專利名稱：一種煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)儀表測控技術(shù)領域，尤其涉及一種煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
冶金行業(yè)煤氣水封主要分兩類:一類為溢流型煤氣水封，該類水封的作用是收集煤氣管道中冷凝水和雜質(zhì)，煤氣冷凝水由煤氣水封的水箱收集，水箱的水滿后通過溢流閥排放，同時防止煤氣管道內(nèi)的煤氣隨冷凝水向外泄漏；另一類為檢修型煤氣水封，該類水封的作用是當煤氣用戶停止使用煤氣或煤氣設備需要停氣檢修時，切斷煤氣管網(wǎng)與煤氣用戶或設備的煤氣連接。煤氣水封出現(xiàn)煤氣冒頂事故即煤氣泄露事故的原因，通常有如下兩方面:一方面是水箱水位過低，另一方面是煤氣壓力過高。目前只在大型的檢修型水封設玻璃管水位計，通過現(xiàn)場觀察煤氣水封的水位來判斷是出現(xiàn)煤氣泄漏，由于水箱缺水或煤氣壓力過高導致煤氣水封冒頂事故時有發(fā)生。因此，傳統(tǒng)煤氣水封存在如下缺點，第一，工人的勞動強度很大，生產(chǎn)效率很低；第二，不能預警煤氣水封的冒頂事故。一旦煤氣水封缺水而沒有及時檢查出來，或者煤氣冒頂沒有預警和采取相關(guān)措施，就會引起煤氣泄漏區(qū)域的工作人員煤氣中毒，甚至會引起煤氣爆炸事故。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)和方法，能在控制室對煤氣水封運行狀態(tài)進行在線動態(tài)監(jiān)視，特別是對于煤氣壓力異常升高的工況，可以提前預警，避免煤氣水封冒頂事故的發(fā)生。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
一種煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)，包括測量水位的壓力變送器1、水箱2、測量煤氣壓力的壓力變送器3、煤氣管道4、測量水位的壓力變送器I與水箱2側(cè)面的下部連接，所述測量煤氣壓力的壓力變送器3與煤氣管道4連接。其中:所述測量水位的壓力變送器I和測量煤氣壓力的壓力變送器3的測量信號送同一套PLC。所述PLC在線動態(tài)監(jiān)測煤氣水封的水位h和煤氣管道壓力P2，并計算水箱水位產(chǎn)生的靜壓Pl和P2的差壓值，判斷該差壓值是否小于此時煤氣管道壓力P2對應的煤氣水封擊穿值Λ P，當所述差壓值小于所述擊穿值時，發(fā)出煤氣水封冒頂預警信號。所述煤氣水封的水位h，計算公式為: h=Pl/(5 y)；
其中，Pl為水箱水位產(chǎn)生的靜壓；Y為水的密度；δ為單位換算系數(shù)。一種基于所述煤氣水封冒頂預警的報警方法，包括如下步驟:
Α、將測量水位的壓力變送器I與水箱2側(cè)面的下部連接，將測量煤氣壓力的壓力變送器3與煤氣管道4相連；
B、利用PLC在線動態(tài)監(jiān)測煤氣水封的水位h和煤氣管道壓力P2，并計算水箱水位產(chǎn)生的靜壓Pl和P2的差壓值；
C、判斷所述差壓值是否小于此時煤氣管道壓力P2對應的煤氣水封擊穿值ΛP，當所述差壓值小于所述擊穿值時，發(fā)出煤氣水封冒頂預警信號。其中:所述煤氣水封的水位h的計算公式為:h=Pl/( δ Y ) ；P1為水箱水位產(chǎn)生的靜壓；Y為水的密度；δ為單位換算系數(shù)。本發(fā)明所提供的煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)及其方法，具有以下優(yōu)點:
