CN103148352B - 一种煤气水封冒顶预警系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤气水封冒顶预警系统及其方法，包括一个测量水位的压力变送器，其与水箱侧面的下部连接，一个测量煤气压力的压力变送器，其与煤气管道连接；所述测量水位的压力变送器和测量煤气压力的压力变送器的测量信号均送同一套PLC。以对煤气水封的运行状态进行在线动态监控，特别是能预警煤气水封冒顶，在水封冒顶事故发生前发出报警信号。采用本发明，能够有效解决目前煤气水封运行状态没有在线动态监控、煤气水封冒顶没有预警功能等缺点，对冶金企业降低安全事故发生率和提高生产率能起到积极作用。

Description

一种煤气水封冒顶预警系统及其方法

技术领域

本发明涉及冶金行业仪表测控技术领域，尤其涉及一种煤气水封冒顶预警系统及其方法。

背景技术

冶金行业煤气水封主要分两类：一类为溢流型煤气水封，该类水封的作用是收集煤气管道中冷凝水和杂质，煤气冷凝水由煤气水封的水箱收集，水箱的水满后通过溢流阀排放，同时防止煤气管道内的煤气随冷凝水向外泄漏；另一类为检修型煤气水封，该类水封的作用是当煤气用户停止使用煤气或煤气设备需要停气检修时，切断煤气管网与煤气用户或设备的煤气连接。

煤气水封出现煤气冒顶事故即煤气泄露事故的原因，通常有如下两方面：一方面是水箱水位过低，另一方面是煤气压力过高。目前只在大型的检修型水封设玻璃管水位计，通过现场观察煤气水封的水位来判断是出现煤气泄漏，由于水箱缺水或煤气压力过高导致煤气水封冒顶事故时有发生。因此，传统煤气水封存在如下缺点，第一，工人的劳动强度很大，生产效率很低；第二，不能预警煤气水封的冒顶事故。一旦煤气水封缺水而没有及时检查出来，或者煤气冒顶没有预警和采取相关措施，就会引起煤气泄漏区域的工作人员煤气中毒，甚至会引起煤气爆炸事故。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种煤气水封冒顶预警系统和方法，能在控制室对煤气水封运行状态进行在线动态监视，特别是对于煤气压力异常升高的工况，可以提前预警，避免煤气水封冒顶事故的发生。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种煤气水封冒顶预警系统，包括测量水位的压力变送器1、水箱2、测量煤气压力的压力变送器3、煤气管道4、测量水位的压力变送器1与水箱2侧面的下部连接,所述测量煤气压力的压力变送器3与煤气管道4连接。

其中：所述测量水位的压力变送器1和测量煤气压力的压力变送器3的测量信号送同一套PLC。

所述PLC在线动态监测煤气水封的水位h和煤气管道压力P2，并计算水箱水位产生的静压P1和P2的差压值，判断该差压值是否小于此时煤气管道压力P2对应的煤气水封击穿值△P，当所述差压值小于所述击穿值时，发出煤气水封冒顶预警信号。

所述煤气水封的水位h，计算公式为：

h=P1/(δγ)；

其中，P1为水箱水位产生的静压；γ为水的密度；δ为单位换算系数。

一种基于所述煤气水封冒顶预警的报警方法，包括如下步骤：

A、将测量水位的压力变送器1与水箱2侧面的下部连接,将测量煤气压力的压力变送器3与煤气管道4相连；

B、利用PLC在线动态监测煤气水封的水位h和煤气管道压力P2，并计算水箱水位产生的静压P1和P2的差压值；

C、判断所述差压值是否小于此时煤气管道压力P2对应的煤气水封击穿值△P，当所述差压值小于所述击穿值时，发出煤气水封冒顶预警信号。

其中：所述煤气水封的水位h的计算公式为：h=P1/(δγ)；P1为水箱水位产生的静压；γ为水的密度；δ为单位换算系数。

本发明所提供的煤气水封冒顶预警系统及其方法，具有以下优点：

1）利用本发明可以对煤气水封运行状况进行在线动态监控，具有安装简单方便，操作安全可靠，检测及时准确等优点。

2）利用本发明可以对煤气压力异常升高可能产生煤气水封冒顶事故进行预警，对冶金企业降低安全事故发生率和提高生产率能起到积极作用。

3）节省投资，无需增加太多设备，在传统煤气水封上只需要增加一个压力变送器，就可以实现一种煤气水封冒顶预警系统及方法，能降低工人劳动强度和杜绝安全事故的发生。

附图说明

图1为本发明检修型煤气水封一实施例原理图；

图2为本发明溢流型煤气水封一实施例原理图。

【主要部件符号说明】

1：测量水位的压力变送器

2：水箱

3：测量煤气压力的压力变送器

4：煤气管道

5：电动蝶阀（截止阀）

6：补水阀

7：溢流阀

8：排污阀。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

图1为本发明检修型煤气水封一实施例原理图，如图1所示，其中：测量水位的压力变送器1与水箱2侧面的下部连接,测量煤气压力的压力变送器3与煤气管道4连接，测量水位的压力变送器1、测量煤气压力的压力变送器3的测量信号送同一套PLC。

