预警装置（精选6篇）
预警装置 篇1
根据近两年国家电网公司安全事故通报统计, 多数误入带电间隔的事故都造成了工作人员死亡的恶性事故。大部分事故是由于工作人员没有正确认识到安全措施的重要性, 或者根本没有采取相关安全技术措施, 从而误入带电间隔, 造成与带电设备的安全距离不足, 最终导致人员触电死亡。误入带电间隔事故的频发说明现有高压开关柜的防误闭锁装置在一定程度上尚不能保障操作安全, 甚至存在致命的安全隐患, 因此, 有待进一步改进。
针对目前操作人员误入带电间隔所引发的事故, 本文提出一种具有报警功能的防误入带电间隔预警装置, 即在高压开关柜操作人员误入带电间隔时, 安装在高压开关柜上的防误闭锁装置能够及时发出明显的告警信号, 从而有效降低事故的发生率。
1 工况及防误闭锁装置现状
1.1 工况分析
当前, 各变电所所用的高压开关柜型号和规格不尽相同, 但原理基本一致。因此, 本文以KYN44-12型开关柜为例进行解析。该类高压开关柜的线路变压器安装于柜体侧下方。设备高压开关柜在不同的运行方式下, 其带电部分也各不相同。我们对不同运行情形下高压开关柜的带电情况以及危险区域进行了标识, 如图1所示。一般开关柜的设置与KYN44-12型开关柜一样, 分为柜体前部 (开关室) 和柜体后部 (电缆室或母线室) 两个作业面。而一般变电所开关室内为多个开关柜一字排开, 但现场只有一个工作负责人, 前、后作业面均有工作时, 很可能无法随时监护另一侧的人员。此时, 防误闭锁装置的告警就显得极其重要。
1.2 防误闭锁装置现状
我们首先对变电所现有防误闭锁装置进行了调研, 整理、归纳结果如表1所示。
由表1可知, 现有的防误闭锁装置或多或少还存在某方面的不足, 且无法发出明显、有效的声光告警。如果作业中出现误入带电间隔的现象, 防误装置能够及时发出声光告警, 就可以在很大限度上避免造成人员触电伤亡事故。
1.3 事故分析
我们对事故中工作人员的角色和工龄进行了统计分析, 结果如图2所示。从图中可以看出, 大部分人员伤亡事故来自设备厂家。设备厂家员工并非专业的检修人员, 对现场设备状态不是十分了解, 安全意识相对薄弱。从工龄与事故的关系图中可以发现, 导致事故频发的工作人员基本为工作能力、工作经验都较好的中青年员工。通过进一步调查, 我们获知, 随着工作技能的提升及工作经验的积累, 员工的自信心也日益增长, 他们相信自己的第一判断, 从而可能导致违章操作。针对这两类最容易发生事故的情形, 我们研发了一种能够起到预警作用的防误入带电间隔预警装置。
2 新型防误入带电间隔预警装置
2.1 设计原理
分析上述调研结果可以看出, 已熟练掌握违章解锁技能的工作人员在精神状态不佳, 且失去监护的情形下, 容易发生违章事故。再加上无法断定设备带电与否, 从而极易发生误入带电间隔违章事故。针对这些问题, 新型防误入带电间隔预警装置应具备以下要素: (1) 带电设备间隔与不带电设备间隔应能明显区分开来。针对不同操作, 工作人员可以一眼认出带电间隔。 (2) 当有人员误入带电间隔违章时, 第一时间报警, 告知违章人员停止继续作业, 等待现场负责人来处理。 (3) 在发生误入带电间隔报警的同时, 工作负责人可以收到讯息前往现场检查、监护。 (4) 无后台解锁程序, 无论是厂家, 还是现场工作人员均无法解除。 (5) 装置应安全、可靠, 不影响原有设备的工作可靠性。
2.2 预警装置组成
系统方案通过声、光辅助告警达到预警目的。将预警装置分为5个模块:信号模块、电源模块、预警模块、区分模块和通知模块, 具体如图3所示。
将设备状况、人员行为等实际信号转化为数字信号, 通过预警系统判别转换, 输出针对工作人员和负责人的信号。下面针对5个模块分别展开说明。
2.2.1 信号模块
该模块是用于采集、判别间隔是否带电的模块, 利用稳定可靠、不影响原有系统的信号源采集相关信息。据调查, 一般变电所均安装有高压带电显示装置传感器, 可靠性强、安全性好。考虑到开关柜内复杂的电磁环境, 可通过高压带电显示装置传感器的低压信号, 输出端子经导线接入预警装置。新增回路与原回路属于并联接线, 互不影响。高压带电显示装置传感器为分相安装, 相应的信号模块也分别对各相信号进行采集, 全面监察间隔的带电情况。
2.2.2 电源模块
该模块是为预警装置提供能源的模块, 能够确保预警装置稳定、有效地工作。根据变电所的实际情况, 电源模块采用外部110 V或220 V直流电源接入。
2.2.3 预警模块
该模块主要针对人员误入带电间隔的行为进行信息采集和反馈。预警时间应该在误入带电间隔后, 即当人员误入带电间隔时, 预警系统发出告警信号, 提醒违章人员此间隔是带电间隔。
