CN104914780A - 一种煤气柜安全控制系统及控制方法 - Google Patents

一种煤气柜安全控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种煤气柜安全控制系统的技术方案，包括煤气柜模拟量检测装置，模拟量输入输出模块，开关量输入输出检测装置，开关量输入输出模块，所述的煤气柜模拟量检测装置通过安全栅与模拟量输入输出模块连接，模拟量输入输出模块通过现场总线与PLC控制器连接，所述的开关量输入输出检测装置通过继电器输入输出隔离模块与开关量输入输出模块通道连接，开关量输入输出模块通道通过现场总线与PLC控制器连接，另外，所述的PLC控制器还分别与电源和以太网连接。保证煤气柜在煤气管网中的正常吞吐量，保障煤气柜的正常运转，以满足石化、冶金行业生产中煤气柜安全稳定运行。

Description

一种煤气柜安全控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种煤气柜安全领域，尤其是一种煤气柜安全控制系统及控制方法。
背景技术
在现有技术中，公知的技术是近年来冶金行业屡次出现气柜爆炸事故，不但给企业生产带来损失，也严重影响到环境污染和人身安全，因此安全有效的控制好煤气柜的各项运行指标，保障其稳定运行、保障生产管网的补充供应，是每一个企业近年来放到首要位置的头等大事。目前，煤气柜控制系统硬件部分大多采用单控制器、单网络、单供电电源、单检测仪表检测，软件部分也仅能进行日常的控制过程的操作需求，不具备冗余、容错和复杂逻辑判断及紧急安全停车等功能，当控制器、供电电源、网络、现场仪表出现明显性故障时，不具备异常状况下逻辑判断能力，极易造成工艺事故，存在重大安全隐患。这是现有技术所存在的不足之处。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种煤气柜安全控制系统及控制方法技术方案，该方案根据煤气柜运行特性，设计一种安全有效的PLC控制系统，并依据煤气柜系统的主要技术参数指标对煤气柜活塞、压力、CO泄露浓度等进行安全有效的控制与调整，从而保证煤气柜在煤气管网中的正常吞吐量，保障煤气柜的正常运转，以满足石化、冶金行业生产中煤气柜安全稳定运行。
本方案是通过如下技术措施来实现的：一种煤气柜安全控制系统，包括煤气柜模拟量检测装置，模拟量输入输出模块，开关量输入输出检测装置，开关量输入输出模块，其特征是：所述的煤气柜模拟量检测装置通过安全栅与模拟量输入输出模块连接，模拟量输入输出模块通过现场总线与PLC控制器连接，所述的开关量输入输出检测装置通过继电器输入输出隔离模块与开关量输入输出模块通道连接，开关量输入输出检测装置用于检测电动阀门工作还是故障，开关量输入输出模块通道通过现场总线与PLC控制器连接，另外，所述的PLC控制器还分别与电源和以太网连接，以太网可以与相应的控制平台连接，便于工作人员进行控制。
所述的现场总线、电源、PLC控制器、以太网均为两个，即均设置冗余。
所述的煤气柜模拟量检测装置包括压力传感器、位移传感器、温度传感器、阀门开度调节器、电动阀门执行器、CO浓度传感器。
一种煤气柜安全控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1）启动控制系统，
2）检测位移传感器、压力传感器、CO浓度传感器；
3）通过位移传感器获得煤气柜内活塞的高度并判断煤气柜内活塞是上升还是下降，如果是上升，则进入步骤4），如果是下降则进入步骤7），通过压力传感器检测煤气柜内压力，并进入步骤10），通过CO浓度传感器检测煤气柜内CO浓度，并进入步骤11）；
4）测量活塞上升的速度V1和活塞的高度；
5）如果活塞高度大于32m且小于38.5m或者V1＞2.5m/min，则控制煤气柜入口调节阀按照每秒1%梯度关闭；如果1.0m/min≤V1≤2.5m/min则控制煤气柜入口调节阀按照1%梯度关闭，如果V1＜1.0m/min则停止关闭煤气柜入口调节阀；
6）活塞的高度大于40m或者V1＞3m/min，则关闭煤气柜入口电动阀并进行声光报警，并检测入口电动阀是否关闭，并关闭入口调节阀；
7）测量活塞下降的速度V2和活塞的高度；
8）如果活塞高度大于12m且小于18m或者V2＞2.5m/min，则煤气柜出口调节阀按照每秒1%梯度关闭，如果1.0m/min≤V2≤2.5m/min则控制煤气柜出口调节阀按照1%梯度关闭，如果V2＜1.0m/min则停止关闭煤气柜出口调节阀；
