CN211040444U

CN211040444U - 一种改进型煤气柜的安全检测系统

Info

Publication number: CN211040444U
Application number: CN201921986949.8U
Authority: CN
Inventors: 陈铁军; 孙培君; 孙光模; 张金璐; 刘精诚
Original assignee: Jinan Junyang Automation Science & Technology Co ltd
Current assignee: Jinan Junyang Automation Science & Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-11-11

Abstract

本实用新型公开了一种改进型煤气柜的安全检测系统，属于仪表自动化领域。本实用新型提供的技术方案是一种改进型煤气柜的安全检测系统，由控制器、检测单元、安装单元、电缆卷筒、转换单元组成；其特征在于在煤气柜顶部的平面坐标体系中的XY轴方向在煤气柜的边缘各安装一支垂直安装的激光检测仪，组成煤气柜活塞高度检测矩阵单元；在煤气柜活塞平面坐标体系中的四个象限的环廊边缘上均匀等分安装一组水平安装的激光检测仪，组成煤气柜活塞偏移的检测矩阵单元。本实用新型的有益效果是保证了煤气柜的安全运行，检测内容多样化一体化，节省投资，减少了安全隐患；是对煤气柜安全运行、保护、检测方面即整体安全性检测的再次改进与创新。

Description

一种改进型煤气柜的安全检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种改进型煤气柜的安全检测系统，属于仪表自动化领域。

背景技术

煤气柜包含高炉煤气柜、转炉煤气柜、焦炉煤气柜，随着生产规模的集中化、夸夸化，其容积越来越大、高度也越来越高(如直径大于20米、高度H大于40米)，随着尺寸的扩大，其安全性就要求越来越高，即要考虑柜内可燃有毒气体的浓度(为防止爆炸、中毒)、也要精准检测其高度并计算容积、活塞移动速度(判断量及安全)、还要考虑柜内活塞在移动过程中的均匀性即是否倾斜、偏心、漂移(防止被卡)等等。即活塞位置和倾斜参数、活塞的中心偏移和活塞的扭转状态是煤气柜运行的重要参数，同时活塞上表面的电缆收取也同样重要。

煤气柜活塞高度(也是位置)检测，目前应用较多的是一个超声波、雷达或其他的设施，由于超声波、雷达具有发射角，当煤气柜很高时，则其安装部位要求很高，一般无合适的位置(如40米高、发射角10°，则须大于半径为“40tag10＝7.05”米的圆内无障碍物)；柜容、移动速度一般在高度精准检测后来计算，一般无法满足，且仅用一个传感器检测煤气柜活塞高度也不可靠。

煤气柜活塞倾斜度、是否偏移的检测，目前应用有人工法、差压变送器测量方法、联通器液位测量方法等。人工法就是在环廊放置连通水管和水箱以及标尺等最原始方式，信号未实现远传，值班人员不能实时了解活塞运行情况，只能进入气柜内部检查，岗位劳动强度大，而且人员进入气柜内危险性大，测量数据误差大和实时性较差等诸多缺点，该方式仅用在柜体试验时参照使用。差压法、联通器液位测量方法就是在活塞顶部注入工业油，测量活塞顶部相对方位差压或各边液位来测量，其流动性缓慢、需连接管、导致测量滞后，测量压力微小、精度误差极大(微小的变化产生的压差在差变量程范围内极小极小)，冬天需保温、一年四季差变工作环境(即零点、漂移不定)影响大，测量油品日常易挥发导致两测不平衡也加大误差，诸多因素导致该种方式形同虚设，无任何测量意义；且仅仅检测倾斜，无法检测高度、柜容、速度等。ZL201821850778.1得到很好的利用，但遗漏了活塞中心的是否偏移重要参数的检测。

可燃有毒气体的浓度的检测目前较为成熟，差别在于传感器精度问题、也是价格问题；但问题是检测点多而需的信号线多，如果处理不当，各种电缆缠绕在一起，同样存在安全隐患。

发明内容

为了解决上述隐患、保证煤气柜的运行安全、周围设施的安全又实用，本实用新型的目的是：提供一种结构合理、安装方便、检测相对准确、一专多能、电缆收放自由、适应性广的改进型煤气柜安全检测系统。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型提供的技术方案是：一种改进型煤气柜的安全检测系统，由控制器、检测单元、安装单元、电缆卷筒、转换单元组成；其特征在于：在煤气柜顶部的平面坐标体系中的XY轴方向在煤气柜的边缘各安装一支垂直安装的激光检测仪，即四个垂直安装的激光检测仪，组成煤气柜活塞高度检测矩阵单元；在煤气柜活塞平面坐标体系中的四个象限内的环廊边缘上均匀等分安装一组水平安装的激光检测仪，组成煤气柜活塞偏移的检测矩阵单元。