该模块可以选择安装于柜外部分和柜内部分。柜外部分主要针对误入后违章前的预警, 柜内部分主要针对违章后, 做到双层保险。柜体的打开应遵循“先主门, 后副门”的原则, 柜内的预警部分可选择安装在主门上。
主要设备可选择红外传感器或者位置传感器。当主门动作时, 安装在上面的传感器接收到变化的传感信号, 可立刻发出声光信号进行预警。
2.2.4 区分模块
该模块主要用于区分带电间隔和无电间隔, 通过特定颜色的灯光, 反映当前该间隔的运行状态。根据调查统计, 红色更具穿透效果, 有强烈的心理暗示, 而无色灯对人的感官刺激最小, 因此, 带电间隔使用红色灯光, 不带电间隔使用无色灯光, 即灯不亮。在间隔正常运行和间隔不带电的情况下, 该模块的灯处于不亮的状态。只有当间隔带电且有人进入时, 显示红色灯光, 以示提醒。另外, 该模块不应设置后台解锁程序, 无论是厂家, 还是现场工作人员, 均无法解除。
2.2.5 通知模块
该模块通过音频信号将工作人员误入带电间隔的信号转化成音频通知相关人员。
3 结束语
本文分析了当前变电所误入带电间隔事故频发的现状, 并针对当前市场上的防误闭锁装置的不足设计了一种新型防误入带电间隔的预警装置。希望通过本预警装置的应用, 降低人身伤亡事故的发生率。
摘要：当前, 变电所高压开关柜内含各种电力设备及仪器, 应用极其广泛。由于设备运行状态不同, 内部电力环境异常复杂。因此, 高压开关柜上用于防止误入带电间隔的防误闭锁装置至关重要, 它直接关系到操作人员的人身安全。为了进一步提高防误闭锁装置的可靠性, 根据现场实际情况设计了一种新型防误入带电间隔预警装置。该装置可靠性高, 可以有效减少误入高压开关柜带电间隔的事故发生。
关键词：高压开关柜,带电间隔,预警装置,用电安全
参考文献
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预警装置 篇2
1 现阶段我国预警及控制技术研究的不足
自上世纪80年代以来,我国在安全生产上引进了大量国外先进的科学技术和管理方法,相继对危险化学品特别是石油化工企业生产风险分析及风险评价方法、其监控技术研究、其非正常工况下监控预警系统及其生产事故防范技术进行了研究,并取得了一系列技术成果,但由于我国安全生产科技基础薄弱,信息化程度低、缺乏数据库支持等原因,所研究成果与国外相比仍有较大的差距[3,4,5,6],主要表现在:
(1)石油化工装置风险识别、评价与灾害类型的研究不深入、不系统,有不适应国内生产实际的情况,风险评价结果对企业安全管理指导有限。
(2)石油化工装置关键部位监控模式的研究随着信息化和计算机技术发展取得了长足的发展。但仍然受到了一些固有因素的限制,导致整个系统安全性、针对性和实用性的降低。
(3)石油化工装置监控预警系统研究是一项关系到社会安定和经济建设的大事,是当今国内安全科学领域内十分前沿、难度大的安全课题,这在我国尚处于起步阶段,需要从事安全科学研究的科技工作者艰巨探索。
(4)石油化工装置应急处置平台研究不足,企业在风险管理和控制方面主要表现为事故发生后的应急救援,轻视事故预防,过于强调主观因素对系统的影响。国外对危险化学品生产非正常工况预警监控及防范技术研究较早,信息化程度高,在上述几个方面都领先于国内。
有些生产事故产生了安全与环境的一系列连锁效应,所造成的损失及在国内、国际上产生的严重影响再次暴露了危险化学品生产企业在安全生产隐患的预防、预警和处理上依然存在着疏漏,并给全行业的生产安全敲响了警钟,使危险化学品生产装置非正常工况安全预警及防范技术的研究提上了日程[6,7,8,9,10]。
2 丙烯腈装置安全预警模型
目前,全球95%以上的丙烯腈装置采用BP公司研发的丙烯氨氧化法技术,以丙烯、氨和空气为原料,生产丙烯腈产品,同时副产稀硫铵、乙腈和氢氰酸产品。安全预警系统独立于生产控制(DCS)但安全性高于DCS,其建立在DCS基础上,通过对关键参数进行多方位的综合分析,实时扑捉过程存在的异常现象。出现过程、环境异常时,预警系统分析确定相应的标准化处置程序和措施,提示员工进行处置或直接向DCS发出连锁命令,以使现场生产不进入危险状态,从而保护现场设备、人员的安全。安全预警系统运行时,无需人为干预,正常生产时也不干预正常生产控制。
2.1 预警目标
在丙烯腈装置安全监测预警系统建设方面,需要首先对丙烯腈装置安全风险评价,确定重点部位和安全控制的基本要求、确定影响装置安全运行的关键参数,从而建立安全预警系统的预警目标。
