全性、经济性及环保性的评价体系以此来指导防爆预警监测系统驱动研究，从而设计与开发一款符合生产需求的磨煤机防爆监测系统，系统设计流程如图1所示：

　　2.1 设计监测程控原理

　　本设计主要采用PLC程序控制，并以探头辅助分析磨煤机中CO浓度来进行监测预警。该程序遵循串行工作方式，每次执行一个操作逐步执行。

　　(1)按下开关sb1，触点0.01闭合并自锁，常开触点10.00闭合;(2)达到一级预警时，开关sb2闭合，触点0.02闭合并自锁，常开触点10.01闭合，黄灯亮;(3)达到二级预警时，开关sb3闭合，触点0.03闭合并自锁，触点10.02常闭开关断开，黄灯灭，红灯亮，并反吹氮气;(4)达到三级预警时，开关sb4闭合，触点0.04闭合并自锁，触点10.03常闭触点断开红灯灭，并关闭反吹装置，同时关闭主程序。

　　2.2 PLC实现的主要功能

　　首先，智能化监控，根据设计可分为三级预警：(1)当达到一级预警时黄灯亮;(2)达到二级预警时黄灯亮;(3)达到三级预警时自动断开主回路;从而实现智能化监测预警的目的。

　　3 软件系统开发

在磨煤机防爆监测系统中，需要进行大量的实时数据采集和可视化显示，经过软件处理后形成的曲线比原始数据更能给人直观的印象。该软件在Windows操作系统下以C++ Builder为开发平台，应用于磨煤机防爆监测系统中的实时数据绘图。C++ Builder是一种面向对象的可视化应用程序开发工具，开发环境轻松快捷，界面友好，方便实现。

兼容WinXp/7/8/Vista等主流操作系统。此外，使用HTML开发人性化使用界面，对软件构成以及系统原理进行说明。启动软件后，操作人员只需点击开始测试，软件便可以自动获取实际数据，并同时绘出曲线，直观的反馈给操作人员。界面友好，操作简单。

　　3.1 设计运行架构

　　设计运行架构如图2所示，软件操作界面可以提供一个实时观测数据和监测预警的人机交互界面。主要分为两大部分：人性化服务界面。用户可进行注册、登录，并了解系统说明与磨煤机防爆监测系统的运行原理;可视化观测界面。用户进入数据测试部分后，页面会显示出该燃烧情况下CO浓度的实时观测值，安全范围以红线标明，如若超出安全范围，则会产生相应的报警措施。

　　软件操作界面如图3所示，可以提供一个实时观测数据和监测预警的一个人机交互界面。主要分为两大部分：(1)人性化服务界面;用户可进行注册、登录，并了解系统说明与磨煤机防爆监测系统的运行原理;(2)可视化观测界面;用户进入数据测试部分后，页面会显示出该燃烧情况下CO浓度的实时观测值，安全范围以红线标明，如若超出安全范围，则会由PLC程序启动预警装置，产生相应的预警措施或断开回路。

　　3.2 本系统特点

　　(1)采用CO监测可靠性高，误报率低。不会因为其他原因引起的局部温度升高而错误发出报警信号，避免可能发生爆炸的磨煤机报警系统，对磨煤机起到综合控制和监测的保障作用。

　　(2)反应迅速，与温度报警系统相比能够提前1-1.5小时发出报警信号，能够预留给维护人员足够长的故障反应时间，并且有较为充足的时间来选择排除危险的方式，以及排除危险。

　　(3)本系统的设计与开发通过对采样探头的设计、PLC编程实现逻辑控制、测CO传感器的选用等综合应用，可以做到对传感器端传来的信号进行快速准确处理，具有良好的自诊断功能，系统配置简单灵活，控制系统模块化，性价比高，维修方便等优点与特色。

　　4 结束语

　　研究磨煤机防爆监测系统，可以提高工作安全性。本项目在大量分析运行模拟数据的基础上，总结了防爆预警的关键性指标，同时为工作人员提供了有效的实际操作方案，对提高磨煤机组运行安全性和高效性的意义重大。随着研究的深入，有以下问题有待进一步解决：根据现有机组模拟运行数据，将其与国家标准进行对比参考的算法有待完善;进行PLC程序设计时，其内部自成的独立系统功能的多样性有待提高;在实际工作运行中建议工作人员根据其工作场地的实际情况，考虑煤种差异、环境温度和实际工况等因素对本软件进行相应的局部调整。

　　作者：郑海明 张春秀 陈瑜 乔庄繁 来源：科技创新与应用 2016年14期