Pārvaldot lielapjoma ogļu uzglabāšanu spēkstacijās, cementa rūpnīcās, ostās un ķīmijas uzņēmumos, siltuma pārvaldība slēgtos uzglabāšanas tvertnēs ir galvenā darbības prioritāte. Uzglabāto ogļu spontāna aizdegšanās rada nepārtrauktus gruzdošu ugunsgrēku un katastrofālu putekļu sprādzienu draudus.
Rūpnieciskā līmeņa izvietošanaogļu tvertnes temperatūras kabelissistēma ir obligāta agrīnai pašsildīšanas noteikšanai. Tomēr, izvēloties pareizo uzraudzības kabeli, ir nepieciešama izpratne par bīstamo zonu sertifikātiem, augsta sprieguma mehānisko pretestību un elektronisko uzticamību.
Šajā visaptverošajā tehniskajā rokasgrāmatā ir izjauktas būtiskas sprādziendrošas prasības, atlases metrika un inženiertehniskās specifikācijas ogļu tvertnes temperatūras kabeļiem, izceļot progresīvus dizaina etalonus, piemēram,ZS-11 (PRO) vairāku punktu temperatūras uzraudzības kabelis.
1. Sprādziendrošu standartu un bīstamo zonu atbilstība
Akmeņogļu tvertnes var radīt divējādas bīstamības vidi, kas ietver degošu ogļu putekļu un potenciāli bīstamu gāzu, tostarp metāna (CH4) un oglekļa monoksīda (CO), uzkrāšanos.
Tāpēc tvertnes iekšpusē uzstādītais temperatūras sensora aprīkojums ir jāizvēlas atbilstoši faktiskajai bīstamo zonu klasifikācijai un piemērojamām vietējām sertifikācijas prasībām, piemēram, ATEX, IECEx vai attiecīgajiem GB standartiem.
Aizsardzība pret degošiem putekļiem: Ex iaD 20 T85 grāds
20. zonas sertifikācija
Iekārtām, kas klasificētas kā 20. zona, temperatūras uzraudzības iekārtām jābūt piemērotām zonām, kur pastāvīgi, bieži vai ilgstoši var būt uzliesmojoši putekļu mākoņi.
Siltuma virsmas kontrole
T85 grādu temperatūras marķējums norāda, ka noteiktā maksimālā iekārtas virsmas temperatūra ir ierobežota līdz 85 grādiem saskaņā ar piemērojamā sertifikācijas standarta nosacījumiem.
Tas ir īpaši svarīgi ogļu uzglabāšanas lietojumos, kur pārmērīga virsmas temperatūra var palielināt aizdegšanās risku.
Pašdroša gāzes aizsardzība: Ex ia IIC T6 Ga / Ex ib IIB T6 Gb
Ga / Zone 0 iespēja
Ex ia IIC T6 Ga ir augsta līmeņa iekšējās drošības aizsardzība gāzes bīstamām zonām.
Iekšējās drošības sistēmas ierobežo elektriskās un siltumenerģijas iekļūšanu bīstamajā zonā, lai definētos normālos un bojājuma apstākļos tiktu novērsta norādītās sprādzienbīstamās vides aizdegšanās.
Temperatūras klase T6
T6 aprīkojuma maksimālā pieļaujamā virsmas temperatūra saskaņā ar piemērojamajiem sertifikācijas nosacījumiem ir 85 grādi.
Tas nodrošina papildu drošības rezervi iekārtām, kurās ir izmantotas potenciāli uzliesmojošas gāzes.
Iekļūšanas aizsardzības pakāpe: IP68
Ogļu tvertnēs var būt augsts putekļu, mitruma, kondensāta un neregulāra ūdens iedarbības līmenis.
Prasīgām vidēm, temperatūras sensoru kabeļi arSlēgta konstrukcija ar IP68 novērtējumuvar nodrošināt paaugstinātu izturību pret ūdens un putekļu iekļūšanu.
Augstākās kvalitātes kabeļu konstrukcijās var izmantot pilnībā noslēgtas iekšējās struktūras un silikona pārklājumu, lai aizsargātu sensoros elementus un iekšējos elektriskos savienojumus.
2. Galvenie ogļu tvertnes temperatūras kabeļu izvēles parametri
Izvēloties adaudzpunktu temperatūras sensora kabelisdziļajiem ogļu tvertnēm mehāniskā izturība ir tikpat svarīga kā elektriskā precizitāte.
Ogļu iepildīšanas un iztukšošanas laikā vertikāli piekārtiem kabeļiem var pielikt ievērojamus lejupejošus un sānu spēkus.
Šie spēki var sabojāt standarta neapbruņotus vai nedaudz pastiprinātus sensoru kabeļus.