丙烯腈装置主要包括反应、分离和储存三个主要单元。反应单元的核心设备为反应器,其原料:丙烯、氨、空气具有形成爆炸性混合物的基础条件,丙烯氨氧化为强放热反应,当工艺控制失灵,参加反应的气体比例达到爆炸极限范围或床层温度失控时,由床温即可引爆或引燃;开、停工过程中由于系统内的氮气置换不彻底,点火时易造成反应器内的可燃气体爆鸣。因此,反应单元的预警目标选定为:反应器床层温度:受进料量、进料比例和产生蒸汽量等多重影响,一旦失控将极易发生火灾爆炸事故。反应器尾氧含量:反应器尾氧含量过高,会引起丙烯在反应器内爆炸的风险;反应器尾氧含量过低,会使催化剂因缺氧失活。急冷塔下段温度:急冷塔下段温度过高,会产生有机物在急冷塔内燃烧的风险。
同样也可决定分离与储存单元关键参数(安全预警目标)。
2.2 偏差分析
偏差分析是在确定关键参数后,利用危险和可操作性研究(HAZOP),结合工艺过程和设备状况,分析关键参数发生偏差时的后果、引发原因、相关参数及处置措施,从而建立关键参数(预警目标)和相关参数的关联分析,基于HAZOP的丙烯腈装置的预警目标偏差分析见表1(示意)。
2.3 参数敏感度分析
在进行偏差分析的基础上,从DCS历史记录中获取一个历史周期(如1个月)的关键参数和关联参数历史数据,形成统计分析样本,利用统计学原理和方法分析确定关联参数对安全预警目标影响规律和敏感度,在进行安全预警趋势分析上加以引用。
2.4 标准化处置规程
对偏差分析确定的调整方案,根据操作规程和处置程序要求,细化作业和处置步骤和方法,形成标准化的处置规程。如丙烯进料压力不稳定的调节方法:①[M]-联系仪表检查PIC-1113是否正常;②(P)-检查V-107内残液是否过多;③[P]-检查E-104液位指示是否正常④[M]-联系仪表,校验丙烯球罐液位计。
3 丙烯腈装置安全预警系统建立
安全预警系统是应用控制论、信息论的原理和方法,结合自动检测与传感器技术、计算机仿真、计算机通信等现代高新技术,对危险源对象的安全状况进行实时监控、预警,严密监视那些可能使危险源对象的安全状况向事故临界状态转化的各种参数的变化趋势,及时给出预警信息或应急控制指令,把事故隐患消灭在萌芽状态。
3.1 安全预警系统网络结构
该炼化企业丙烯腈装置生产控制系统集散型控制系统(DCS)采用横河-西仪公司的CS-3000,包括4个操作站(其中1个为工程师站)、1个控制站,控制器和操作站的CPU运行负荷不超过60%。
本安全预警系统现场网络结构见图1。首先和CS-3000并列设置1台横河OPC Severe,为了不影响生产控制系统的工作,安全预警系统的服务器、工作站及横河OPC Severe又单独组网,安全预警系统通过横河OPC Severe采集现场数据。
3.2 OPC server通讯系统模块
OPC全称是OLE for Process Control,它是基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去,为了存取现场设备的数据信息,每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多,且产品的不断升级,往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要,系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下,OPC标准应运而生,OPC标准以微软公司的OLE技术为基础,通过建立一套标准的OLE/COM接口完成的,见图2示意。
本预警系统首先通过应用横河OPC Severe,完成对DCS(CS-3000)的数据通讯。然后在Visual C++6.0环境下,采用OPC/COM接口,开发一套OPC CItem程序,建立和OPCServer的连接,实时采集现场丙烯腈装置操作参数,为系统的安全预警分析提供数据基础。
3.3 安全预警分析程序和方法
丙烯腈装置安全预警系统是在前述安全预警模型建立的基础上,其安全预警分析程序和方法见图3。
(1)通过开发OPC通讯接口,实时采集现场DCS中预警目标和关联参数的动态信息。
(2)设定预警分析限值。为了加强预警分析针对性,减少预警分析负荷。系统在预警目标监控现有标准的基础上,设置安全预警分析限值(如反应器温度的监控标准为:410～465℃,安全预警分析限值为:420～450℃),若预警目标在预警限值内的,则认为该预警目标属于正常操作范围,系统不进行任何分析,一旦溢出安全预警分析限值,则适时启动安全预警分析。
(3)进行趋势预测分析。对溢出安全预警分析极限的预警目标进行预警分析,确定预警目标和关联参数近期变化趋势,预测预警目标溢出监控标准的时间,找出导致预警目标溢出的关联参数及异常原因,进行预警发布。
