CN108050373A - 一种煤气柜活塞安全监测系统 - Google Patents

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范保喜
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Abstract

本发明公开了一种煤气柜活塞安全监测系统，包括活塞姿态监测系统、煤气泄漏与定位系统和视频监控系统、PLC控制系统和上位机；所述活塞姿态监测系统包括活塞高度监测系统、活塞间隙监测系统，以及活塞倾角与转角测量系统；所述活塞高度监测系统包括安装于煤气柜顶部的一台柜位仪；所述活塞倾角与转角测量系统包括安装在活塞上表面的活塞侧准仪，同时进行活塞水平状态与旋转状态实时检测；活塞间隙测准仪、柜位仪和活塞侧准仪均连接至PLC控制系统。本发明可以让煤气柜操作人员及时准确地了解煤气柜活塞安全状态，为煤气柜的安全生产运行提供了可靠的保证，减少人员劳动量，有效避免发生活塞坠毁、煤气爆炸等安全事故。

Description

一种煤气柜活塞安全监测系统
技术领域
本发明涉及智能监测技术领域，具体是一种煤气柜活塞安全监测系统。
背景技术
近年来多次发生煤气柜活塞坠落与煤气爆炸事件，主要原因是低位时活塞与T挡板碰撞或高位时T挡板与柜壁碰撞引起胶皮损坏，导致煤气泄漏引起的。引起碰撞的原因主要有如下三条：一是活塞或T挡板水平位移过大，二是活塞发生倾斜角度过大，三是活塞发生旋转角度过大。原来的活塞位置监测系统只是测量活塞的高度（即柜位），不能对以上直接影响活塞安全的数据进行测量，因此不可避免会发生以上所说的碰撞。
目前的活塞位置监测系统主要表现出如下几项缺陷：1、煤气柜在收排气的过程中操作人员无法得知活塞的间隙、倾角、旋转角度、煤气泄漏等活塞安全状态；2、技术管理人员只有在活塞静止时进入煤气柜进行观测，但是活塞静止时的状态与运动中的状态是不一致的；即使技术管理人员违背操作规程在活塞运动过程中进入煤气柜进行观测，也不能得到活塞准确的运动状态。（例如，30万立方的威金斯干式煤气柜有40多米高，直径约60米，进人只能局部检查）。因为活塞运动时，对仪表性能要求较高。因此，本发明提供一种煤气柜活塞安全监测系统解决上述难题，并得到现场应用验证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤气柜活塞安全监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤气柜活塞安全监测系统，包括活塞姿态监测系统、煤气泄漏与定位系统和视频监控系统、PLC控制系统和上位机；所述活塞姿态监测系统包括活塞高度监测系统、活塞间隙监测系统，以及活塞倾角与转角测量系统；所述活塞高度监测系统包括安装于煤气柜顶部的一台柜位仪；所述活塞间隙监测系统包括n活塞间隙测准仪，每n台为一组分成两组，两组活塞间隙测准仪采用上下分层平行安装在活塞上；其中，第一组的n台活塞间隙测准仪均布设于活塞的周向上，实时测量活塞外边缘四个方向分别到T挡板的间隙A；第二组的n台活塞间隙测准仪也均布设于活塞的周向上，且第二组的n台活塞间隙测准仪分别位于第一组的n台活塞间隙测准仪的正上方位置，第二组的n台活塞间隙测准仪实时测量活塞外边缘到煤气柜柜壁的距离B；所述活塞倾角与转角测量系统包括安装在活塞上表面的活塞侧准仪，同时进行活塞水平状态与旋转状态实时检测；活塞间隙测准仪、柜位仪和活塞侧准仪均连接至PLC控制系统；
所述PLC控制系统实现活塞间隙测准仪、活塞侧准仪和柜位仪的采集和处理，并与上位机进行通讯；
上位机，用于实时显示测量到的活塞高度、活塞外边缘到T挡板的间隙、T挡板到柜壁的间隙，以及活塞倾角与旋转角度；
