低濃度瓦斯輸送安全保障系統(2015年)

1、低濃度瓦斯輸送安全保障系統(2015年)第一頁，共48頁。2關于煤礦瓦斯瓦斯對煤礦構成嚴重威脅，預先抽采，可降低煤礦的危險性；全國煤礦瓦斯抽采量巨大，其中至少2/3為甲烷濃度低于30的煤礦低濃度瓦斯。不加以利用，大量能源將白白浪費；低濃度瓦斯為甲烷濃度在8%30%的瓦斯；常溫常壓下瓦斯的爆炸極限范圍為5%15%；發(fā)動機正是利用瓦斯爆炸產生的能量帶動發(fā)電機發(fā)電； 低濃度瓦斯輸送存在一定的爆炸危險性，為了解決這一問題，淄博淄柴新能源有限公司設計開發(fā)了低濃度瓦斯安全輸送保障系統。第二頁，共48頁。3關于低濃度瓦斯輸送安全保障系統功能： 將低濃度瓦斯從輸氣端安全的輸送到用氣端，并保證輸送氣體到品質；涉

2、及到的輸氣端為瓦斯抽排站，涉及到到用氣端為低濃度瓦斯發(fā)電機組。安裝： 直接接在瓦斯抽排站排空口處的三通管口，無需進行管道改造。第三頁，共48頁。4系統簡介 系統組成 低濃度瓦斯輸送安全保障系統主要有：電動放散閥、溢流水封阻火器、濕式放散閥、干式阻火器、籃式過濾器、水霧發(fā)生器、氣液分離器等設備組成。 全程采取多道安全保障措施，其中有阻火、防爆、抑爆三級主要安全措施，分別由單體式水封阻火溢流泄爆裝置、水霧發(fā)生器、阻火器等設備實現。此外還有過濾器、氣液分離器、避雷針、接地系統、放散系統等多級安全輔助系統。主要作用 降低低濃度瓦斯輸送的危險性，防止管道爆炸向輸氣端和用氣端傳播。其中，過濾器和氣液分離器

3、保證低濃度瓦斯達到用氣端的要求；接地、避雷針等幫助輸送管道規(guī)避雷擊、電火花等危險。全面保障輸送安全的同時，確保氣體的使用質量。 第四頁，共48頁。5系統工藝流程圖與系統末端長度小于30m水霧發(fā)生器每隔1520m一個距離抽排站距離不小于10m放水閥每隔一段距離一個第五頁，共48頁。6系統要求該系統必須嚴格按照系統工藝設計流程施工，各系統的組件為必須件，不得刪減；未經淄博淄柴新能源有限公司專門技術培訓、考試合格，任何人不得操作、維修該系統； 本教材所述水質均應達到中水水質標準，或符合以下指標:總堿度450mg/L，PH值范圍在6.58.5，顆粒懸浮物10g/L。 第六頁，共48頁。7原理與功能 干

4、式阻火器利用火焰在狹縫中猝熄的原理，用不銹鋼板折彎、重疊成具有很小縫隙的熄火層。當管道有火焰產生時，會受到干式阻火器的阻斷，使火焰熄滅或者降低火勢。對火焰的傳播起到一個阻礙的作用。主要設備介紹干式阻火器阻火器放水閥阻火芯第七頁，共48頁。8安裝要求根據輸氣管路，選擇相應規(guī)格的阻火器；為了確保阻火器的性能達到使用目的，在安裝阻火器前，必須認真閱讀說明書，并仔細核對標牌與所裝管線要求是否一致；在安裝阻火器前，管道必須清洗干凈，安裝時管道內不得殘留焊渣等雜物，流體中若雜質含量過大，阻火器前應加裝過濾器；安裝時應在法蘭處加裝密封墊片，保證其在額定壓力下的氣密性；不要將阻火器安裝于管道低凹處，以免因冷凝

5、水、雜質等沉積在閥內而影響阻火功能；安裝時注意放水閥安裝在底部，便于放水。第八頁，共48頁。9使用與維護時常打開阻火器底部放水閥放水，防止阻火芯內積水過多，影響使用；阻火器應每隔半年保養(yǎng)一次，如果流體雜質過多，則保養(yǎng)期應縮短；保養(yǎng)時應該將阻火器從輸氣管網上取下，觀察阻火芯受污染的情況（這與輸送氣體的清潔度有關），如果污染嚴重，并已經有污染物將波紋阻火芯堵塞，則應將阻火器外殼連接部拆開，輕輕取出阻火芯，用清潔劑加水進行清洗，去除污染區(qū)；應采用高壓蒸汽、非腐蝕性溶劑或壓縮空氣吹掃；如果污染嚴重清洗無效時，應及時更換阻火芯；清洗后的阻火芯自然干燥，重新裝入阻火器外殼內，并更換所有的密封墊。注意： 清