(4)确定标准化处置方案。经趋势比较及敏感性分析逐一确定相关的处置措施,形成处置措施的综合列表,然后对处置措施列表进行合理性分析,踢出相互矛盾的技术措施,形成处置当前问题的最佳技术措施。
(5)处置方案处理。形成的标准化处置方案可通过OPC接口输出到现场DCS操作窗口,提示员工及时进行处理。
3.4 生产安全事故应急
丙烯腈装置涉及丙烯腈、液氨、氰氟酸等高毒物质,一旦发生刺漏事故将造成较大范围的污染,本预警系统在现有安全预警分析的基础上,研究事故危害后果模型,依据标准应急处置程序开发的应急预案自动生成程序的开发和研究,建立丙烯腈装置应急处置平台的。
3.5 辅助功能模块
安全预警系统主要辅助功能:(1)在流程图显示预警目标和关联参数的实时值与状态;(2)操作参数基本信息、当前状态和预警信息列表显示;(3)预警目标、关联参数列表近期实时曲线显示;(4)预警目标、关联参数及标准化操作规程等基础信息维护;(5)设备管理、数据归档记录和系统日志等功能,记录故障及停机时间等。
5 结论
研究开展了丙烯腈装置的风险分析与安全评价,在对装置的危险性类别识别及重点监控部位进行辨识的基础上,确定丙烯腈装置安全预警目标及关联参数,建立了基于实时监控数据的丙烯腈装置预警模型[11,12]。采用OPC通讯技术,对实时监测数据进行经验阈值比较和趋势预测分析,然后提出相关控制标准处置措施,可为操作人员非正常工况下的应急控制提供参考。
研究遵循功能安全的设计理念,将预警系统和控制系统相结合并应用于丙烯腈装置安全生产工作的实际需要中,实现实时监控预警和安全管理,可使得操作员工及相关的监管部门及时、准确地掌握生产装置当前状态,出现非正常工作状态时能及时分析出原因并形成正确的处置措施,提高员工处置非正常工况的处置能力和效率。所开发的系统能很好地满足安全监控系统建设的相关规范和标准的要求,实现丙烯腈装置信息查询、安全状态监测、预警响应处理、装置优化管理等功能。
摘要：丙烯腈生产装置危险性极高,其主要设备大部分为压力容器、压力管道;其原料、中间产物、产品、副产品理化性质复杂,具有易燃、易爆、剧毒的特点。为提高丙烯腈生产企业管理水平,实现丙烯腈生产的远程监控、实时预警、过程控制和应急控制,为装置处于非正常工况下快速有序地实施风险控制,降低事故危害,减少事故损失提供技术支持,达到丙烯腈装置安全平稳生产的目的。在对某炼化企业丙烯腈生产装置风险分析的基础上,确定需监控的重点设备和关键参数,通过OPC通讯技术实时采集DCS操作参数数据并进行多参数趋势预警分析,建立起丙烯腈装置非正常工况下安全预警系统。系统主要包括关键参数安全预警分析、偏差标准操作处置程序、突发事件的应急评估、相关辅助信息等技术内容,涵盖安全保障的预防、预警、应急和处置的各个环节,实现了多参数实时监控、自动预警和应急辅助决策。
关键词：丙烯腈装置,风险分析,非正常工况,安全预警,OPC通讯技术,控制技术
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预警装置 篇3
一、系统整体设计
电气火灾预警装置主要包括以下几部分:红外传感器、单片机模块、放大滤波电路、上位机以及RS-485网络等。电气火灾预警装置的整体结构示意图详见下图所示。
在电气火灾预警装置中, 强度较低的电压信号可以通过红外温度传感器完成输出, 借助放大滤波传输到单片机;单片机的主要作用是完成十二位A/D转换, 处理并保存相关数据, 最终借助RS-485网络将相关数据传输到上位机;上位机的主要作用是分析并展示所接收到的相关数据, 提供历史数据查询服务, 除此之外, 还负责远程监控检测装置, 并对相关参数进行调整。
二、硬件设计方案
本次系统的硬件主要包括微处理器模块、射频收发模块、存储模块、传感器模块、天线以及电源管理模块。微处理器模块主要采用MSP430F149低功耗微处理器芯片, 该模块的主要负责将采集的数据进行处理, 并且对整个系统的功耗以及任务进行控制和管理。而射频部分采用的是TI的CC2420芯片, 为了有效地控制功耗, FLASH存储也选用低功耗产品。传感器部分根据实际需求的不同可以选用温度、压力、流量等具体的传感器, 对于一些非电量的信号, 可能还需要经过电压变换模块转化为模拟信号。笔者在本次的设计之中, 综合考虑了总体的成本以及系统的性能需求, 通过考虑, 拟采用MSP430F149单片机作为本次设计的ZigBee节点中心。MSP430F149单片机能够满足在恶劣的环境下的数据采集和处理的需求, 同时具备较强的节能能力, 其具体的功耗参数为:工作电压1.8~3.6V、在2.2V的供电条件下能够在7 A的工作电流下稳定运行在32KHz的工作频率。