所述视频监控系统包括视频监控装置，视频监控装置安装于煤气柜顶部，实时观测整座煤气柜的内部图像；视频监控系统和煤气泄漏与定位系统均与PLC控制系统连接。
作为本发明进一步的方案：所述煤气泄漏与定位系统包括若干气体报警器，分别设于煤气柜柜内活塞面、煤气柜外壁米处和煤气柜外壁米处。
作为本发明进一步的方案：活塞间隙测准仪、柜位仪均采用激光传感器；视频监控装置采用红外摄像仪。
作为本发明进一步的方案：活塞侧准仪包括倾角传感器和陀螺仪。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可实现活塞姿态监测、煤气泄漏与定位监测、视频监控功能。可以让煤气柜操作人员及时准确地了解煤气柜活塞安全状态，为煤气柜的安全生产运行提供了可靠的保证，避免人员频繁爬高进柜检查，减少人员劳动量，降低维护成本，降低安全风险，有效避免发生活塞坠毁、煤气爆炸等安全事故。
附图说明
图1为活塞在最低位未充气时的位置示意图。
图2为活塞在最低位已充气时的位置示意图。
图3为活塞向上运动时的位置示意图。
图4为活塞运行到最高位时的位置示意图。
图5为T挡板运行时的位置示意图。
图6为T挡板运行到最高位时的位置示意图。
图7为本发明的煤气柜活塞安全监测系统的工作结构示意图。
其中：1-柜顶骨架；2-T挡板；3-外围密封膜；4-内围密封膜；5-活塞间隙侧准仪；6-活塞；7-活塞底板；8-柜底板；9-走道平台一；10-走道平台二；11-护栏；12-煤气柜；13-电缆；14-收线器；15-线管；16-活塞侧准仪。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-7，一种煤气柜活塞安全监测系统，包括活塞姿态监测系统、煤气泄漏与定位系统和视频监控系统、PLC控制系统以及上位机；
所述活塞姿态监测系统包括活塞高度监测系统、活塞间隙监测系统，以及活塞倾角与转角测量系统；所述活塞高度监测系统包括安装于煤气柜12顶部的一台柜位仪，柜位仪用于进行活塞6的高度测量，并将信号远传到PLC控制系统；所述活塞间隙监测系统包括八台活塞间隙测准仪5，每四台为一组分成两组，两组活塞间隙测准仪5采用上下分层平行安装在活塞6上；其中，第一组的四台活塞间隙测准仪5均布设于活塞6的周向上，实时测量活塞6外边缘四个方向分别到T挡板2的间隙A；第二组的四台活塞间隙测准仪5也均布设于活塞6的周向上，且第二组的四台活塞间隙测准仪5分别位于第一组的四台活塞间隙测准仪5的正上方位置，第二组的四台活塞间隙测准仪5实时测量活塞6外边缘到煤气柜12柜壁的距离B，B减去A即为T挡板2到柜壁的距离，其具有成本低，低位时能够准确测量活塞到T挡板的间隙，高位时能准确测量T挡板到柜壁的间隙的优点；活塞间隙测准仪5、柜位仪均采用激光传感器；所述活塞倾角与转角测量系统包括安装在活塞6上表面的活塞侧准仪16，活塞侧准仪16包括倾角传感器和陀螺仪，同时进行活塞水平状态与旋转状态实时检测；活塞间隙测准仪5、柜位仪和活塞侧准仪16均连接至PLC控制系统；
所述PLC控制系统由西门子PLC控制器、模拟量输入扩展模块、开关电源、防雷模块等组成；实现激光传感器、倾角传感器、陀螺仪信号的采集和处理，并通过标准MODBUS协议与上位机进行通讯；
上位机，用于实时显示测量到的活塞高度、活塞外边缘到T挡板的间隙、T挡板到柜壁的间隙，以及活塞倾角与旋转角度；具有监测数据实时显示、实时曲线、用户权限管理、打印历史数据、参数设置、查看历史曲线、超限报警、报警记录、解除报警等功能；
所述煤气泄漏与定位系统包括若干气体报警器，分别设于煤气柜柜内活塞面、煤气柜外壁10米处和煤气柜外壁30米处；
所述视频监控系统包括视频监控装置，视频监控装置采用防爆红外高清智能一体化摄像仪，通过支架安装于煤气柜顶部，实时观测整座煤气柜的内部图像；视频监控系统和煤气泄漏与定位系统均与PLC控制系统连接；