9）如果活塞高度小于8m或V2＞3m/min，则关闭煤气柜出口电动阀，进行报警，并检测出口电动阀是否关闭到位，并关闭出口调节阀；
10）如果煤气柜内压力P＞5.0kpa，则关闭煤气柜入口电动阀并进行声光报警，并检测入口电动阀是否关闭，并关闭入口调节阀；如果4.0KPa＜P≤5.0KPa则只进行报警，如果1.3KPa≤P≤2.3KPa，则只进行报警；如果P＜1.3KPa，则关闭煤气柜出口电动阀，进行报警，并检测出口电动阀是否关闭到位，并关闭出口调节阀；
11）如果CO浓度大于100PPM，则关闭入口、出口电动阀，并进行报警，如果CO浓度大于等于20PPM则只进行报警。
所述的位移传感器为三个，获取位移传感器信号时，采取三取二的方式，即取其中两个正确位移传感器的信号。
所述的压力传感器为三个，获取压力传感器信号时，采取三取二的方式，即取其中两个正确位移传感器的信号。
所述的CO浓度传感器为六个，获取CO浓度传感器信号时，采取六选四的方式，即取其中四个CO浓度传感器的信号。
有阀门开度调节器控制入口、出口调节阀的开度，阀门限位传感器检测电动阀打开、关闭。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该方案中保证了煤气柜的各项运行指标及稳定运行，保障生产管网中煤气的补充供应，并在紧急情况下实现了连锁设备的快速关断，风险系数大大降低为煤气柜控制开辟了一个全新的控制思路，意义重大。
1、投资少、见效快；以较小的投入，赢得系统高度安全，极大降低了气柜爆炸风险，经济效益显著。
2、节能环保；减少煤气放散，减少大气污染，减少了工业活动产生的废气对环境造成的破坏，意义重大。
3、减轻操作人员工作强度和负担；
4、自动化控制水平大幅度提升，避免了操作人员紧急情况下的误操作，保障其稳定运行，极大降低了气柜爆炸风险；由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
　　通过附图可以看出，本方案的一种煤气柜安全控制系统，包括煤气柜模拟量检测装置，模拟量输入输出模块，开关量输入输出检测装置，开关量输入输出模块，其特征是：所述的煤气柜模拟量检测装置通过安全栅与模拟量输入输出模块连接，模拟量输入输出模块通过现场总线与PLC控制器连接，所述的开关量输入输出检测装置通过继电器输入输出隔离模块与开关量输入输出模块通道连接，开关量输入输出检测装置用于检测电动阀门打开、关闭还是故障，开关量输入输出模块通道通过现场总线与PLC控制器连接，另外，所述的PLC控制器还分别与电源和以太网连接，以太网可以与相应的控制平台连接，便于工作人员进行控制。
所述的现场总线、电源、PLC控制器、以太网均为两个，即均设置冗余。
所述的煤气柜模拟量检测装置包括压力传感器、位移传感器、温度传感器、阀门开度调节器、电动阀门执行器、CO浓度传感器。
一种煤气柜安全控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1）启动控制系统，
2）检测位移传感器、压力传感器、CO浓度传感器；
3）通过位移传感器获得煤气柜内活塞的高度并判断煤气柜内活塞是上升还是下降，如果是上升，则进入步骤4），如果是下降则进入步骤7），通过压力传感器检测煤气柜内压力，并进入步骤10），通过CO浓度传感器检测煤气柜内CO浓度，并进入步骤11）；
4）测量活塞上升的速度V1和活塞的高度；
5）如果活塞高度大于32m且小于38.5m或者V1＞2.5m/min，则控制煤气柜入口调节阀按照每秒1%梯度关闭；如果1.0m/min≤V1≤2.5m/min则控制煤气柜入口调节阀按照1%梯度关闭，如果V1＜1.0m/min则停止关闭煤气柜入口调节阀；
6）活塞的高度大于40m或者V1＞3m/min，则关闭煤气柜入口电动阀并进行声光报警，并检测入口电动阀是否关闭，并关闭入口调节阀；
7）测量活塞下降的速度V2和活塞的高度；
8）如果活塞高度大于12m且小于18m或者V2＞2.5m/min，则煤气柜出口调节阀按照每秒1%梯度关闭，如果1.0m/min≤V2≤2.5m/min则控制煤气柜出口调节阀按照1%梯度关闭，如果V2＜1.0m/min则停止关闭煤气柜出口调节阀；
9）如果活塞高度小于8m或V2＞3m/min，则关闭煤气柜出口电动阀，进行报警，并检测出口电动阀是否关闭到位，并关闭出口调节阀；
10）如果煤气柜内压力P＞5.0kpa，则关闭煤气柜入口电动阀并进行声光报警，并检测入口电动阀是否关闭，并关闭入口调节阀；如果4.0KPa＜P≤5.0KPa则只进行报警，如果1.3KPa≤P≤2.3KPa，则只进行报警；如果P＜1.3KPa，则关闭煤气柜出口电动阀，进行报警，并检测出口电动阀是否关闭到位，并关闭出口调节阀；