本次构件的系统的射频信号经由天线向CC2420芯片传输。低噪声放大器 (Low Noise Amplifier, LNA) 在接收到相关的信号之后, 将其转化为2MHz中频, 使其形成同向分量以及正交分量两路中频信号。随后, 对这两路中频信号进行滤波以及放大处理, 再从模拟信号转化为数字信号。然后对其进行最终信道的选择以及控制增益等处理。为了确保存储模块部分能够满足系统的实际需求, 不能够仅仅依靠Atmega128L内部Flash模块, 还需要串行一个外部Flash模块, 并且借助该模块类似实现掉电保护功能。借助于SPI总线将外部Flash模块与Atmega128L相连接。在工作过程中, 以Atmega128L内部存储为主模式, 而外部Flash模块AT45DB041B为从模式。A/D数模转换部分, 采用的是11通道12位高速的TLC2543转换芯片, 该芯片与单片机之间的通信是通过串口通信的方式来完成的, 通过4条信号线的连接就能够实现通信的需求。这4条信号线分别是片选信号CS、时钟信号CLK、数据移出Dout、数据移入Din。在单片机的显示装置部分, 本次的设计采用的是4个共阳数码管, 对于段选数据线以及单片机采用一组I/O端口对其进行连接, 而对于位选数据线, 则经过ULN2003A驱动芯片和单片一组I/O端口进行连接。显示控制部分, 选用循环扫描的方式逐一点亮数码管, 然后进行高速的切换, 利用人体的视觉暂留特性, 使其看上去是4根共阳数码管在同时稳定的显示。
本设计方案选择的是以温差电效应为依据的热电堆型红外温度传感器, 通过非接触方式进行温度测定, 简单地说, 如果物体不同两点间温度有异, 便会产生电压, 即温度差函数, 输出电压用U0表示, 相应公式为:
在上述公式中, T0表示被测物体温度, Ta表示热电堆传感器自身温度, 表示被测物体发射率, C则为与传感器结构相关的常数。
本方案选择放大性能较为优越的AD623放大器, 电路详见下图所示。
通过调整Rg即可改变放大器放大倍数, 借助放大器可以将热电堆较弱的电压信号转换为1至3伏的电压信号, 为单片机处理提供便利。
单片机模块的M C U是含有十二位A/D的MSP430F149, 能够完成模拟信号向数字信号的转换。数字信号经过单片机的处理之后会在液晶上予以显示, 并被保存在EEPROM中。在物体温度达到预警值的情况下, 预警模块即被启动, 并借助RS-485网络传输到上位机。单片机结构详见下图所示。
三、软件设计方案
利用C语言编写单片机程序。借助多次平均法进行A/D转换, 可以确保所得到的数据的稳定性及平滑性。在采集到32次数据的基础上进行平均处理。在进行数据采集时, 单片机处于低功耗状态, 可由中断程序唤醒, 进而实现系统低功耗。报警部分的C语言程序如下所示:
借助电气火灾预警装置可以及时发现火灾, 采取有效应对措施。电气火灾预警装置可以再很大程度上避免电气火灾, 为电力系统运行的稳定性及安全性提供有力保障。
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预警装置 篇4
关键词：滑坡灾害,监测预警,电磁开关,设计与实现
1 概述
滑坡是指斜坡体上的部分岩土体, 在重力的作用下, 沿其坡体内的一个或多个软弱面 (带) 向下产生整体滑移且以水平位移为主的地质现象。滑坡灾害的发生, 常给当地居民生产、生活、工程建设和自然环境等造成严重的破坏和损失。
在我国广大山区中, 地形条件困难, 居住环境恶劣, 不少居民房屋依山伴崖而建, 由于地质结构复杂, 在自然风化、大量降雨等极端气候, 以及人为破坏的情况下, 山体滑坡灾害频发, 常造成居民房屋倒塌甚至人员伤亡的事故。因此, 山区居民房前屋后的山体滑坡灾害监测预警工作非常重要。
滑坡监测工作主要包括:监测斜坡体上地表裂缝的发生、发展和分布规律, 监测斜坡岩土体松弛、坍塌、沉降、隆起等活动现象;监测地面、地下变形和位移大小, 监测斜坡体内地下水水位、水量、水化学特征变化;监测各种建筑物变形和破坏;监测大气降雨及环境条件变化等。通过研究分析上述监测成果数据及相关资料, 为滑坡灾害做出准确可靠的预警和预防提供科学依据。
滑坡监测预警一般是以斜坡变形和位移监测为主, 常用的有地表裂缝简易监测法、坡体位移专业仪器监测法、全球定位系统自动监测法等。其中, 简易监测法数据相对粗糙, 监点离散, 布控范围受限;专业仪器监测法的操控技术要求较高, 监测成本也相对较高;全球定位等自动监测预警系统则更为昂贵。
由于山区居民房前屋后的山体滑坡灾害范围分布较广, 隐蔽性较强, 且灾害点数量较大, 如采用专业的滑坡灾害监测预警系统, 因其成本投入较高、系统结构复杂和需要专业人员管理维护等因素, 要全部实现安全监控覆盖几乎没有可能, 在广大的山区民居周边势必存在较为严重的山体滑坡灾害风险。因此, 有必要开展适用于山区民居山体滑坡灾害监测预警技术的研究与应用。