6、洗時不得使用硬物碰觸阻火芯，以免改變阻火器的性能指標，更嚴重時將導致阻火失敗，造成嚴重的災害事故！ 第九頁，共48頁。10原理與功能： 籃式過濾器主要采用攔截、碰撞機理過濾所輸送氣體中的顆粒、水汽和粉塵等雜質。濾芯采用不銹鋼絲網。籃式過濾器主要安裝在干式阻火器的前，能夠對輸送的氣體起到有效的過濾作用。防止雜質對干式阻火器的堵塞，延長了干式阻火器以及管道閥門的使用壽命。主要設備介紹籃式過濾器過濾網第十頁，共48頁。11安裝要求：安裝時注意過濾器體上的氣流方向，進氣口朝向籃式濾芯的斜切面，切忌裝反；水平吊裝，下設底座；安裝在水封阻火器和干式阻火器之間。使用要求：時常打開籃式過濾器的排水閥進行排水，

7、以免影響過濾器的過濾效果當過濾器前后進出口壓差大于2kPa時，應及時拆除濾芯進行清洗；若濾芯有損壞，應及時更換濾芯。第十一頁，共48頁。12原理與功能：釋放輸送管路中的超壓力，保護輸送設備及管道的安全；通過水位的變化來調節(jié)控制管路的壓力。 主要設備介紹濕式放散閥玻璃管液位計液位變送器排污口補水口排水口第十二頁，共48頁。13安裝要求：濕式放散閥安裝在水封阻火器和干式阻火器之后的旁通管路上；濕式放散閥的安裝以管路簡單為準則；水平安裝在水泥基礎；濕式放散閥的放散管口，應高出直徑14m范圍內的建筑物2m以上，且距地面高度不得小于15m。 使用維護說明：當環(huán)境溫度低于0時，應對閥體及玻璃管液位計進行加

8、熱保溫，防止閥體內的水凍結。必要時可添加伴熱帶或選用帶盤管的濕式放散閥；若液位變送器傳出的液位不準，可能的原因有兩個： 一是長時間使用出現老化現象，需返廠維護； 二是壓力傳感器孔眼堵塞，可將其取出清洗干凈為。定時排污；定期校準液位傳感器。修改比例值與基值。第十三頁，共48頁。14計算說明： 濕式放散閥內水位和系統壓力存在著一定的關系。參照FSF300濕式放散閥舉例進行說明。 閥體內的理論水位、管道內的瓦斯壓力和設計放散壓力的關系如下： H=16P1+84P+H0 （1） 式中：H 通瓦斯氣體時水面的高度，mm； P 管道的設計放散壓力，kPa； P1 管道內的氣體壓力，kPa； H0 閥體內腔

9、齒圈距閥體底部的距離，本設計中取200mm。不同壓力下的液位高度表 壓力/kPa246810水位高度/mm10721104113611681200液位計顯示高度/mm572604636668700 若對應放散壓力下液位計的高度小于以上的數值，應對濕式燃氣安全放散閥進行補水。第十四頁，共48頁。15原理與功能： 水霧發(fā)生器利用冷卻和稀釋的作用降低了輸送管道內瓦斯的溫度和濃度，有效的抑制了燃燒的發(fā)生。 主要設備介紹水霧發(fā)生器水霧發(fā)生器進水母管水霧噴頭進水支管 可拆卸法蘭，水霧噴頭發(fā)生問題時，可隨時拆開此法蘭進行檢修或更換。第十五頁，共48頁。16安裝要求:水霧發(fā)生器安裝時要注意方向，切勿裝反；水霧

10、發(fā)生器入口處水壓宜在0.8 1.2MPa之間，水泵應符合供水要求，并設置一用一備兩個水泵；有水霧發(fā)生器的輸送管道，管道壓力應不大于20kPa；瓦斯輸送管道上水霧發(fā)生器設置間隔應不超過20m，若瓦斯輸送管道長度不足20m，則應至少設置一個水霧發(fā)生器；在寒冷季節(jié)或寒冷地區(qū)使用時，應采取防凍措施。 使用與維護：當系統供水流量明顯下降時，要及時對水霧發(fā)生器的噴頭進行檢修；拆卸噴頭組件時，應確認周圍沒有明火，保證操作安全；第十六頁，共48頁。17原理與功能： 溢流水封阻火器通過內部的溢流裝置對液位進行控制，從而達到對管路壓力的調節(jié)，既要保證氣體能夠順利的在輸送管道內流通，又要實現阻火功能，同時起到了抑制