当煤气用户或设备需要停气检修时，水箱2是装满水的，电动蝶阀5、补水阀6、溢流阀7、排污阀8是关闭的，由于电动蝶阀5不能做到完全密封，必须通过水箱2中的水进行完全密封，水箱2的水位由压力变送器1测量。

P1=δhγ或h=P1/(δγ)

其中：P1为水箱水位产生的静压，单位：kPa；h为水箱水位，单位：m；γ为水的密度，单位：kg/m³；δ为单位换算系数，1kgf/m²=0.01kPa=1mmH₂O。

为了确保煤气水封能阻止煤气管网的煤气向水封下游管道泄露，水箱2的水位产生静压P1与煤气管道压力P2所建立的差压值必须大于或等于煤气水封击穿值△P。

P1-P2≥△P

其中：P1为水箱水位产生的静压，单位：kPa。P2为煤气管道压力，单位：kPa。△P为煤气水封击穿值，单位：kPa。

煤气水封击穿值与煤气管道压力P2有关，具体实施过程如下：

当煤气管道压力P2≤3kPa(300mmH₂O)时，△P取1.5kPa（150mmH₂O），但P1≮2.5kPa（250mmH₂O）；

当煤气管道压力3kPa(300mmH₂O)<P2<10kPa(1000mmH₂O)时，△P取0.5×P2；

当煤气管道压力P2≥10kPa(1000mmH₂O)时，△P取5kPa（500mmH₂O）。

导致煤气水封冒顶的因素通常有两个：一是水箱中的水被蒸发或水箱漏水等原因使水箱水位h=P1/(δγ)下降，二是煤气管网中煤气压力P2过高。因此，通过控制室PLC在线动态监测煤气水封的水位h=P1/(δγ)和煤气管道压力P2变化，并计算P1（P1=δhγ）和P2的差压值，判断该差压值是否小于此时煤气管道压力P2对应的煤气水封击穿值P1-P2＜△P，当该差压值大于或等于击穿值时，煤气不可能通过煤气水封泄露到下游管道，说明煤气水封工作状态正常。而当该差压值小于击穿值时，说明煤气水封工作状态异常，有可能出现煤气水封冒顶事故，PLC发出煤气水封冒顶预警信号，通知相关部门或相关人员采取相应措施，避免煤气泄露事故的发生。

图2为本发明溢流型煤气水封一实施例原理图，包括测量水位的压力变送器1与水箱2侧面的下部连接,测量煤气压力的压力变送器3与煤气管道4连接，测量水位的压力变送器1、测量煤气压力的压力变送器3的测量信号送同一套PLC。

当煤气水封工作时，截止阀5、溢流阀7为打开状态，补水阀6、排污阀8为关闭状态，煤气冷凝水由水箱2收集并通过溢流阀7排出，煤气水封的水位是满的，煤气水封只允许冷凝水通过，不允许煤气通过煤气水封向外泄露。

通过控制室PLC在线动态监测煤气水封的水位h=P1/(δγ)和煤气管道压力P2并计算P1（P1=δhγ）和P2的差压值，判断该差压值是否小于此时煤气管道压力P2对应的煤气水封击穿值P1-P2＜△P，当该差压值大于或等于击穿值时，煤气不可能通过煤气水封向外泄露，说明煤气水封工作状态正常；当该差压值小于击穿值时，说明煤气水封工作状态异常，有可能出现煤气水封冒顶事故，PLC发出煤气水封冒顶预警信号，通知相关部门或相关人员采取相应措施，避免煤气泄露事故的发生。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种煤气水封冒顶预警系统，其特征在于，包括测量水位的压力变送器（1）、水箱（2）、测量煤气压力的压力变送器（3）、煤气管道（4）、测量水位的压力变送器（1）与水箱（2）侧面的下部连接,所述测量煤气压力的压力变送器（3）与煤气管道（4）连接；所述测量水位的压力变送器（1）和测量煤气压力的压力变送器（3）的测量信号送同一套PLC；所述PLC在线动态监测煤气水封的水位h和煤气管道压力P2，并计算水箱水位产生的静压P1和P2的差压值，判断该差压值是否小于此时煤气管道压力P2对应的煤气水封击穿值△P，当所述差压值小于所述击穿值时，发出煤气水封冒顶预警信号。

2.根据权利要求1所述的煤气水封冒顶预警系统，其特征在于，所述煤气水封的水位h，计算公式为：

h=P1/(δγ)；

其中，P1为水箱水位产生的静压；γ为水的密度；δ为单位换算系数。

3.一种基于权利要求1所述煤气水封冒顶预警的报警方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将测量水位的压力变送器（1）与水箱（2）侧面的下部连接,将测量煤气压力的压力变送器（3）与煤气管道（4）相连；

B、利用PLC在线动态监测煤气水封的水位h和煤气管道压力P2，并计算水箱水位产生的静压P1和P2的差压值；

C、判断所述差压值是否小于此时煤气管道压力P2对应的煤气水封击穿值△P，当所述差压值小于所述击穿值时，发出煤气水封冒顶预警信号。

4.根据基于权利要求3所述煤气水封冒顶预警的报警方法，其特征在于，所述煤气水封的水位h的计算公式为：h=P1/(δγ)；

其中，P1为水箱水位产生的静压；γ为水的密度；δ为单位换算系数。