Tehnisko specifikāciju salīdzinājums un atlases metrika
| Atlases metrika | Nozares sākumstāvoklis | ZS-11 (PRO) etalona specifikācija | Inženierzinātņu priekšrocības un pamatojums |
|---|---|---|---|
| Stiepes pretestība | Lielāks vai vienāds ar 50 kN, aptuveni 5 tonnas | >18 Tons / >180 kN | Divslāņu bruņas:69 augstas stiprības tērauda stieples, kas izvietotas prettinumu slāņos, palīdz sadalīt mehāniskās slodzes un uzlabo izturību pret stiepes spēkiem. |
| Ārējais diametrs (OD) | 30-45 mm | Mazāks vai vienāds ar 26,5 mm | Samazināta vilkšana:Salīdzinoši kompakts kabeļa diametrs samazina saskares laukumu ar lielapjoma oglēm un var palīdzēt samazināt pretestību iepildīšanas un iztukšošanas laikā. |
| Saspiešanas aizsardzība | Plastmasas caurule vai pamata stiegrojums | Elastīga metāla iekšējā caurule | Strukturālā aizsardzība:Iekšējā metāla atbalsta caurule aizsargā sensoros komponentus un iekšējos vadītājus no sānu spiediena un saspiešanas spēkiem. |
| Darba temperatūra | -20 grādiem līdz +80 grādiem | -40 grādi līdz +120 grāds | Plašs darbības diapazons:Piemērots zemas temperatūras āra vidēm, vienlaikus nodrošinot pietiekamu termisko rezervi, lai noteiktu neparastu ogļu apkuri. |
| Iekšējā vadu izolācija | PVC / PE | Augstas temperatūras PTFE izolācija, materiāla vērtējums līdz 270 grādiem | Termiskā stabilitāte:PTFE izolācija nodrošina izcilu karstumizturību un samazina vadītāju izolācijas mīkstināšanas vai īssavienojuma risku lokalizētās karstās vietās. |
| Sensoru tehnoloģija | Termopāris / Pt100 / digitālais sensors | Digitālā kopne, ZS18B20D / DS18B20 | Digitālā pārraide:Digitālā uztveršana palīdz samazināt analogā signāla pasliktināšanos ilgstošas kabeļa darbības laikā un nodrošina stabilu vairāku punktu temperatūras uztveršanu. |
| Temperatūras precizitāte | Atkarīgs no pielietojuma | ±0,5 grādi | Nodrošina uzticamu temperatūras uzraudzību, lai agrīni atklātu neparastas apkures tendences. |
| Sensori uz kabeli | 5-20 punkti | Līdz 100 punktiem par kabeli | Augsta blīvuma profilēšana:Pa ogļu masu vertikāli var sadalīt vairākus temperatūras uztveršanas punktus. |
| Kabeļa garums | Atkarīgs no pielietojuma | 5–40 m | Piemērots plašam ogļu tvertņu un uzglabāšanas konstrukciju klāstam. |
| Sensoru atstatums | Atkarīgs no pielietojuma | Parasti 1–3 m, pielāgojams | Ļauj pielāgot monitoringa blīvumu atbilstoši tvertnes augstumam, ogļu īpašībām un inženiertehniskajām prasībām. |
| Elektrostatiskā aizsardzība | Pamata ESD aizsardzība | ESD ir lielāks vai vienāds ar 8000 V | Statiskā imunitāte:Uzlabotā elektrostatiskā aizsardzība palīdz uzlabot sensora uzticamību sausā vidē, kur berze starp ogļu daļiņām var radīt statisko elektrību. |
| Uzturamība | Neaizvietojama struktūra | Izvelkams / nomaināms iekšējais kodols | Zemākas uzturēšanas izmaksas:Sensoru var noņemt un nomainīt, nenomainot visu lieljaudas ārējo bruņu kabeļa komplektu. |
| Iekļūšanas aizsardzība | IP65 / IP67 tipisks | IP68 | Nodrošina uzlabotu izturību pret ogļu putekļiem, mitrumu, kondensāciju un ūdens iekļūšanu. |
3. Tvertnes izkārtojuma un kabeļu daudzuma aprēķināšanas standarti
Pareizā skaita noteikšanaogļu tvertnes temperatūras uzraudzības kabeļigalvenokārt ir atkarīgs no tvertnes diametra, tvertnes augstuma, ogļu īpašībām, uzraudzības mērķiem un vajadzīgā uztveršanas blīvuma.
Akmeņoglēm ir salīdzinoši zema siltumvadītspēja. Tāpēc lokāls karstais punkts var veidoties, neizraisot tūlītēju temperatūras paaugstināšanos vairāku metru attālumā.
Šī iemesla dēļ, paļaujoties tikai uz vienu temperatūras kabeli liela diametra ogļu tvertnē, var rasties ievērojamas uzraudzības aklās vietas.