11、爆炸傳播的功能。 溢流水封阻火器液位變送器溢流水封阻火器玻璃管液位計防爆膠片第十七頁，共48頁。18安裝要求：水封阻火器安裝時要注意安裝方向，切勿裝反；水封阻火器安裝在輸氣主管路上，前端水封阻火器與抽放泵站出口距離不小于10m；后端水封阻火器與管道末尾不得超過30m；水封阻火器周圍不再設置常用人員操作裝置，以避免發(fā)生危險；水平安裝，要有水泥基座。使用說明：當環(huán)境溫度低于0時，應對裝置進行加熱，并防護玻璃管液位計；若壓力變送器傳出的液位與液位計觀測到的液位不一致時，應對壓力變送器、液位計進行檢測，排除故障并修好后再繼續(xù)使用；定期除污清潔。 第十八頁，共48頁。19液位設定：使用前，應先對壓力傳送

12、器進行設置，將補水壓力變送器的補水上下限分別設置為270mm和240mm：液位低于240mm時，補水電磁閥開始補水，當液位達到270mm時，停止補水。將排水變送器的排水上下限分別設置為220mm和200mm：液位高于220mm時，排水電磁閥開始排水，當液位達到200mm時，停止排水。注意： 水封阻火泄爆裝置到初次加水350mm，玻璃管液位計顯示值為270mm。 第十九頁，共48頁。20原理與功能： 高效復合式氣液分離器具有脫水、除塵、穩(wěn)壓等多重功能，是一種燃氣凈化處理設備。 采用旋風分離技術，利用離心力的作用進行氣液分離。分離出來的水分沿筒壁下流，瓦斯氣則沿筒壁螺旋上升，經過頂部分離層的破沫補

13、霧二級凈化作用進入用氣端，實現對燃氣的凈化，達到燃氣機所需要的氣體指標。主要設備介紹氣液分離器進氣口壓力調節(jié)口排氣口排污口第二十頁，共48頁。21安裝要求：高效復合式氣液分離器要求水平安裝，并用膨脹螺栓對其進行固定；當多臺發(fā)電機組工作時，各氣液分離器的排水口可串聯后接入霧化水池，霧化水池出口有效水封高度應大于2m；使用與維護：定期打開底部的放水閥進行放水；出口壓力明顯減小時，應拆除氣液分離器的上蓋板清洗上層濾網；氣液分離器頂部出氣裝置出氣口的方向可根據現場要求進行調整；氣液分離器的泄爆壓力可通過調節(jié)彈簧的壓縮量進行調整；安裝在燃氣進機支管前，每臺低濃度瓦斯發(fā)電機組對應一臺；第二十一頁，共48頁

14、。22原理與功能： 電動放散裝置主要有電動蝶閥和電磁閥兩種，其功能用來實現系統壓力的緊急放散，安裝在輸送管路的始末兩端，更側重與對煤礦瓦斯抽排站和燃氣發(fā)電機組的保護。主要設備介紹電動放散閥安裝要求：電動蝶閥安裝在輸送管路的末端放散管上，電磁閥安裝在煤礦瓦斯抽排站的出口排空管道。電動蝶閥和電磁閥的后端均要安裝一個干式阻火器，確保放散的氣體不會對管道產生影響；電動蝶閥實現自動需要兩個條件：電動蝶閥控制箱上將按鈕打到自動；PLC控制柜上將電動蝶閥開關打到工作狀態(tài)；電磁閥一般保持自動，只有當自動失效或緊急狀況時，可采取手動。第二十二頁，共48頁。23使用維護說明：電動蝶閥開機前將壓力手動調節(jié)到電動蝶閥

15、設定壓力的上、下限附近，然后再打到集控上。例如：設定的壓力上限為1.8kPa，下限為1.3kPa，在開機前，我們可以先將壓力手動調到1 2kPa左右，然后再自動控制。這樣可以避免接觸器頻繁動作，延長使用壽命；當接觸器頻繁動作時，壓力波動比較頻繁，此時應當注意一下后端壓力。如果此時沒有開機，或不需要穩(wěn)定壓力，可以將旋鈕打到手動位置，電磁閥根據發(fā)電站及煤礦瓦斯抽排站的情況，適時調節(jié)電磁閥開啟壓力：當電磁閥安裝在進機前時，電磁閥的開啟壓力應大于濕式放散閥的開啟壓力；當電磁閥安裝在煤礦瓦斯抽放站出口管路時，電磁閥開啟起到電動蝶閥放散、濕式放散閥放散之外的緊急放散，能夠瞬間降低主管道內的壓力。第二十三頁