作者基于电磁开关的工作原理提出了一种简易的滑坡灾害监测预警方法, 其结构简单、成本低廉、直观可靠、便于推广, 并且具有较好的社会效益和实用价值。
2 电磁开关的原理和功能
电磁开关在各行业有广泛的应用, 最常见的是工业领域的接触器。
电磁开关, 顾名思义就是用电磁铁控制的开关, 也就是电磁铁与开关的结合体。当电磁铁线圈通电后产生电磁吸力, 活动铁芯推或拉动开关触点闭合, 从而接通所控制电路。电磁开关的工作原理如图1 所示。
电磁开关的动作虽然是断开或闭合, 但它的作用却不是普通开关所能替代的。用电磁开关和其它控制元件配合使用可以实现远程管制、自动控制、简单的逻辑控制, 并且可以实现利用低电压和低电流控制高电压和高电流, 从而在运行安全和设备耗能方有都可以最大限度地满足滑坡灾害监测预警的需求。
3 滑坡灾害监测预警解决方案
文章要解决的技术问题在于克服滑坡灾害监测预警技术当前存在的不足或盲区, 而提出适用于山区民居山体滑坡灾害的一种简易监测预警装置, 即在边坡或滑坡体中布设滑坡监控导线, 且用电磁开关控制滑坡监控回路和报警回路, 一旦发生滑坡, 则将破坏剪断滑坡监控导线, 滑坡监控回路断开, 接通报警回路, 触发报警器进行滑坡预警。
为解决上述技术问题, 作者设计了一种简易滑坡灾害监测预警方案, 如图2 所示, 包括:电源、电源开关、报警器、两受控触点、电磁开关以及滑坡监控导线。所述两受控触点受所述电磁开关的通或断而断开或吸合, 所述滑坡监控导线预埋在边坡或滑坡体中, 所述滑坡监控导线与所述电源、所述电源开关和所述电磁开关构成滑坡监控回路, 所述电源、所述电源开关、所述报警器和所述两受控触点构成报警回路。
当边坡体未发生滑坡时, 所述滑坡监控回路正常工作, 所述电磁开关吸合, 使得所述两受控触点断开, 将所述报警回路切断;当边坡体发生滑坡时, 所述滑坡监控导线受滑坡体牵拉或推压而断开, 所述滑坡监控回路切断, 使所述电磁开关断开, 进而触发所述两受控触点吸合, 接通所述报警回路, 触发报警器报警。
4山体滑坡灾害简易监测预警装置
作者试验组装了一种滑坡灾害简易监测预警装置, 用以验证山体滑坡灾害监测报警解决方案的可行性和有效性。该试验装置包括:电源、电磁开关、发光二极管、单刀开关 (模拟滑坡滑动拉断监控导线) 以及外接报警喇叭等, 如图3 所示。
滑坡监控导线预埋在坡体中, 滑坡监控导线与干电池、电磁开关、正常监控触点和发光二极管 (绿灯) 构成滑坡监控回路;蓄电池、报警器、滑坡报警触点和发光二极管 (红灯) 构成报警回路;单刀开关模拟滑坡断线。
当边坡体未发生滑坡时, 滑坡监控回路正常工作, 电磁开关吸合, 使得受控触点断开, 即将报警回路切断, 此时绿灯亮起, 表示边坡安全;当边坡体发生滑坡时, 滑坡监控导线受滑坡体牵拉而断开, 滑坡监控回路切断, 使电磁开关断开, 进而触发受控触点吸合, 接通报警回路, 此时红灯亮起, 并触发外接报警器报警, 警示可能要产生山体滑坡灾害, 应紧急避险或启动防灾减灾应急预案。
文章设计的山体滑坡灾害简易监测报警装置, 结构简单、报警可靠、使用方便, 可有效防止或减轻人员伤亡和财产损失, 适合在山区居民房前屋后的山体滑坡减灾防灾工作中使用。
5 结束语
与现有技术相比, 文章设计的监测报警装置的优点和积极效果在于:滑坡监控导线与电源、电磁开关构成滑坡监控回路, 滑坡监控导线埋置于边坡或滑坡体内 (浅表层) , 一旦发生滑坡灾害, 其监控导线必然被牵拉或推压断裂, 即正常滑坡监控回路被破坏断开, 且不可逆, 确保绝无漏报;电源、电源开关、报警器和受控触点构成报警回路, 当边坡体破坏产生滑坡时, 滑坡监控回路被切断, 使电磁开关断开, 进而触发两受控触点吸合, 接通报警回路, 触发报警器, 确保即时和可靠报警。该装置结构简单, 安装方便, 成本低廉, 易于维护, 特别适合在山区居民房前屋后的山体滑坡减灾防灾工作中使用。
通过试验研究与初步应用表明, 该装置可以解决当前山区滑坡灾害监测覆盖面严重不足的问题, 避免山体滑坡灾害隐患监控存在盲区。
该滑坡灾害简易监测预警装置经过产品化生产和环保与节能等功能完善后, 将具有广泛的推广应用前景。
参考文献
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[4]孙怀军, 张永波.滑坡预测预报的现状和发展趋势[J].太原理工大学学报, 2001, 32 (6) :636.
预警装置 篇5