11）如果CO浓度大于100PPM，则关闭入口、出口电动阀，并进行报警，如果CO浓度大于等于20PPM则只进行报警。
所述的位移传感器为三个，获取位移传感器信号时，采取三取二的方式，即取其中两个正确位移传感器的信号。
所述的压力传感器为三个，获取压力传感器信号时，采取三取二的方式，即取其中两个正确位移传感器的信号。
所述的CO浓度传感器为六个，获取CO浓度传感器信号时，采取六选四的方式，即取其中四个CO浓度传感器的信号。
有阀门开度调节器控制入口、出口调节阀的开度，阀门限位传感器检测电动阀打开、关闭。
本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种煤气柜安全控制系统，包括煤气柜模拟量检测装置，模拟量输入输出模块，开关量输入输出检测装置，开关量输入输出模块，其特征是：所述的煤气柜模拟量检测装置通过安全栅与模拟量输入输出模块连接，模拟量输入输出模块通过现场总线与PLC控制器连接，所述的开关量输入输出检测装置通过继电器输入输出隔离模块与开关量输入输出模块通道连接，开关量输入输出模块通道通过现场总线与PLC控制器连接，另外，所述的PLC控制器还分别与电源和以太网连接。
2.根据权利要求1所述的煤气柜安全控制系统，其特征是：所述的现场总线、电源、PLC控制器、以太网均为冗余。
3.根据权利要求1或2所述的煤气柜安全控制系统，其特征是：所述的煤气柜模拟量检测装置包括压力传感器、位移传感器、温度传感器、阀门开度调节器、电动阀门执行器、CO浓度传感器。
4.一种煤气柜安全控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1）启动控制系统，
2）检测位移传感器、压力传感器、CO浓度传感器；
3）通过位移传感器获得煤气柜内活塞的高度并判断煤气柜内活塞是上升还是下降，如果是上升，则进入步骤4），如果是下降则进入步骤7），通过压力传感器检测煤气柜内压力，并进入步骤10），通过CO浓度传感器检测煤气柜内CO浓度，并进入步骤11）；
4）测量活塞上升的速度V1和活塞的高度；
5）如果活塞高度大于32m且小于38.5m或者V1＞2.5m/min，则控制煤气柜入口调节阀按照每秒1%梯度关闭；如果1.0m/min≤V1≤2.5m/min则控制煤气柜入口调节阀按照1%梯度关闭，如果V1＜1.0m/min则停止关闭煤气柜入口调节阀；
6）活塞的高度大于40m或者V1＞3m/min，则关闭煤气柜入口电动阀并进行声光报警，并检测入口电动阀是否关闭，并关闭入口调节阀；
7）测量活塞下降的速度V2和活塞的高度；
8）如果活塞高度大于12m且小于18m或者V2＞2.5m/min，则煤气柜出口调节阀按照每秒1%梯度关闭，如果1.0m/min≤V2≤2.5m/min则控制煤气柜出口调节阀按照1%梯度关闭，如果V2＜1.0m/min则停止关闭煤气柜出口调节阀；
9）如果活塞高度小于8m或V2＞3m/min，则关闭煤气柜出口电动阀，进行报警，并检测出口电动阀是否关闭到位，并关闭出口调节阀；
10）如果煤气柜内压力P＞5.0kpa，则关闭煤气柜入口电动阀并进行声光报警，并检测入口电动阀是否关闭，并关闭入口调节阀；如果4.0KPa＜P≤5.0KPa则只进行报警，如果1.3KPa≤P≤2.3KPa，则只进行报警；如果P＜1.3KPa，则关闭煤气柜出口电动阀，进行报警，并检测出口电动阀是否关闭到位，并关闭出口调节阀；
11）如果CO浓度大于100PPM，则关闭入口、出口电动阀，并进行报警，如果CO浓度大于等于20PPM则只进行报警。
5.根据权利要求4所述的煤气柜安全控制方法，其特征是：所述的位移传感器为三个，获取位移传感器信号时，采取三取二的方式，即取其中两个正确位移传感器的信号。
6.根据权利要求4所述的煤气柜安全控制方法，其特征是：所述的压力传感器为三个，获取压力传感器信号时，采取三取二的方式，即取其中两个正确位移传感器的信号。
7.根据权利要求4所述的煤气柜安全控制方法，其特征是：所述的CO浓度传感器为六个，获取CO浓度传感器信号时，采取六选四的方式，即取其中四个CO浓度传感器的信号。
8.根据权利要求4所述的煤气柜安全控制方法，其特征是：有阀门开度调节器控制入口、出口调节阀的开度，阀门限位传感器检测电动阀打开、关闭。
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