I)利用本發(fā)明可以對煤氣水封運行狀況進行在線動態(tài)監(jiān)控，具有安裝簡單方便，操作安全可靠，檢測及時準確等優(yōu)點。2)利用本發(fā)明可·以對煤氣壓力異常升高可能產(chǎn)生煤氣水封冒頂事故進行預警，對冶金企業(yè)降低安全事故發(fā)生率和提高生產(chǎn)率能起到積極作用。3)節(jié)省投資，無需增加太多設備，在傳統(tǒng)煤氣水封上只需要增加一個壓力變送器，就可以實現(xiàn)一種煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)及方法，能降低工人勞動強度和杜絕安全事故的發(fā)生。


圖1為本發(fā)明檢修型煤氣水封一實施例原理 圖2為本發(fā)明溢流型煤氣水封一實施例原理圖。主要部件符號說明
1:測量水位的壓力變送器
2:水箱
3:測量煤氣壓力的壓力變送器
4:煤氣管道
5:電動蝶閥(截止閥)
6:補水閥
7:溢流閥 8:排污閥。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實施例對本發(fā)明的方法作進一步詳細的說明。圖1為本發(fā)明檢修型煤氣水封一實施例原理圖，如圖1所示，其中:測量水位的壓力變送器I與水箱2側(cè)面的下部連接，測量煤氣壓力的壓力變送器3與煤氣管道4連接，測量水位的壓力變送器1、測量煤氣壓力的壓力變送器3的測量信號送同一套PLC。當煤氣用戶或設備需要停氣檢修時，水箱2是裝滿水的，電動蝶閥5、補水閥6、溢流閥7、排污閥8是關(guān)閉的，由于電動蝶閥5不能做到完全密封，必須通過水箱2中的水進行完全密封，水箱2的水位由壓力變送器I測量。Pl=ShY 或 h=Pl/(S Y)
其中:P1為水箱水位產(chǎn)生的靜壓，單位:kPa ;h為水箱水位，單位:m ； Y為水的密度，單位:kg/m3 ； δ 為單位換算系數(shù)，lkgf/m2=0.0l kPa= ImmH2O0為了確保煤氣水封能阻止煤氣管網(wǎng)的煤氣向水封下游管道泄露，水箱2的水位產(chǎn)生靜壓Pl與煤氣管道壓力P2所建立的差壓值必須大于或等于煤氣水封擊穿值Λ P。Ρ1-Ρ2 P
其中:P1為水箱水位產(chǎn)生的靜壓，單位:kPa。P2為煤氣管道壓力，單位:kPa。ΛΡ為煤氣水封擊穿值，單位:kPa。煤氣水封擊穿值與煤氣管道壓力P2有關(guān)，具體實施過程如下:當煤氣管道壓力 P2 ( 3kPa(300 mmH20)時，Λ P 取 1.5 kPa (150mmH20)，但 Pl 術(shù) 2.5kPa (250mmH20)；
當煤氣管道壓力 3kPa(300 mmH20) <P2<10kPa (1000 mmH20)時，ΛΡ 取 0.5XP2;
當煤氣管道壓力 Ρ2 彡 IOkPadOOO mmH20)時，Λ P 取 5kPa (500mmH20)。導致煤氣水封冒頂?shù)囊蛩赝ǔＳ袃蓚€:一是水箱中的水被蒸發(fā)或水箱漏水等原因使水箱水位h=Pl/(S y)下降，二是煤氣管網(wǎng)中煤氣壓力P2過高。因此，通過控制室PLC在線動態(tài)監(jiān)測煤氣水封的水位h=Pl/ (δ y)和煤氣管道壓力Ρ2變化，并計算Pl (Pl=5hy )和P2的差壓值，判斷該差壓值是否小于此時煤氣管道壓力P2對應的煤氣水封擊穿值P1-P2<Λ P，當該差壓值大于或等于擊穿值時，煤氣不可能通過煤氣水封泄露到下游管道，說明煤氣水封工作狀態(tài)正常。而當該差壓值小于擊穿值時，說明煤氣水封工作狀態(tài)異常，有可能出現(xiàn)煤氣水封冒頂事故，PLC發(fā)出煤氣水封冒頂預警信號，通知相關(guān)部門或相關(guān)人員采取相應措施，避免煤氣泄露事故的發(fā)生。圖2為本發(fā)明溢流型煤氣水封一實施例原理圖，包括測量水位的壓力變送器I與水箱2側(cè)面的下部連接，測量煤氣壓力的壓力變送器3與煤氣管道4連接，測量水位的壓力變送器1、測量煤氣壓力的壓力變送器3的測量信號送同一套PLC。當煤氣水封工作時，截止閥5、溢流閥7為打開狀態(tài)，補水閥6、排污閥8為關(guān)閉狀態(tài)，煤氣冷凝水由水箱2收集并通過溢流閥7排出，煤氣水封的水位是滿的，煤氣水封只允許冷凝水通過，不允許煤氣通過煤氣水封向外泄露。