Elektrijaamades, tsemenditehastes, sadamates ja keemiaettevõtetes söe hulgihoidla haldamisel on soojusjuhtimine suletud silohoidlates esmatähtis tegevus. Ladustatud kivisöe iseeneslik süttimine kujutab endast pidevat hõõguvate tulekahjude ja katastroofiliste tolmuplahvatuste ohtu.
Tööstusliku kvaliteediga toote kasutuselevõttkivisöe silo temperatuurikaabelsüsteem on kohustuslik varajaseks isekuumenemise tuvastamiseks. Õige jälgimiskaabli valimine eeldab aga arusaamist ohtlike piirkondade sertifikaatidest, kõrgepinge mehaanilisest vastupidavusest ja elektroonilisest töökindlusest.
See põhjalik tehniline juhend kirjeldab olulisi plahvatuskindlaid nõudeid, valikumõõdikuid ja tehnilisi spetsifikatsioone söehoidla temperatuurikaablite jaoks, tuues esile täiustatud disaini etalonid, naguZS-11 (PRO) mitmepunktiline temperatuuri jälgimise kaabel.
1. Plahvatuskindlad standardid ja ohtlike tsoonide vastavus
Söehoidlad võivad kujutada endast kahekordset ohtlikku keskkonda, mis hõlmab põleva söetolmu ja potentsiaalselt ohtlike gaaside kogunemist, sealhulgas metaani (CH4) ja süsinikmonooksiidi (CO).
Seetõttu tuleks silohoidlasse paigaldatud temperatuuriandurid valida vastavalt tegelikule ohtlike alade klassifikatsioonile ja kehtivatele kohalikele sertifitseerimisnõuetele, nagu ATEX, IECEx või asjakohased GB standardid.
Põleva tolmu kaitse: Ex iaD 20 T85 kraadi
Tsooni 20 sertifikaat
Tsooni 20 klassifitseeritud paigaldiste puhul peavad temperatuuri jälgimise seadmed sobima piirkondadesse, kus põlevaid tolmupilvi võib esineda pidevalt, sageli või pikema aja jooksul.
Pinna soojusjuhtimine
Temperatuurimärgistus T85 kraadi näitab, et seadme määratud maksimaalne pinnatemperatuur on kehtivas sertifitseerimisstandardis määratletud tingimustel piiratud 85 kraadiga.
See on eriti oluline söe ladustamise rakendustes, kus liigne pinnatemperatuur võib suurendada süttimisohtu.
Siseturvaline gaasikaitse: Ex ia IIC T6 Ga / Ex ib IIB T6 Gb
Ga / Zone 0 võimekus
Ex ia IIC T6 Ga esindab gaasiohtlike piirkondade sisemise ohutuskaitse kõrget taset.
Siseohutussüsteemid piiravad elektri- ja soojusenergia sattumist ohtlikku piirkonda nii, et kindlaksmääratud plahvatusohtliku keskkonna süttimine määratletud normaal- ja rikketingimustes on välistatud.
Temperatuuriklass T6
T6 seadmete maksimaalne lubatud pinnatemperatuur on kehtivate sertifitseerimistingimuste kohaselt 85 kraadi.
See annab täiendava ohutusvaru paigaldistele, mis sisaldavad potentsiaalselt tuleohtlikke gaase.
Sissepääsukaitse reiting: IP68
Söehoidlad võivad sisaldada palju tolmu, niiskust, kondensatsiooni ja aeg-ajalt kokkupuudet veega.
Nõudlikesse keskkondadesse temperatuurianduri kaablid koos anIP68-klassi suletud konstruktsioonvõib tagada suurema vastupidavuse vee ja tolmu sissetungimisele.
Esmaklassilistes kaablikonstruktsioonides võib andurielementide ja sisemiste elektriühenduste kaitsmiseks kasutada täielikult suletud sisekonstruktsioone ja silikoonkihti.
2. Peamised valikuparameetrid söesilo temperatuurikaablite jaoks
Valides amitmepunktiline temperatuurianduri kaabelsöesügavate silohoidlate puhul on mehaaniline vastupidavus sama oluline kui elektriline täpsus.
Söe täitmise ja tühjendamise ajal võib vertikaalselt rippuvatele kaablitele rakendada olulisi alla- ja külgmisi jõude.
Need jõud võivad kahjustada standardseid soomustamata või kergelt tugevdatud andurikaableid.
