一种储煤用筒仓监测系统的制作方法

1.本发明涉及储煤安全技术领域，具体涉及一种储煤用筒仓监测系统。


背景技术：

2.筒仓作为一种存煤和混煤装置目前被大量应用，较常见的结构为混凝土和钢制结构，筒仓具有占地面积小、贮煤量大、环保性能突出以及配套设备技术成熟先进、程控水平高等特点。
3.原煤在筒仓长时间储存过程中，煤炭长期长期堆压，容易形成冷却层、氧化层、及窒息层架构，其中氧化层散热不好温度逐渐升高，煤炭自燃的临界温度(也称自热温度)是煤炭自发燃烧的最低温度，一般在60-80℃之间，超过此值后自燃速度会越来越快，从而引发火灾事故。煤炭在自燃氧化过程中挥发出的ch4、co等气体，积聚于煤层到筒仓顶板之间，如遇高温或火花，则会发生爆炸或燃烧。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种储煤用筒仓监测系统，包括温度监测装置、组合式烟气监测装置和料位检测装置，实时对筒仓内物料进行温度、烟气浓度和料位情况进行检测，有效监控了筒仓储煤过程中运行安全问题，有针对性的保证筒仓及人身设备安全。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种储煤用筒仓监测系统，与plc控制器连接，包括，
7.温度监测装置，包括若干个温度传感器和测温电缆，所述温度传感器固定设置于筒仓内壁上，所述测温电缆吊装于筒仓顶部；温度采集仪表箱，设置于筒仓底部，包括温度显示屏和温度报警装置；所述温度传感器、所述测温电缆、所述温度显示屏和所述温度报警装置均与所述plc控制器连接；
8.组合式烟气监测装置，包括设置于筒仓顶部的烟雾探测器和可燃气体探测器；料位检测装置，包括设置于筒仓顶部的雷达物位扫描仪和高料位开关；数据采集仪表箱，设置于筒仓顶部，包括烟气报警装置、高料位报警装置和数据显示屏；
9.所述烟雾探测器、所述可燃气体探测器、所述雷达物位扫描仪、所述高料位开关、所述烟气报警装置、所述高料位报警装置和所述数据显示屏均与所述plc控制器连接；所述plc控制器与上位机连接，用于接收并上传温度、烟气和料位数据信号，控制报警装置的工作。
10.优选地，所述温度传感器穿过筒仓壁并插入仓体，温度探头一端设置于仓体内，所述温度探头上设置有不锈钢保护外壳，所述温度传感器上方设置有安全保护装置；所述plc控制器设置有温度报警限值，当筒仓内温度达到所述温度报警限值时，plc控制器控制所述温度报警装置工作，所述温度报警限值能够通过与所述plc控制器连接的上位机手动设置。
11.优选地，所述烟雾探测器为光电感烟探测器，所述光电感烟探测器上设置有防腐
蚀外壳，所述可燃气体探测器包括ch4浓度传感器和co浓度传感器，所述组合式烟气监测装置还包括若干个含氧量检测装置和声光报警装置，所述含氧量检测装置设置于筒仓的底部通廊与顶部通廊上，当检测到含氧量过低时，plc控制器控制所述声光报警器工作。
12.优选地，所述plc控制器设置有烟气一次报警限值和烟气二次报警限值，当筒仓内的烟气浓度达到所述烟气一次报警限值或所述烟气二次报警限值时，plc控制器均控制所述烟气报警装置工作；所述烟气一次报警限值和所述烟气二次报警限值能够通过与所述plc控制器连接的上位机手动设置。
13.优选地，所述雷达物位扫描仪为3d雷达物位扫描仪，所述3d雷达物位扫描仪通过安装附件周向安装于筒仓顶板上，用于测量筒仓内煤炭的料位、体积和重量；所述高料位开关为射频导纳料位开关。
14.优选地，还包括惰化保护装置，所述惰化保护装置包括设置于筒仓外的制氮设备和储气罐，所述制氮设备与所述储气罐进气口连接，所述储气罐的出气口通过充氮管路与筒仓内腔连接，所述充氮管路上设置有与所述plc控制器连接的自动开关阀门；当筒仓内的烟气浓度达到所述烟气一次报警限值或所述烟气二次报警限值时，plc控制器控制所述自动开关阀门开启。
15.优选地，所述制氮设备包括空气压缩机和氮气发生装置，所述空气压缩机通过空气净化装置和进气管路与氮气发生装置连接，所述空气净化装置包括依次连接设置于管路上的第一空气缓冲罐、干燥机、油雾过滤器、第二空气缓冲罐和活性碳吸附器。
16.优选地，所述温度采集仪表箱和所述数据采集仪表箱的材质为不锈钢。
17.本发明的有益效果在于：
18.(1)本发明提供的温度监测装置将筒仓温度监测信号传送至筒仓底部温度采集仪表箱内，实现就地显示、报警并上传至plc和上位机系统，能够及时提醒安全人员对筒仓进行散热处理。