16、，共48頁。24作用： 在低濃度瓦斯輸送安全保障系統中，水循環(huán)系統非常重要：水封阻火器、濕式放散閥需要不定時的補水，水霧發(fā)生器要求連續(xù)供水。水循環(huán)系統始于霧化水池，霧化水池中的水在霧化水泵的作用下，被輸送到需水設備中，需水設備依次為溢流水封阻火器、濕式放散閥、水霧發(fā)生器、溢流水封阻火器。供水線路分為兩路： 一路：水封阻火器和濕式放散閥的供水線，這兩者補水頻繁，但補水量不大； 二路：水霧發(fā)生器的供水線，水霧發(fā)生器需要連續(xù)補水且補水量大。回水線路可并作一起，也可分別引回霧化水池。水循環(huán)系統第二十四頁，共48頁。25注意： 水路系統要求水質達到中水水質標準，否則會縮短各設備的清洗時間，影響使用壽命；

17、霧化水泵一備一用，保證連續(xù)運行，水泵前后加過濾器；視管道布置具體情況，適當添加集水器。第二十五頁，共48頁。26監(jiān)控系統主要功能：監(jiān)測記錄功能：本系統將各監(jiān)測點的溫度、液位、壓力、濃度、缸溫、轉速等參數數據實時顯示在主控機上，將數據的過程變化以曲線的形式顯示出來，并將數據記錄、整理、生成報表，可根據實際需求進行查詢，打印輸出和調用等。參數設置功能：實現了對各設備自動運行條件的設置 。包括緊急放散電磁閥的壓力，水封阻火器的液位，濕式放散閥的液位等參數的設置。遠程/手動控制功能：有些設備在特定狀況下需要手動操作，在控制室我們可以根據監(jiān)測到的參數信息，遠程控制相應設備的運轉。 第二十六頁，共48頁。

18、27界面組成 : 組態(tài)系統界面主要由工藝流程界面、集中監(jiān)控界面、歷史曲線界面、實時數據采集界面、報警界面等組成。下面就典型的操作界面進行介紹。第二十七頁，共48頁。28 工藝流程畫面 工藝流程界面將廠區(qū)的工藝流程、設備名稱和管道走向等形象的展現在組態(tài)畫面中，便于操作人員對整個工藝流程的了解。第二十八頁，共48頁。29集中監(jiān)控界面 右面界面主要是顯示相應的變量參數，可以控制混合器、電動蝶閥和調速器值的大小。機組控制畫面界面如下圖:第二十九頁，共48頁。實時數據查詢畫面：以數據的形式實時的顯示各變量的當前值。包括發(fā)電機組的三相電壓，三相電流，功率，功率因數，頻率，缸溫，轉速，油溫，油壓，水溫，轉速

19、等參數的實時值。相應的需要注意參數值設置為紅色字體。 單機機組按鈕可以切換機組控制畫面。30第三十頁，共48頁。31第三十一頁，共48頁。32歷史曲線界面直觀的顯示出各工藝參數當前時間段數據變化情況，也可以查詢以前某一時間段的數據變化，方便操作人員分析工藝運行情況，并做出正確判斷，從而保證廠區(qū)的正常運轉?？蓜討B(tài)地顯示各數據的變化情況，形象直觀，針對某段時間的變化趨勢可以方便的看出數據的穩(wěn)定性和準確度。在工具欄中常用的有標尺按鈕，時間范圍選擇按鈕。標尺按鈕主要用來精確顯示曲線圖上對應的各個時間點的變量值，鼠標拖動標尺，在數據框中對應顯示當前時刻的變量值。第三十二頁，共48頁。33通過點擊“上翻”

20、“下翻”按鈕就可以查看某一時間段的數據變化情況?！斑x擇時間范圍”主要用來對較長段時間的數據查詢，按鈕輸入一個時間段查看此時間段的歷史記錄。第三十三頁，共48頁。34 右上角右“選擇”按鈕可以選擇想要查看的曲線。有選擇曲線變量和選擇查詢方案兩種：（1）選擇曲線變量時可以同時查詢多個變量曲線。（2）選擇查詢方案可以單個查看變量曲線。第三十四頁，共48頁。35數據采集報表界面第三十五頁，共48頁。36 歷史報表界面將各工藝參數歸納為報表形式，便于查看和存檔。在報表中數據30S更新一次，實時的顯示在對應區(qū)域中。注意：當切換到此畫面時，有時數據會因為更新時間不夠而出現亂碼，這時先單擊一下停止按鈕，然后再