必选地，所述的激光检测仪是防爆的；垂直安装激光仪的传感器正对煤气柜的活塞，并带有反光板；水平安装的激光检测仪的传感器正对煤气柜壁。

必选地，所述的检测单元包含煤气柜高度检测、活塞偏移检测和可燃有毒气体检测单元。

可选地，所述的安装单元包含煤气柜顶部安装单元和活塞安装单元，用于传感器的安装。

可选地，所述的电缆卷筒由卷筒24、圆锥体25、底板26组成；安装在活塞上。在圆锥体25的“尖”点正对应的煤气柜顶部有一个电缆卡子28固定电缆，在圆锥体25的“尖”点与电缆卡子28之间的电缆也是柔性软电缆随着活塞的移动均通过电缆卷筒收放，活塞上升通过卷筒24的上端口27将电缆缠绕在圆锥体25上，活塞下降通过卷筒24的上端口27由圆锥体25将电缆放出。即电缆卷筒是煤气柜内电缆的收放装置。

可选地，所述的转换单元含煤气柜顶部检测转换单元B和活塞检测转换单元A；均包含接线盒、电源模块、数据采集转换模块、通讯模块，安装于一保护箱内。转换单元A接收煤气柜内部所有传感器的信号并转换成通讯信号(如RS-485、以太网等)通过电缆卷筒连接至转换单元B；转换单元B同时还接收煤气柜顶部所有传感器的信号并转换成通讯信号(如RS-485、以太网等)连接至控制器。

可选地，所述的控制器，可以是PLC也可以是工控机，采集现场信号，并进行高度、柜位、柜容、倾斜、速度、活塞中心偏移及扭曲等的计算、分类管理，在保留安全余量的前提下，超限则报警、发出警示信号；所有信息用于存储、报表、建立数据库并预测其发展趋势、预警。

本实用新型的有益效果是：保证了煤气柜的安全运行，检测内容多样化一体化，节约空间、节省投资，减少了安全隐患；是对煤气柜安全运行、保护、检测方面即整体安全性检测的再次改进与创新。

附图说明

图1表示本实用新型的实施例中一种改进型煤气柜的安全检测系统结构示意图；

图2表示本实用新型的实施例中一种改进型煤气柜的安全检测系统构成方块图；

图3表示本实用新型的实施例中一种改进型煤气柜的安全检测系统A-A剖面示意图；

图4表示本实用新型的实施例中一种改进型煤气柜的安全检测系统的电缆卷筒结构示意图。

其中图中：1、煤气柜；2、活塞；3、煤气柜活塞X轴线；4、煤气柜活塞Y轴线；5、煤气柜内层环形走廊；6、活塞间隙A；7、煤气柜第二层环形走廊；8、活塞间隙B；9、偏移激光仪A；10、偏移激光仪B；11、偏移激光仪C；12、偏移激光仪D；13、偏移激光仪E；14、偏移激光仪F；15、电缆卷筒；16、高度激光仪A；17、高度激光仪B；18、高度激光仪C；19、高度激光仪D；20、倾斜激光仪支架；21、CO检测仪；22、O₂检测仪；23、转换单元A；24、卷筒；25、圆锥体；26、底板；27、电缆卷筒的上端口(敞口)；28、电缆卡子；29、转换单元B。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限。相反，提供的实施例是为了能够更透切地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本实施例环境检测以CO、O₂为例、活塞高度检测以四个激光仪检测为例、活塞偏移检测以六个激光仪检测为例进行实施说明。

如图1、2、3、4所示，首先根据煤气柜的高度、控制精度选定激光仪的量程及防爆等级，根据现场环境要求、国标要求选择CO、O₂检测仪的精度等级、量程；根据现场实际情况，决定安装点的具体位置、高度激光仪支架20的尺寸并制作(四个、本图仅标出一个)、反光板(本图没有标出、四个)的制作、电缆卷筒15的制作；根据选定的激光仪及CO、O₂检测仪的信号制、供电要求、对外传输信号的要求，加工制作转换单元A、B。