Tehniliste spetsifikatsioonide võrdlus ja valikumõõdikud
| Valiku mõõdik | Tööstuse lähtetase | ZS-11 (PRO) võrdlusaluse spetsifikatsioon | Inseneri eelised ja põhjendus |
|---|---|---|---|
| Tõmbekindlus | Suurem või võrdne 50 kN, ligikaudu 5 tonni | >18 Tons / >180 kN | Kahekihiline soomus:69 kõrgtugevat terastraati, mis on paigutatud vastuhaava kihtidena, aitavad jaotada mehaanilisi koormusi ja parandavad vastupidavust tõmbejõududele. |
| Välisläbimõõt (OD) | 30-45 mm | Vähem kui 26,5 mm või sellega võrdne | Vähendatud lohistamine:Suhteliselt kompaktne kaabli läbimõõt vähendab kokkupuutepinda puistesöega ja võib aidata vähendada takistust täitmise ja tühjendamise ajal. |
| Purustuskaitse | Plasttoru või põhiarmatuur | Paindlik metallist sisekumm | Struktuurikaitse:Sisemine metallist tugitoru kaitseb andurikomponente ja sisejuhte külgsurve ja muljumisjõudude eest. |
| Töötemperatuur | -20 kraadi kuni +80 kraadi | -40 kraadi kuni +120 kraadi | Lai töövahemik:Sobib madala temperatuuriga väliskeskkondadesse, pakkudes samas piisavat soojusvaru ebanormaalse söekütte tuvastamiseks. |
| Sisemine traadi isolatsioon | PVC / PE | Kõrge temperatuuriga PTFE isolatsioon, materjali reiting kuni 270 kraadi | Termiline stabiilsus:PTFE isolatsioon tagab suurepärase kuumakindluse ja vähendab juhtmeisolatsiooni pehmenemise või lühise tekkimise ohtu lokaalsetes kuumades piirkondades. |
| Sensatsioonitehnoloogia | Termopaar / Pt100 / digitaalne andur | Digitaalne siin, ZS18B20D / DS18B20 | Digitaalne ülekanne:Digitaalne andur aitab vähendada analoogsignaali halvenemist pikkade kaablite ajal ja tagab stabiilse mitmepunktilise temperatuuri saamise. |
| Temperatuuri täpsus | Olenevalt rakendusest | ±0,5 kraadi | Pakub usaldusväärset temperatuuri jälgimist ebanormaalsete küttesuundade varajaseks tuvastamiseks. |
| Andurid kaabli kohta | 5-20 punkti | Kuni 100 punkti kaabli kohta | Suure tihedusega profileerimine:Söemassi kaudu saab vertikaalselt jaotada mitu temperatuurianduri punkti. |
| Kaabli pikkus | Olenevalt rakendusest | 5–40 m | Sobib paljudele söehoidlatele ja ladustamisstruktuuridele. |
| Anduri vahekaugus | Olenevalt rakendusest | Tavaliselt 1–3 m, kohandatav | Võimaldab seiretihedust kohandada vastavalt silo kõrgusele, kivisöe omadustele ja tehnilistele nõuetele. |
| Elektrostaatiline kaitse | Põhiline ESD kaitse | ESD 8000 V või suurem | Staatiline immuunsus:Täiustatud elektrostaatiline kaitse aitab parandada andurite töökindlust kuivas keskkonnas, kus söeosakeste vaheline hõõrdumine võib tekitada staatilist elektrit. |
| Hooldatavus | Mitteasendatav struktuur | Väljatõmmatav / vahetatav sisemine südamik | Madalam hoolduskulu:Anduri südamikku saab eemaldada ja asendada ilma kogu vastupidavat välist soomustatud kaablikomplekti välja vahetamata. |
| Sissepääsu kaitse | IP65 / IP67 tüüpiline | IP68 | Tagab suurema vastupidavuse söetolmu, niiskuse, kondensaadi ja vee sissepääsu suhtes. |
3. Silo paigutus ja kaablite koguse arvutamise standardid
Õige arvu määraminesöehoidla temperatuuri jälgimise kaablidsõltub peamiselt silo läbimõõdust, silo kõrgusest, kivisöe omadustest, seireeesmärkidest ja nõutavast tuvastustihedusest.
Kivisöel on suhteliselt madal soojusjuhtivus. Seetõttu võib lokaalne kuum koht tekkida ilma vahetut temperatuuritõusu mitme meetri kaugusel.
Sel põhjusel võib suure läbimõõduga söehoidlas ainult ühe temperatuurikaabli kasutamine jätta märkimisväärseid pimedaid jälgi.
Jaotatud mitme kaabli paigutus võib tagada täielikuma ruumilise temperatuuri katvuse.
