焦炉中控室迁移技术应用

摘要：随着安全生产标准的不断提高，原焦炉中控室所在区域属煤气区域，不符合当今安全管理规定，为此河钢宣钢焦化厂进行了焦炉中控室的迁移改造，通过加装视频监控装置、控制系统集成改造和网络通信技术的应用，将中控室成功迁移至了安全区域。

关键词：焦炉;中控室;煤气区域;迁移改造

0    引言

河钢宣钢焦化厂现有43孔的6 m焦炉两座和50孔的6 m焦炉两座，每两座焦炉设一个主控室，位于两座焦炉中间台下方，属煤气区域，与焦炉交换机和DCS室相邻。经省市安监部门多次检查，提出根据焦化企业设计规范中“中控室不应设置在煤气区域”的要求，通过对中控室加装通风装置和进行密封处理，仍不能满足安监部门要求，为彻底消除该隐患，公司做出了对焦炉中控室进行迁移改造的决定。

1    改造计划

焦炉中控岗位位于两座焦炉中间台下方，与焦炉交换机和DCS机房相邻，主要负责炉温测调、推焦计划编排、推焦装煤监控记录、煤气废气设备监控巡检、交换设备巡检、生产相关参数（诸如集气管压力、温度，熄焦时间、压力、液位，除尘相关参数等）的监控及调节等工作任务。为达到中控岗位迁移的目的，需实现DCS系统、煤塔秤系统、三车连锁系统、办公网络的信号远程传输，焦炉交换机控制系统人机对话功能以及加装焦炉地下室视频监控设施等，保障岗位迁移后生产参数监控、调节的正常进行和设备运行状况的实时监测。

2    改造实施要点

2.1    系统通信

原中控DCS系统通过双绞线实现工程师站、操作员站和系统CPU的通信，实现焦炉生产参数的监控调节;煤塔秤和三车连锁系统通过厂家特定的串口卡采用RS485和232通信协议，实现主控室与现场设备的通信，起到检测数据上传下载和报警的功能。鉴于光纤通信具有传输信息量大、速度快、性能稳定的优势，通过在新旧中控室敷设60芯单模铠装光纤，并分别加装工业级串口转光纤收发器、单模千兆光纤收发器和2光4电工业交换机，实现电信号和模拟信号与光信号的转换，确保通信数据的传输正常。为保障通信数据传输的稳定和可靠性，现场分别预留串口转光纤收发器和单模千兆光纤收发器各两套，均处于冷备用状态，预留光纤若干，以防故障状态下能起到紧急备用作业的作用。同时通信机柜位置避开变频器等强干扰设备，以免造成对RS485和232模拟信号的干扰。改造后的通信网络如图1所示。

2.2    焦炉交换机控制改造

原焦炉交换机采用PLC加机旁操作台进行控制，交换机根据程序设定控制设备自动运行，无任何交换计时、交换记录和异常报警功能，岗位人员只能通过压力趋势倒推交换间隔和交换时长;异常状态下，需岗位人员到机旁操作台进行故障判断并手动操作使系统恢复正常。现将焦炉交换机各模拟量和开关量接入焦炉DCS系统，淘汰原PLC控制方式，通过重新编程，部分程序梯形图如图2所示，实现人机对话，使各监控数据能直观表现并留存记录数据，有利于焦炉生产的控制和交换机设备运行情况的监控。同时，实现了焦炉交换机远程操作，使操作得以优化。焦炉交换机组态界面如图3所示。

2.3    视频监控

中控室迁移后，为保证焦炉煤气设施设备的安全运行，需加装视频监控实现煤气设施设备关键部位的远程在线实时监测，其中包括焦炉烟道、焦炉地下室、焦炉液压油缸及交换机上下滑块等。同时，考虑煤气区域防爆等级要求和改造施工过程中的种种问题，优先考虑选用POE技术，POE全称Power Over Ethernet，指在现有以太网Cat.5布线基础架构不做任何改动的情况下，为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流电的技术，一方面降低了防爆施工作业的难度，另一方面在确保现有结构化布线安全的同时，保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。针对摄像头在焦炉安装位置分散这一特点，在焦炉机焦侧外部分别安装两台摄像装置和两台配电箱，每台配电箱放置POE交换机和24 V电源模块各1块，为就近摄像装置供电和传输视频信号。各POE交换机分别接入中控DCS室8口交换机，8口交换机接入机框式光电收发器，将电信号转化为光信号传输至新中控室，经光电转换后接入4台硬盘录像机，最终实现视频画面的显示。

2.4    报警监测

原焦炉地下室CO报警系统由现场检测探头和报警控制主机组成，现场共安装检测探头48个，因报警控制主机通道地址数量限制，中控室一共安装主机3台，以满足现场检测探头接入地址需要。报警控制主机只显示实时数据，无数据记录和数据查询功能，且无法直观反映出现场各探頭的安装位置，不具备可编程功能，仅预留一个开关量输出点，不便于与其他报警或通风设备的连锁控制功能的实现。现将各检测探头模拟量信号接入DCS控制系统，编写相应的地下室CO测点位置图（图4）和CO报警数据表（图5），各检测数据在相应位置显示，通过程序编写，实现声光报警功能、数据记录功能和风机连锁启动功能。CO报警检测系统接入DCS系统使其报警、显示更人性化，便于岗位人员的查看和故障处理;检测数据记录功能使得各数据具有历史查询功能，更好地分析数值超标原因;同时接入系统后，借助DCS系统功能，使得CO报警检测系统具备了扩容、可移植、可编程和功能连锁等功能。

3    结语

焦炉中控室迁移安全意义重大，作业人员全部撤离焦炉煤气区域，提高了生产作业的安全系数。同时，通过各类监控数据的集成化，实现了数据管理和数据移植功能，增强了人机对话功能，提高了系统扩容能力，满足了安全生产需要，为焦炉精细化管理奠定了基础。

收稿日期：2020-02-10

作业简介：康玉龙（1987—），男，河北人，工程师，研究方向：电气工程及其自动化。