继续参见图1、2、3，首先安装煤气柜顶部激光。在煤气柜顶部XY轴方向分别选择高度激光仪的安装点(如距煤气柜边缘1/5R处，R为煤气柜半径、煤气柜平面圆心为O点)，根据煤气柜1顶部的物理尺寸先安装高度激光仪支架20(本图仅标出一个支架、共四个)，再安装高度激光仪A16、高度激光仪B17、高度高度激光仪C18、高度激光仪D19，调整其垂直度，要正对煤气柜活塞2；在活塞2上安装反光板(本图没标出)；反光板的安装位置可通过激光仪的发光亮点而定。安装固定转换单元B29并接线，固定电缆卡子28。

继续参见图1、2、3、4，在煤气柜活塞XY轴方向分别选择偏移激光仪的安装点(如活塞内层环形走廊的边缘支架上、煤气柜平面圆心为O点)，六个激光仪平分为每隔60°安装一支激光仪，位置定好后再分别安装偏移激光仪A9、偏移激光仪B10、偏移激光仪C11、偏移激光仪D12、偏移激光仪E13、偏移激光仪F14；选择合适位置安装CO检测仪21、O₂检测仪22，固定电缆卷筒15、转换单元A23并接线；再将转换单元A23的输出信号线及电源线连接至电缆卷筒15处并加以固定，再根据煤气柜1的有效检测高度计算出电缆卡子28与电缆卷筒15之间的最大长度放线至电缆卡子处并加以固定再连接至转换单元B29。

继续参见图1、2、3、4，进行外部接线；安装完毕。

工作过程如下：

继续参见图1、2、3，煤气柜总有效高度为H、截面积为S，激光仪安装高度距煤气柜顶部高度为h0。开机通电，检查信号回路，对应无错后进入工作状态。控制器通过采集高度激光仪16、17、18、19的信号进行矩阵分析，其信号分别为H₁、H₂、H₃、H₄，其(H₁+H₂+H₃+H₄)/4为平均值，则H-(H₁+H₂+H₃+H₄)/4-h₀为煤气柜的高度h，煤气柜容积V＝S*h，煤气柜活塞2的移动速度v为两次计算煤气柜高度h之差除以2，即v＝(h₁-h₂)/2；煤气柜活塞倾斜计算为(H₁-H₂)、(H₃-H₄)表示东西、南北倾斜量，可表明倾斜状况，也可用角度表达：【(H₁-H₂)/2】/0.8R，再进行反正切计算出东西倾斜角度Q₁，【(H₃-H₄)/2】/0.8R，再进行反正切计算出南北角度Q₂，(Q₁，Q₂)矩阵表示煤气柜活塞2的倾斜状况；超限则报警，控制器时时记录其曲线存档。

继续参见图1、2、3、4，控制器通过采集CO检测仪21、O₂检测仪22的信号若无报警状态，则控制器记录其曲线，信号超限报警，记录存档。控制器通过采集偏移激光仪9、10、11、12、13、14的信号进行矩阵分析，根据各激光仪的对称性、均匀等分安装的物理条件、根据检测信号的进行漂移的计算、显示、记录，检测的信号值也是活塞间隙的大小，超限报警。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可做出若干改进和润饰，如传感器输出信号的规格、传感器的种类(如激光、超声波、雷达)、数量等，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种改进型煤气柜的安全检测系统，由控制器、检测单元、安装单元、电缆卷筒、转换单元组成；其特征在于：

在煤气柜顶部的平面坐标体系中的XY轴方向在煤气柜的边缘各安装一支垂直安装的激光检测仪，即四个垂直安装的激光检测仪，组成煤气柜活塞高度检测矩阵单元；在煤气柜活塞平面坐标体系中的四个象限内的环廊边缘上均匀等分安装一组水平安装的激光检测仪，组成煤气柜活塞偏移的检测矩阵单元。

2.如权利要求1所述的一种改进型煤气柜的安全检测系统，其特征在于所述的激光检测仪是防爆的；垂直安装激光仪的传感器正对煤气柜的活塞，并带有反光板；水平安装的激光检测仪的传感器正对煤气柜壁。

3.如权利要求1所述的一种改进型煤气柜的安全检测系统，其特征在于所述的检测单元包含煤气柜高度检测、活塞偏移检测和可燃有毒气体检测单元。

4.如权利要求1所述的一种改进型煤气柜的安全检测系统，其特征在于所述的电缆卷筒由卷筒(24)、圆锥体(25)、底板(26)组成，安装在活塞上，电缆卷筒是煤气柜内电缆的收放装置。