通過控制室PLC在線動態(tài)監(jiān)測煤氣水封的水位h=Pl/ (δ y)和煤氣管道壓力P2并計算Pl (Pl= δ h Y )和P2的差壓值，判斷該差壓值是否小于此時煤氣管道壓力P2對應的煤氣水封擊穿值P1-P2 <Δ P，當該差壓值大于或等于擊穿值時，煤氣不可能通過煤氣水封向外泄露，說明煤氣水封工作狀態(tài)正常；當該差壓值小于擊穿值時，說明煤氣水封工作狀態(tài)異常，有可能出現(xiàn)煤氣水封冒頂事故，PLC發(fā)出煤氣水封冒頂預警信號，通知相關(guān)部門或相關(guān)人員采取相應措施，避免煤氣泄露事故的發(fā)生。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)，其特征在于，包括測量水位的壓力變送器(I)、水箱(2)、測量煤氣壓力的壓力變送器(3)、煤氣管道(4)、測量水位的壓力變送器(I)與水箱(2)側(cè)面的下部連接，所述測量煤氣壓力的壓力變送器(3)與煤氣管道(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)，其特征在于，所述測量水位的壓力變送器(I)和測量煤氣壓力大壓力變送器(3)的測量信號送同一套PLC。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC在線動態(tài)監(jiān)測煤氣水封的水位h和煤氣管道壓力P2，并計算水箱水位產(chǎn)生的靜壓Pl和P2的差壓值，判斷該差壓值是否小于此時煤氣管道壓力P2對應的煤氣水封擊穿值Λ P，當所述差壓值小于所述擊穿值時，發(fā)出煤氣水封冒頂預警信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣水封的水位h，計算公式為: h=Pl/(5 y)； 其中，Pl為水箱水位產(chǎn)生的靜壓；Y為水的密度；δ為單位換算系數(shù)。
5.一種基于權(quán)利要求1所述煤氣水封冒頂預警的報警方法，其特征在于，包括如下步驟: Α、將測量水位的壓力變送器(I)與水箱(2)側(cè)面的下部連接，將測量煤氣壓力的壓力變送器(3 )與煤氣管道(4 )相連； B、利用PLC在線動態(tài)監(jiān)測煤氣水封的水位h和煤氣管道壓力P2，并計算水箱水位產(chǎn)生的靜壓Pl和P2的差壓值； C、判斷所述差壓值是否小于此時煤氣管道壓力P2對應的煤氣水封擊穿值ΛP，當所述差壓值小于所述擊穿值時，發(fā)出煤氣水封冒頂預警信號。
6.根據(jù)基于權(quán)利要求5所述煤氣水封冒頂預警的報警方法，其特征在于，所述煤氣水封的水位h的計算公式為:h=Pl/(S y)； 其中，Pi為水箱水位產(chǎn)生的靜壓；Y為水的密度；S為單位換算系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤氣水封冒頂預警系統(tǒng)及其方法，包括一個測量水位的壓力變送器，其與水箱側(cè)面的下部連接，一個測量煤氣壓力的壓力變送器，其與煤氣管道連接；所述測量水位的壓力變送器和測量煤氣壓力的壓力變送器的測量信號均送同一套PLC。以對煤氣水封的運行狀態(tài)進行在線動態(tài)監(jiān)控，特別是能預警煤氣水封冒頂，在水封冒頂事故發(fā)生前發(fā)出報警信號。采用本發(fā)明，能夠有效解決目前煤氣水封運行狀態(tài)沒有在線動態(tài)監(jiān)控、煤氣水封冒頂沒有預警功能等缺點，對冶金企業(yè)降低安全事故發(fā)生率和提高生產(chǎn)率能起到積極作用。
文檔編號F17D5/02GK103148352SQ20131007069
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者陸宏泳 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司