氧化锌避雷器是一种在电力系统中得到广泛应用的过电压保护器件。由于氧化锌避雷器长期工作于露天环境下的高压线路上, 容易产生失效和误动作, 从而威胁其它电气设备的安全运行。对氧化锌避雷器的定期检查和维护, 是采用离线方式, 操作专用的检测仪, 判断氧化锌避雷器的性能好坏。这一方法不仅带来繁重的劳动量, 而且依据安装使用时间的检查规则也不科学。
氧化性避雷器的失效与其经历的累积雷击能量的大小强相关[1], 与其安装使用的时间弱相关。本文设计了一种在线装置, 通过检测和估算氧化锌避雷器经历的雷击能量, 累积雷击能量并与先验获得的失效阈值相比较, 当累积的雷击能量达到阈值时, 即判定避雷器将要失效, 预警装置发出预警信息, 启动避雷器的更换和维护工作。
2 雷击能量估算
雷击脉冲的捕获和能量估计原理, 可以用RC回路来比拟说明。当雷击发生时, 假设互感器二次线圈测得的电流脉冲有能量E如式 (1) 所示, 电容捕获雷击脉冲能量, 以电压为U0的内电场形式存在如式 (2) 所示;当脉冲过后, 能量泄放电流i如式 (3) 所示, 检测此泄放电流, 然后按照式 (4) 可以估算出脉冲能量。
由于互感器一次线圈和二次线圈之间的电流关系是线性, 实际氧化锌避雷器承受的雷击能量应该与式 (4) 的计算结果之间存在一个当量关系。这个当量关系可以在离线进行的雷击试验台上, 统计某型号的避雷器的失效雷击效应时, 通过回归计算的方法得到, 同时得到一个用于在线预警的阈值。
3 在线预警装置的设计
3.1 雷击能量检测、转换和计量
由于雷击电流的不可预计的大电流, 如图1所示, 电流互感器宜采用空心线圈才会在大电流时出现磁饱和;让泄放电流导体穿过空心线圈电流互感器, 当雷击电流经过泄放导体时, 互感器二次侧获得脉冲电流, 此脉冲电流对雷击能量吸收回路的电容器吸收, 然后按照时间常数对电阻放电, 并在4倍时间常数时结束。放电期间通过采集放电电阻上的电压值, 可以计算出相应的电流值。
3.2 在线预警装置的电源设计
由于雷电时的电网过电压, 和复杂强大的电磁干扰, 一般的电压源型电源将引入很大的测量噪声, 因此合理的电源设计是利用电流互感器实现一个电流源型的电源如图1所示。采用电流互感器供电的直流电源, 变电站操作电源的应用中常采用铁磁谐振交流稳压器。由于电磁谐振交流稳压器的电感要求, 会导致电源的体积和重量很大, 不适合一个微功率的在线电子装置应用。为解决上述问题, 为预警装置设计了一个全电子器件的并联稳压电路。该并联稳压电路用电子元件实现了与铁磁谐振稳压器等效的直流稳压输出。为了保证供电的可靠性, 可以设置完全相同的两路互感器和稳压电路在输出端并联。并联稳压电路的原理是, R1, R2构成检测支路, 当负载侧的电压低于设定的阈值时, 调整开关断开、电流源向负载侧供电;当负载侧电压高于设定的阈值时, 调整开关导通, 电流源在电源侧断路形成闭合回路。为满足不同检测方案的电压需求, 可以在负载侧设置相应的DC-DC变换器。随着负载侧功率消耗的变化, 并联调整开关的占空比会自动变化。
3.3 在线预警装置的功能设计
(1) 具有RS-485通讯接口, 将预警信号向外传输; (2) 具有I2RAM在掉电时存储历史数据记录; (3) 具有键盘显示器接口, 作为阈值设定和现场检修时的查看; (4) 单片机核心应该做电磁屏蔽设计。
4 结论
(1) 本文提出了一种估计氧化锌避雷器所承受的雷击能量大小的方法, 阐述了氧化锌避雷器的失效与其所承受的累积雷击能量之间的关系;设计了一种通过检测和累积避雷器的雷击能量预测避雷器失效的在线装置;设计了该在线预警装置的功能及实现该功能的技术手段; (2) 本文提出的思路和方法在某型智能防雷漏电断路器上的应用, 收到了预期的效果, 证明了本文设计的正确性和有效性; (3) 当雷击发生的时间间隔小于4倍的RC时间常数时, 虽然波形会出现重叠, 但是在系统为线性的假设为真时, 并不影响能量雷击的计算; (4) 上述氧化锌避雷器的在线预警装置的设计思路, 很可能会指导电力企业, 彻底改变氧化锌避雷器的应用管理, 也可能引发避雷器生产厂家主动做避雷器和预警装置的一体化设计, 从而出现“智能避雷器”。
摘要：本文提出了一种估计氧化锌避雷器所承受的雷击能量大小的方法, 阐述了氧化锌避雷器的失效与其所承受的累积雷击能量之间的关系;设计了一种通过检测和累积避雷器的雷击能量预测避雷器失效的在线装置;设计了该在线预警装置的功能及实现该功能的技术手段。
关键词：雷击,预警装置,避雷器
参考文献
[1]林维勇.从保护范围及耐雷击能量评价半导体消雷装置[J].电网技术, 1997.
[2]建筑物防雷设计规范, GB50057-94.
[3]李卫东.对氧化锌避雷器报警电流参考标准值的建议[J].高压电器, 2003.