Soovitatav kaablikoguse maatriks silo läbimõõdu järgi
Silohoidlad Läbimõõt kuni 6 m
- Soovitatav kogus:1 kaabel
- Tüüpiline paigutus:
- 1 kesktemperatuuri kaabel
Silohoidlad 8–10 m Läbimõõt
- Soovitatav kogus:3 kaablit
- Tüüpiline paigutus:
- 3 kaablit jaotatud sisemise jälgimisala ümber
- Tüüpiline paigaldusraadius: ligikaudu 2,3–2,5 m
Silohoidlad 12 m Läbimõõt
- Soovitatav kogus:4 kaablit
- Tüüpiline paigutus:
- 1 keskkaabel
- 3 ümbritsevat kaablit
- Tüüpiline rõnga raadius: ligikaudu 3,3 m
Silohoidlad 14–18 m Läbimõõt
- Soovitatav kogus:6-8 kaablit
- Tüüpiline paigutus:
- 1 keskkaabel
- 5–7 ümbritsevat kaablit
Silohoidlad 20–24 m Läbimõõt
- Soovitatav kogus:11-13 kaablit
- Tüüpiline paigutus:
- Keskuse seirepunkt
- Mitu kaablit, mis on paigutatud kahte kontsentrisse jälgimisrõngasse
Silohoidlad 26–28 m Läbimõõt
- Soovitatav kogus:17-19 kaablit
- Tüüpiline paigutus:
- 1 keskkaabel
- Umbes 6 kaablit esimesel jälgimisrõngal
- Ligikaudu 10–12 kaablit teisel jälgimisrõngal
Silohoidlad 30 m Läbimõõt
- Soovitatav kogus:umbes 22 kaablit
- Korralduse näide:
- 3 kaablit esimesel jälgimisrõngal
- 7 kaablit teisel jälgimisrõngal
- 12 kaablit kolmandal jälgimisrõngal
Silohoidlad 36–40 m Läbimõõt
- Soovitatav kogus:umbes 29–34 kaablit
- Tüüpiline paigutus:
- Mitu kontsentrilist jälgimisrõngast
- Seireraadius, mis ulatub vastavalt silohoidla tegelikule läbimõõdule ja tehnilisele projektile
Neid koguseid tuleks pidada pigem esialgseteks tehnilisteks soovitusteks kui universaalseteks kohustuslikeks väärtusteks.
Lõplik paigutus tuleks kindlaks määrata vastavalt silo geomeetriale, söe täitmise kõrgusele, tühjendusmustrile, andurite vahekaugusele, kohalikele ohutusnõuetele ja projekti riskianalüüsile.
4. Mehaaniline paigaldus ja süsteemiarhitektuur
Nõuetekohane mehaaniline paigaldus on hädavajalik, et vältida kaabli kahjustusi ja tagada stabiilne pikaajaline temperatuuri jälgimine.
Tugikonstruktsioon peab vastu pidama mõlemale:
- Kaabli staatiline kaal
- Täiendavad mehaanilised jõud, mis tekivad söe liigutamisest
Ääriku paigaldamine
Silohoidla katuses oleva ava kohale saab paigaldada vastupidava paigaldusääriku.
Tüüpiline süsteem võib kasutada:
Süsinikterasest kinnitusäärik
Ligikaudu160 mm välisläbimõõt
Ligikaudupaksus 14,2 mm
Paigaldamine läbi umbes55–80 mm katuseavad
Ääriku täpsed mõõtmed ja kandevõime tuleks valida vastavalt projekti konstruktsiooniprojektile.
SestZS-11 (PRO)paigaldiste puhul peaks paigaldussõlm olema konstrueeritud nii, et see vastaks kaabli raskeveokite tõmbevõimele.
Vedrustuse U-poldi paigaldamine
Tugevaid tsingitud U-polte või projekteeritud vedrustusklambreid saab kasutada ka siis, kui silo kohal on konstruktsioonitalad või sobivad kinnituspunktid.
Vedrustuse riistvara peab olema piisava ohutusteguriga võrreldes kaabli maksimaalse eeldatava koormuse suhtes.
5. Põhja joondamine ja kaabli liikumine
Kaabli alumine ots võib kasutada araske lõppkaalet aidata säilitada vertikaalset joondust paigaldamise ja kasutamise ajal.
Temperatuuri jälgimise kaabli põhja peaks aga üldiselt võimaldama söe täitmisest ja tühjendamisest põhjustatud liikumist.
Kui projekti tingimused nõuavad põhjapiiramist, peaks mehaaniline konstruktsioon arvestama söe külgsuunalist liikumist ja vältima liigse koormuse ülekandmist otse andurikaablisse.