Sadalīts vairāku kabeļu izvietojums var nodrošināt pilnīgāku telpiskās temperatūras pārklājumu.
Ieteicamā kabeļa daudzuma matrica pēc silo diametra
Tvertnes Mazāks vai vienāds ar 6 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:1 kabelis
- Tipisks izkārtojums:
- 1 centra temperatūras kabelis
Tvertnes 8–10 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:3 kabeļi
- Tipisks izkārtojums:
- 3 kabeļi, kas sadalīti pa iekšējo uzraudzības zonu
- Tipisks uzstādīšanas rādiuss: aptuveni 2,3–2,5 m
Tvertnes 12 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:4 kabeļi
- Tipisks izkārtojums:
- 1 centra kabelis
- 3 apkārtējie kabeļi
- Tipisks gredzena rādiuss: aptuveni 3,3 m
Tvertnes 14–18 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:6-8 kabeļi
- Tipisks izkārtojums:
- 1 centra kabelis
- 5–7 apkārtējie kabeļi
Tvertnes 20–24 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:11-13 kabeļi
- Tipisks izkārtojums:
- Centra uzraudzības punkts
- Vairāki kabeļi, kas izvietoti divos koncentriskos uzraudzības gredzenos
Tvertnes 26–28 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:17–19 kabeļi
- Tipisks izkārtojums:
- 1 centra kabelis
- Apmēram 6 kabeļi uz pirmā uzraudzības gredzena
- Aptuveni 10–12 kabeļi uz otrā uzraudzības gredzena
Tvertnes 30 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:apmēram 22 kabeļi
- Izkārtojuma piemērs:
- 3 kabeļi uz pirmā uzraudzības gredzena
- 7 kabeļi uz otrā uzraudzības gredzena
- 12 kabeļi uz trešā uzraudzības gredzena
Tvertnes 36–40 m Diametrs
- Ieteicamais daudzums:aptuveni 29–34 kabeļi
- Tipisks izkārtojums:
- Vairāki koncentriski uzraudzības gredzeni
- Monitoringa rādiuss, kas stiepjas atbilstoši faktiskajam tvertnes diametram un inženiertehniskajam projektam
Šie daudzumi ir jāuzskata par sākotnējiem inženiertehniskiem ieteikumiem, nevis universālām obligātajām vērtībām.
Galīgais izvietojums jānosaka saskaņā ar tvertnes ģeometriju, ogļu piepildīšanas augstumu, izplūdes modeli, sensoru atstatumu, vietējām drošības prasībām un projekta riska novērtējumu.
4. Mehāniskā montāža un sistēmas arhitektūra
Pareiza mehāniskā uzstādīšana ir būtiska, lai novērstu kabeļu bojājumus un nodrošinātu stabilu ilgtermiņa temperatūras uzraudzību.
Atbalsta konstrukcijai jāiztur abi:
- Kabeļa statiskais svars
- Papildu mehāniskie spēki, ko rada ogļu kustība
Atloku uzstādīšana
Lieljaudas montāžas atloku var uzstādīt virs tvertnes jumta atveres.
Tipiskā sistēmā var izmantot:
Oglekļa tērauda montāžas atloks
Apmēram160 mm ārējais diametrs
Apmēram14,2 mm biezums
Uzstādīšana beigusies aptuveni55–80 mm jumta atveres
Precīzi atloka izmēri un slodzes novērtējums jāizvēlas saskaņā ar projekta konstrukcijas projektu.
ParZS-11 (PRO)instalācijām, montāžas mezglam jābūt konstruētam tā, lai tas atbilstu kabeļa lieljaudas stiepes spējai.
Balstiekārtas U veida skrūvju uzstādīšana
Lieljaudas cinkotas U veida bultskrūves vai inženierijas balstiekārtas kronšteinus var izmantot arī tad, ja virs tvertnes ir pieejamas konstrukcijas sijas vai piemēroti stiprinājuma punkti.
Piekares aparatūrai jābūt ar pietiekamu drošības koeficientu attiecībā pret maksimālo paredzamo kabeļa slodzi.
5. Apakšējā izlīdzināšana un kabeļa kustība
Kabeļa apakšējā galā var izmantot asmagais gala svarslai palīdzētu saglabāt vertikālo izlīdzinājumu uzstādīšanas un darbības laikā.
Tomēr temperatūras uzraudzības kabeļa apakšdaļai parasti ir jāļauj pielāgoties kustībai, ko izraisa ogļu iepildīšana un izplūde.
Ja projekta apstākļos ir nepieciešams ierobežot apakšējo daļu, mehāniskajā konstrukcijā ir jāņem vērā ogļu sānu kustība un jāizvairās no pārmērīgas slodzes pārnešanas tieši uz sensora kabeli.
Svarīga uzstādīšanas piezīme:
Stingri nostiprinot abus galus, neņemot vērā lielapjoma materiāla kustību, var rasties pārmērīgs spriegums, deformācija vai mehāniski bojājumi.