预警装置 篇6
1 冷却换热器泄漏对循环水系统的危害
冷却器泄漏严重将污染循环水。循环水是可利用资源, 一旦被污染, 又得不到及时处理, 水质将发生变化, 将给循环水系统造成较大的危害。泄漏时间越长, 对循环水系统的危害就越严重, 同时泄漏介质及其变性物质将分解形成生物黏泥, 生物黏泥附着的地方很容易发生垢下腐蚀和点蚀, 造成其他水冷器的泄漏。随之而来的是循环水系统要用大量新鲜水置换, 造成水资源的严重浪费[1]。
因此, 做好循环水系统的管理, 尽早发现物料泄漏征兆, 尽快找出漏点并及时将泄漏的冷却器从系统中隔离出来, 是保证循环水质的一个重要手段, 以此达到节能减排的目的。
2 查找漏点方法的比较
装置发生泄漏后, 首先应找出泄漏的冷却器, 及时从系统中隔离出来, 因此查漏的手段是否健全、快速、有效是关键[2]。
一般查找漏点方法有pH值监测、油含量监测、COD监测、黏泥监测箱存集气体监测等方法, 都需要大量的人员及时自检自查, 带有严重的滞后性。这些监测手段需要复杂的操作, 费用也高, 却不能及时发现泄漏点位置, 不利于检修维护, 而且加大了维修成本和检修维护工作量。
冷却换热器泄漏预警发射器安装简单, 只需安装在换热器水介质出口管上, 占地面积小, 投资成本低, 使用和操作十分方便。冷却换热器泄漏预警发射器发生堵塞时, 可关闭进口球阀, 打开排污阀, 排除预警器内部污水, 然后打开尾部盖板, 抽出过滤网进行人工清洗;也可以打开球阀、排污阀利用循环水压力进行清洗。检修维护极其方便, 省工省时, 灵敏度高, 它还有防爆、防冻等措施, 故安全性能好, 最重要的是能准确无误、快速地判断出漏点的位置。
3 泄漏预警发射器的结构原理和用途
冷却换热器泄漏预警发射器由三部分组成 (图1) 。第一部分是特制油水分离仓, 分离后的油水在瞬时各自返回到冷却器出水口管道里再回到循环水系统。第二部分是无线信号发射器及信号接收器, 信号发射器安装在后仓上部, 信号接收器安装在控制室内。工作中冷却器、换热器处于预警系统监视之下, 瞬时泄漏、瞬时报警, 集机械、电子为一体。第三部分是防冻壳体, 外部是防冻壳, 里层是10 cm防冻层。
冷却换热器泄漏预警发射器的使用和操作十分简单, 只需将预警发射器的法兰与冷却器的出水管的侧面法兰连接即可, 设备处于水平位置, 连接时采样口与冷却器出水管为逆流方向, 球阀与排污阀在下方, 冷却换热器投用10 min左右打开预警发射器的进水阀、排污阀, 2 min后关闭排污阀, 然后打开人工采样阀 (也可作为辅助检查判断冷却器是否泄漏) , 排除内部空气, 再关闭采样阀, 最后投用信号预警发射器, 开启信号接收器。
安装冷却换热器泄漏预警发射器能够克服很多缺陷。一旦冷却器发生油及有机物泄漏, 报警浓度值满足10～100 mg/L以上时, 预警发射器瞬时发出信号, 信号接收器瞬时报警, 为检修工作提供了充足的时间, 不影响生产及水质, 安全可靠。
冷却换热器泄漏预警发射器主要用于石油化工系统的冷却器、换热器及其他有机、无机溶液设备, 一旦发生泄漏能及时预警。冷却换热器泄漏预警发射器的主要特点是结构组成简单、适应范围广、安全性能好、使用维护方便、灵敏度高、可操作性强和简单易懂。它还具有防爆、防冻等功能。
4 应用效果
锦西石化分公司在常减压装置的水冷器上安装了泄漏预警发射器, 使用效果良好。
蒸馏车间共有水冷器57台, 现已安装3台, 并制定了水冷器泄漏预警监测台账, 如表1所示。可以借助记录了解水冷器的使用状况, 腐蚀速率、泄漏次数等可作为参考依据。由于投用的较少, 记录不多, 以后54台若全部投用, 台账将更加完善, 便于更好地管理。
当冷却换热器发生泄漏时, 按照以往的经验只能1台接1台地试漏, 甚至甩掉整个水冷系统, 换热效果变差, 使油温过高, 影响装置的正常生产, 而且污染循环水和油品, 带来了很大的检修成本和工作量。水冷器安装泄漏预警发射器不仅消除了人工查漏的弊端, 而且还能准确无误地判断出泄漏的水冷器, 避免了油品混合的污染, 也避免了水质污染后进入整个循环水系统, 大大缩减了检修工作量, 提高了工作效率, 水质得到了及时的治理。
在生产期间减一线后冷器发生泄漏, 当班工作人员及时发现了冷却换热器泄漏预警发射器报警信号, 迅速联系技术人员, 准确无误地甩掉了泄漏的换热器, 及时处理了险情, 保障了水质的安全, 节省了大量新水的置换工作, 也保障了装置的安全生产, 为企业节省了大量的费用。
福建炼化2006年7月安装了32台, 武汉石化2006年5月安装了29台, 岳阳长炼2006年4月安装了20台, 洛阳石化2006年7月安装了28台, 兰州炼化2007年5月安装了38台, 扬子石化2008年7月安装了17台, 泰州石化2009年12月安装了4台。这些装置均运行正常, 效果良好。
5 结论
安装冷却换热器泄漏预警发射器不仅节约了监测成本, 还为单位的生产提供了准确的数据, 消除了人工查漏的弊端。
一旦水冷器发生泄漏, 冷却换热器泄漏预警发射器及时报警, 工作人员能够及时发现漏点并及时处理, 避免了油品混合的污染;及时处理换热器泄漏部位, 避免长时间污染后进入大罐, 污染整个油罐系统;也避免了泄漏后造成水质的大面积、长期的污染, 从而减少水资源浪费, 有利于节能减排, 社会效益和经济效益显著。
摘要：针对冷却换热器泄漏对循环水造成的危害和环境的污染, 着重介绍了几种查找漏点的手段, 特别是冷却换热器泄漏预警发射器的用途和结构原理。通过查找漏点手段之间的对比, 阐述了冷却换热器泄漏预警发射器在炼厂常减压装置冷却换热器上节能减排的应用效果。安装该装置后, 不仅节约了监测成本, 还为生产单位提供了准确的数据, 消除了人工查漏的弊端。
关键词：常减压装置,冷却换热器,泄漏预警,节能减排
参考文献
[1]李文欣.循环水系统介质泄漏及节水减排的有效措施[J].现代商贸工业, 2007 (4) :175.