所述煤气柜12为现有装置，包括柜顶骨架1、外围密封膜3、内围密封膜4、活塞底板7、柜底板8、走道平台一9、走道平台二10和护栏11；活塞间隙测准仪5、柜位仪和活塞侧准仪16均通过电缆13与PLC控制系统连接，煤气柜12的一侧设有便于电缆13穿过的线管15，煤气柜12内还设有方便收线的收线器14。
本发明的工作原理是：采用活塞间隙测准仪5进行进行活塞与T挡板间隙测量、T挡板与柜壁间隙测量，采用活塞测准仪16进行活塞倾斜角度与活塞旋转角度测量，采用柜位仪进行活塞高度测量，采用气体报警器进行多点分布式定位测量煤气泄漏，采用视频监控装置观测煤气柜内部图像。本发明可单独应用于具有ⅡA、ⅡB、ⅡC类可燃性气体，引燃温度组别为T1-T6组的1区、2区，可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的场所，也适用于引燃温度组别为T1-T6组的20区、21区、22区，含有可燃性粉尘混合物的场所。
本发明可实现活塞姿态监测（包括活塞高度、活塞间隙、活塞倾斜角度、活塞旋转角度）、煤气泄漏与定位监测、视频监控功能。可以让煤气柜操作人员及时准确地了解煤气柜活塞安全状态，为煤气柜的安全生产运行提供了可靠的保证，避免人员频繁爬高进柜检查，减少人员劳动量，降低维护成本，降低安全风险，有效避免发生活塞坠毁、煤气爆炸等安全事故。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种煤气柜活塞安全监测系统，其特征在于，包括活塞姿态监测系统、煤气泄漏与定位系统和视频监控系统、PLC控制系统和上位机；所述活塞姿态监测系统包括活塞高度监测系统、活塞间隙监测系统，以及活塞倾角与转角测量系统；所述活塞高度监测系统包括安装于煤气柜（12）顶部的一台柜位仪；所述活塞间隙监测系统包括（2）n活塞间隙测准仪（5），每n台为一组分成两组，两组活塞间隙测准仪（5）采用上下分层平行安装在活塞（6）上；其中，第一组的n台活塞间隙测准仪（5）均布设于活塞（6）的周向上，实时测量活塞（6）外边缘四个方向分别到T挡板（2）的间隙A；第二组的n台活塞间隙测准仪（5）也均布设于活塞（6）的周向上，且第二组的n台活塞间隙测准仪（5）分别位于第一组的n台活塞间隙测准仪（5）的正上方位置，第二组的n台活塞间隙测准仪（5）实时测量活塞（6）外边缘到煤气柜（12）柜壁的距离B；所述活塞倾角与转角测量系统包括安装在活塞（6）上表面的活塞侧准仪（16），同时进行活塞水平状态与旋转状态实时检测；活塞间隙测准仪（5）、柜位仪和活塞侧准仪（16）均连接至PLC控制系统；
所述PLC控制系统实现活塞间隙测准仪（5）、活塞侧准仪（16）和柜位仪的采集和处理，并与上位机进行通讯；
上位机，用于实时显示测量到的活塞高度、活塞外边缘到T挡板的间隙、T挡板到柜壁的间隙，以及活塞倾角与旋转角度；
所述视频监控系统包括视频监控装置，视频监控装置安装于煤气柜顶部，实时观测整座煤气柜的内部图像；视频监控系统和煤气泄漏与定位系统均与PLC控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的煤气柜活塞安全监测系统，其特征在于，所述煤气泄漏与定位系统包括若干气体报警器，分别设于煤气柜柜内活塞面、煤气柜外壁（10）米处和煤气柜外壁（30）米处。
3.根据权利要求1所述的煤气柜活塞安全监测系统，其特征在于，活塞间隙测准仪（5）、柜位仪均采用激光传感器；视频监控装置采用红外摄像仪。
4.根据权利要求1所述的煤气柜活塞安全监测系统，其特征在于，活塞侧准仪（16）包括倾角传感器和陀螺仪。
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