19.(2)本发明提供的组合式烟气监测装置和料位检测装置将筒仓内烟气浓度和料位检测信号传送至筒仓顶部的数据采集仪表箱内，烟气成分信号和料位数据信号现场显示、报警并上传至plc和上位机系统。
20.(3)本发明还将组合式烟气监测装置和惰化保护装置结合，通过上位机设置两级报警限值，当组合式烟气监测装置检测到烟气浓度达到报警限值时，plc控制器控制惰化保护装置工作，对筒仓内的烟气进行稀释，保护筒仓运行安全。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的一种温度传感器安装结构示意图；
23.图2为本发明实施例提供的一种组合式烟气监测装置安装结构示意图；
24.图3为本发明实施例提供的一种储煤用筒仓监测系统的硬件结构图。
25.附图标记说明：
26.1-温度采集仪表箱，11-温度传感器，12-测温电缆，13-温度显示屏，14-温度报警装置，2-数据采集仪表箱，21-烟雾探测器，22-可燃气体探测器，221-ch4浓度传感器，222-co浓度传感器，23-烟气报警装置，24-数据显示屏，25-雷达物位扫描仪，26-高料位开关，27-高料位报警装置，3-组合式烟气监测装置。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例
29.如图1至图3所示，本发明提供一种储煤用筒仓监测系统，与plc控制器连接，包括，
30.温度监测装置，包括若干个温度传感器11和测温电缆12，温度传感器11固定设置于筒仓内壁上，测温电缆12吊装于筒仓顶部；温度采集仪表箱1，设置于筒仓底部，包括温度显示屏13和温度报警装置14；温度传感器11、测温电缆12、温度显示屏13和温度报警装置14均与plc控制器连接；
31.组合式烟气监测装置3，包括设置于筒仓顶部的烟雾探测器21和可燃气体探测器22；料位检测装置，包括设置于筒仓顶部的雷达物位扫描仪25和高料位开关26；数据采集仪表箱2，设置于筒仓顶部，包括烟气报警装置23、高料位报警装置27和数据显示屏24；
32.烟雾探测器21、可燃气体探测器22、雷达物位扫描仪25、高料位开关26、烟气报警装置23、高料位报警装置27和数据显示屏24均与plc控制器连接；plc控制器与上位机连接，用于接收并上传温度、烟气和料位数据信号，控制报警装置的工作。
33.其中，测温电缆12采用数字式温度传感器11，测温范围为-55℃～+125℃，温度传感器11自带保护管，测温范围为-40℃～+400℃。温度传感器11和测温电缆12的信号接至筒仓底部的温度采集仪表箱1内，温度采集仪表箱1负责传感器的信号采集和传输，每座筒仓底部分别配备有一台温度采集仪表箱1。
34.作为本发明的一种优选的实施方式，如图1所示，温度传感器11穿过筒仓壁并插入仓体，温度探头一端设置于仓体内，温度探头上设置有不锈钢保护外壳，温度传感器11上方设置有安全保护装置；plc控制器设置有温度报警限值，当筒仓内温度达到温度报警限值时，plc控制器控制温度报警装置14工作，温度报警限值能够通过与plc控制器连接的上位机手动设置。
35.进一步地，温度传感器11自带保护套管，所述保护套管的强度、刚度和耐磨性能够保证温度传感器11插入仓体后不被落煤砸坏或磨损，温度传感器11的端头配有300mm长的耐磨实端头，不采用表面喷涂耐磨层。每个温度传感器11的安装都要在上方设置有安全保护装置，防止温度传感器11被落下的煤炭砸落。
36.测温电缆12通过安装附件吊装于筒仓顶部距离筒仓圆心10米处的圆周上，同样地，测温电缆12具有坚固、轻便以及耐腐蚀的金属材料保护，防止因外力被损坏。
37.作为本发明的一种优选的实施方式，烟雾探测器21为光电感烟探测器，光电感烟探测器上设置有防腐蚀外壳，可燃气体探测器22包括ch4浓度传感器221和co浓度传感器
222，组合式烟气监测装置3还包括若干个含氧量检测装置和声光报警装置，含氧量检测装置设置于筒仓的底部通廊与顶部通廊上，当检测到含氧量过低时，plc控制器控制声光报警器工作。其中，所述含氧量检测装置的检测范围为0-25％vol，含氧量检测装置可实现对通廊所有区域的氧气含量检测，当区域内含氧量过低时，plc控制器控制声光报警器启动，提醒工作人员紧急撤离现场，且保证通廊所有区域都能听到氧气含量过低报警声音。