6. Vadības sistēmas integrācija
Ogļu tvertnes temperatūras kabeļi parasti ir savienoti ar adaudzkanālu temperatūras datu savācējs.
Piemēram,ZS-RTU-1600P daudzpunktu temperatūras savācējsvar iegūt temperatūras datus no vairākiem sensoru kabeļiem un pārsūtīt savākto informāciju uz rūpnīcas automatizācijas sistēmu.
6.1. Tipiskas saziņas metodes
Atbalstītās vai bieži lietotās saskarnes var ietvert:
- RS485
- Modbus-RTU
- Modbus-TCP
- PLC integrācija
- DCS integrācija
- SCADA integrācija
- Vietējā HMI uzraudzība
- Attālās rūpnieciskās uzraudzības platformas
6.2. Tipiska sistēmas arhitektūra
Daudzpunktu temperatūras sensora kabelis → Temperatūras kolektors → RS485 / Ethernet → PLC / DCS / SCADA
Šī arhitektūra ļauj operatoriem:
- Pārraugiet atsevišķus sensora punktus
- Analizējiet temperatūras tendences
- Salīdziniet temperatūras zonas
- Atklājiet neparastu sasilšanu
- Nosakiet sensora kļūmes
- Integrēt signalizācijas iekārtas vadības sistēmās
7. Lauka sakaru kabeļu ieteikumi
Saziņai starp lauka temperatūras kolektoriem un vadības aprīkojumu parasti ieteicams izmantot vītā pāra ekranētus sakaru kabeļus.
Atkarībā no sistēmas attāluma un uzstādīšanas vides piemērotās opcijas var ietvert:
- Rūpnieciskais RS485 ekranēts vītā pāra
- CAT5e
- CAT6
- Citi projektā apstiprinātie rūpniecisko sakaru kabeļi
Atbilstoši kolektora ražotāja komunikācijas prasībām jāizvēlas šādi parametri:
- Kabeļa veids
- Diriģenta izmērs
- Ekranēšana
- Zemējums
- Izbeigšanas pretestība
- Maksimālais pārraides attālums
Elektriski trokšņainā rūpnieciskā vidē pareiza ekranēšana un zemējums ir īpaši svarīgi, lai saglabātu stabilitātiModbus komunikācija.
8. Kāpēc vairāku punktu temperatūras uzraudzība ir svarīga ogļu tvertnēs?
Ogļu pašsildīšanās bieži sākas lokāli.
Oksidācijas reakcijas ogļu masā rada siltumu. Ja šis siltums nevar efektīvi izkliedēties, vietējā temperatūra var pakāpeniski paaugstināties.
Tā kā ogles ir salīdzinoši slikts siltuma vadītājs, var veidoties bīstams karstais punkts, kamēr tuvumā esošās vietās saglabājas šķietami normāla temperatūra.
Tas nozīmē, ka viens temperatūras sensors nevar adekvāti atspoguļot lielas ogļu tvertnes termisko stāvokli.
A daudzpunktu temperatūras uzraudzības kabelisnovieto vairākus sensorus vertikāli caur uzglabāto materiālu.
Kad vairāki kabeļi ir horizontāli sadalīti pa tvertni, uzraudzības sistēma veido atrīsdimensiju temperatūras sensoru tīkls.
Secinājums
Uzticamaogļu tvertnes temperatūras kabelisir vairāk nekā temperatūras sensoru sērija, kas uzstādīta tērauda kabeļa iekšpusē.
Prasīgiem ogļu uzglabāšanas lietojumiem visai sistēmai ir jāapvieno:
- Mehāniskā izturība
- Vides blīvējums
- Elektriskā uzticamība
- Temperatūras precizitāte
- Uzturamība
- Rūpniecisko sakaru saderība
Lieliem ogļu tvertnēm inženieriem jāpievērš īpaša uzmanībastiepes izturība, kabeļu sadales blīvums, sensoru atstatums, sprādzienaizsardzības prasības un ilgstoša apkope.
TheZS-11 (PRO) vairāku punktu temperatūras uzraudzības kabelisir izstrādāts prasīgiem lielapjoma ogļu uzglabāšanas lietojumiem, apvienojot lieljaudas mehāniskās bruņas, vairāku punktu digitālo temperatūras sensoru, IP68 aizsardzību, nomaināmu iekšējo sensoru kodolu un saderību ar rūpnieciskajām RS485 un Modbus uzraudzības sistēmām.
Izstrādājot temperatūras uzraudzības tīklu atbilstoši faktiskajiem tvertnes izmēriem un ekspluatācijas apstākļiem, iekārtu operatori var iegūt pilnīgāku temperatūras profilu un noteikt patoloģisku ogļu sildīšanu agrākā posmā.