21、開始刷新，數據 就恢復過來了。在F盤biaobiao文件夾里有每日數據記錄。注意： 當切換到此畫面時，有時數據會因為更新時間不夠而出現亂碼，這時先單擊一下停止按鈕，然后再開始刷新，數據就恢復過來了。 第三十六頁，共48頁。37報警系統 當監(jiān)測點超過所設范圍時本系統可以顯示出報警點的具體位置和報警內容以便值班員快速發(fā)現運行系統的異常狀況；同時值班員也可以通過從歷史數據庫中取出歷史報警數據查看某一時間段的系統報警點情況，便于統計不正常情況，查找原因。在此項目中我們監(jiān)視的是瓦斯管道壓力，當壓力超過設定值時，記錄一次報警，此時PLC會輸出一信號，控制聲光報警器動作，提醒操作人員進行處理，當壓力值回到正

22、常值以后，聲光報警器依然會工作，此時需要按下畫面右下角的報警消音按鈕，即報警需要操作人員的確認，才會取消報警。第三十七頁，共48頁。38第三十八頁，共48頁。39系統操作 開關機操作 一般情況下，工控機是長時間工作的，當出現意外斷電時，在UPS電源的作用下，工控機也能保證繼續(xù)工作15分鐘左右。工控機開關按鈕在機箱前端，有個上下翻轉的按鈕，按一下就會開機（它會自動彈回），開機后跳過密碼提示，直接回車。進入系統后，就進入了主監(jiān)控界面。進出系統操作 進入操作系統有三種方法： 點擊桌面的圖表“FameView”進入杰控操作系統界面； 點擊 開始FameView運行系統進入操作系統。 同時設置了開機直接

23、進入杰控操作系統界面。當系統意外掉電關機時，再開機后會自動進入監(jiān)控畫面。第三十九頁，共48頁。40進入操作系統會顯示下圖界面 點擊操作界面左上角的綠色小箭頭激活操作系統，系統激活后進入組態(tài)系統。 點擊操作界面左上角的紅色方框可以退出激活狀態(tài)。第四十頁，共48頁。41組態(tài)界面的切換 每個組態(tài)界面都有5個按鈕點擊按鈕就會進入相對應的操作界面例如點擊按鈕“歷史曲線”就能進入歷史曲線界面。注意現場設備運行，包括霧化水泵，補水泵，采暖泵，軟化水泵，通風機等都能在控制柜上實現手動操作，開啟設備時，注意相應的名稱，不要急中按錯。手動開啟軟化水泵和補水泵補水時，不要忘記關。工控機禁止插U盤等可移動設備。第四十

24、一頁，共48頁。細水霧系統調試調試前的準備細水霧管路上的電纜布好線并準確可靠的接完。細水霧PLC柜上的控制電纜及動力線接完。柜子上電，檢查沒有任何故障報警。上電前，檢查輸入電源及接地保護。細水霧操作琴臺安裝就位。工控機安裝完畢。內部端子接線正確。各操作臺與PLC柜網線連接正常，通訊正常。操作臺已從低壓配電柜上接完交流220V，并可以送電。系統調試 PLC柜體及操作琴臺送電，開啟工控機，安裝軟件及下載相應程序，調試采集所需要的數據并控制完成相應的動作。最后，實現上述畫面及相應的操作。42第四十二頁，共48頁。43常見故障及處理方法系統供水量明顯下降檢查霧化水池的液位，看水池液位是否在正常液位范圍

25、內；檢查霧化水泵：打開水泵放氣旋塞給水泵放水；拆除水泵前后的過濾器，檢查濾芯是否污染嚴重，并清洗濾芯。 設備參數顯示不正確相關傳感器斷路或損壞，長時間運行時，傳感器應進行重新校核，每隔一個月，傳感器也應進行重新校核；遠傳信號有干擾；根據接線圖檢查相關的傳感器及線路是否連接正常。第四十三頁，共48頁。44系統供氣量明顯下降檢查煤礦瓦斯抽排站真空循環(huán)泵是否工作正常；檢查放散用電動蝶閥、電磁閥是否故障開啟，必要時進行更換；檢查濕式放散閥內的液位，看液位是否未達到設定數值，如果未達到，應進行補水，并檢查補水電磁閥和液位傳感器是否工作正常；檢查籃式過濾器，當籃式過濾器前后兩段的壓差大于2kPa時，應切換至旁通燃氣管路，將堵塞的籃式過