38.具体的，每座筒仓设置8套组合式烟气监测装置3，每套组合式烟气监测装置3包括一个烟雾探测器21、一个ch4浓度传感器221和一个co浓度传感器222。如图2所示，所述组合式烟气监测装置3设置于筒仓顶部，在每个筒仓顶部，筒仓顶板预留开孔，配置安装附件伸入筒仓；安装附件可以保证装置中的仪表安全，安装附件采用金属材料制作并配置金属保护罩，突出地面150mm-200mm，有效防止装置受到煤尘及水汽污染，同时不影响工作人员进行地面水力清扫工作。
39.作为本发明的一种优选的实施方式，plc控制器设置有烟气一次报警限值和烟气二次报警限值，当筒仓内的烟气浓度达到烟气一次报警限值或烟气二次报警限值时，plc控制器均控制烟气报警装置23工作；烟气一次报警限值和烟气二次报警限值能够通过与plc控制器连接的上位机手动设置。
40.具体的，co浓度传感器222的测量范围为0-500ppm，所述co浓度传感器222的一次报警限值可设置为50ppm，二次报警限值可设置为100ppm。由上述，组合式烟气监测装置3可检测筒仓内空气的甲烷浓度、一氧化碳浓度和氧气浓度，数据采集仪表箱2将三种气体的浓度上传至plc控制器和上位机后，plc控制器自动分析当前筒仓内气体最低比例混合的爆炸极限，分析范围为0-100％lel(lower explosive limited，爆炸下限)，可燃气体探测器22的一次报警限值为25％lel，二次报警限值为40％lel。每座筒仓内的组合式烟气监测装置3将烟气成分监测信号传送至筒仓顶部的数据采集仪表箱2内，将烟气成分信号现场显示，报警并上传至plc和上位机系统。
41.作为本发明的一种优选的实施方式，雷达物位扫描仪25为3d雷达物位扫描仪25，3d雷达物位扫描仪25通过安装附件周向安装于筒仓顶板上，用于测量筒仓内煤炭的料位、体积和重量；高料位开关26为射频导纳料位开关。
42.具体的，每座筒仓设置有四台3d雷达物位扫描仪25，每台均布安装在筒仓顶板处且避开落料口距离筒仓壁最少5米，采用非接触式测量和调频连续波技术和多点位同步扫描技术，测量煤炭的料位、体积和重量。不受粉末、颗粒、球体、其他固体等被测介质影响。3d雷达扫描仪发射器发射电磁波对物料表面多点扫描后形成三维图像，准确直观的反应进出料的料面情况(进料波峰、出料波谷、高低不平及挂料现象)，全面了解仓内物料信息。每座筒仓应设置有3套高料位开关26，具体为基于射频导纳原理的射频导纳料位开关，探测深度均为3m。
43.原煤在筒仓存储过程中，煤层内部会发生氧化反应释放热量，由于筒仓相对封闭，热量不易散发，煤层内温度会不断增加，氧化反应加剧，煤层中会挥发出大量易燃易爆及有毒气体，当遇明火或高温时极易发生爆燃事故，因此，本发明还提供一种惰化保护装置，通过向筒仓内充入氮气(纯度≥95％以上)置换筒仓内部积聚的可燃易爆气体，从而有效避免筒仓内爆燃事故的发生。
44.惰化保护装置包括设置于筒仓外的制氮设备和储气罐，制氮设备与储气罐进气口
连接，储气罐的出气口通过充氮管路与筒仓内腔连接，充氮管路上设置有与plc控制器连接的自动开关阀门；当筒仓内的烟气浓度达到烟气一次报警限值或烟气二次报警限值时，plc控制器控制自动开关阀门开启。
45.作为本发明的一种优选的实施方式，制氮设备包括空气压缩机和氮气发生装置，空气压缩机通过空气净化装置和进气管路与氮气发生装置连接，空气净化装置包括依次连接设置于管路上的第一空气缓冲罐、干燥机、油雾过滤器、第二空气缓冲罐和活性碳吸附器。
46.其中，所述空气压缩机为螺杆空气压缩机，为氮气发生装置提供空气原料，选用双螺杆无基础安装空压机，运行可靠、维护简单、低噪音、无基础运转的螺杆式空压机；所述第一空气缓冲罐和第二空气缓冲罐用于降低气流脉动，起缓冲作用，从而减小系统压力波动，使压缩空气流动更加平稳，以便充分除油水杂质，减轻后续制氮装置的负荷；所述干燥机采用冷干机，让压缩空气强制降温，使空气中水蒸汽冷凝结成液态水夹带尘、油排出机外；所述油雾过滤器和所述活性碳吸附器用于去除压缩空气内的残余油份和杂质。
47.考虑到筒仓内环境，温度采集仪表箱1和数据采集仪表箱2的材质均为坚固耐用且不易被腐蚀的不锈钢。
48.本发明提供的一种储煤用筒仓监测系统通过各种传感器监测筒仓内部温度、烟气浓度、可燃、有毒气体浓度及料位高度，可以实时掌握储煤各参数信息。实现现场显示、报警、统一处理后送入plc和上位机系统，实现了远程监控，保证了筒仓安全。
49.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。