Oluline paigaldusmärkus:
Mõlema otsa jäik fikseerimine, arvestamata puistematerjalide liikumist, võib põhjustada liigset pinget, deformatsiooni või mehaanilisi kahjustusi.
6. Juhtimissüsteemi integreerimine
Söehoidla temperatuurikaablid on tavaliselt ühendatud amitme kanaliga temperatuuriandmete koguja.
NäiteksZS-RTU-1600P mitmepunktiline temperatuurikollektorsaab hankida temperatuuriandmeid mitmest andurikaablist ja edastada kogutud teabe tehase automatiseerimissüsteemi.
6.1 Tüüpilised suhtlusmeetodid
Toetatud või tavaliselt kasutatavad liidesed võivad hõlmata järgmist:
- RS485
- Modbus-RTU
- Modbus-TCP
- PLC integreerimine
- DCS-i integreerimine
- SCADA integratsioon
- Kohalik HMI jälgimine
- Tööstuslikud kaugseireplatvormid
6.2 Tüüpiline süsteemiarhitektuur
Mitmepunktiline temperatuurianduri kaabel → Temperatuurikollektor → RS485 / Ethernet → PLC / DCS / SCADA
See arhitektuur võimaldab operaatoritel:
- Jälgige üksikuid anduripunkte
- Analüüsige temperatuuri suundumusi
- Võrrelge temperatuuritsoone
- Tuvastage ebanormaalne kuumenemine
- Anduri rikete tuvastamine
- Integreerige häireseadmed tehase juhtimissüsteemidesse
7. Väljasidekaabli soovitused
Välitemperatuurikollektorite ja juhtseadmete vaheliseks sidepidamiseks on tavaliselt soovitatav kasutada varjestatud keerdpaarkaableid.
Sõltuvalt süsteemi kaugusest ja paigalduskeskkonnast võivad sobivad valikud hõlmata järgmist:
- Tööstuslik RS485 varjestatud keerdpaar
- CAT5e
- CAT6
- Muud projektiga kooskõlastatud tööstuslikud sidekaablid
Järgmised parameetrid tuleks valida vastavalt kollektori tootja sidenõuetele:
- Kaabli tüüp
- Dirigendi suurus
- Varjestus
- Maandus
- Lõpetamistakistus
- Maksimaalne edastuskaugus
Elektriliselt mürarohkes tööstuskeskkonnas on õige varjestus ja maandus stabiilsuse säilitamiseks eriti olulineModbus side.
8. Miks on mitmepunktiline temperatuuriseire söehoidlates oluline?
Söe isesoojenemine algab sageli kohapeal.
Söemassi sees toimuvad oksüdatsioonireaktsioonid tekitavad soojust. Kui see soojus ei saa tõhusalt hajuda, võib kohalik temperatuur järk-järgult tõusta.
Kuna kivisüsi on suhteliselt halb soojusjuht, võib tekkida ohtlik kuum koht, samas kui lähedalasuvates kohtades on näiliselt normaalne temperatuur.
See tähendab, et üksainus temperatuuriandur ei suuda adekvaatselt esindada suure söehoidla termilist seisundit.
A mitmepunktiline temperatuuri jälgimise kaabelasetab mitu andurit vertikaalselt läbi salvestatud materjali.
Kui mitu kaablit on jaotatud horisontaalselt üle silo, moodustab seiresüsteem akolmemõõtmeline temperatuurianduri võrk.
Järeldus
Usaldusväärnekivisöe silo temperatuurikaabelon midagi enamat kui teraskaabli sisse paigaldatud temperatuuriandurite seeria.
Nõudlike kivisöe ladustamise rakenduste jaoks peab kogu süsteem ühendama:
- Mehaaniline tugevus
- Keskkonnakaitseline tihendus
- Elektriline töökindlus
- Temperatuuri täpsus
- Hooldatavus
- Tööstusliku side ühilduvus
Suurte söehoidlate puhul peaksid insenerid pöörama erilist tähelepanutõmbetugevus, kaabli jaotustihedus, andurite vahekaugus, plahvatuskaitse nõuded ja pikaajaline hooldatavus.
TheZS-11 (PRO) mitmepunktiline temperatuuri jälgimise kaabelon mõeldud nõudlikeks söe hulgiladustamisrakendusteks, ühendades tugeva mehaanilise soomuse, mitmepunktilise digitaalse temperatuurianduri, IP68 kaitse, vahetatava sisemise sensorsüdamiku ning ühilduvuse tööstuslike RS485 ja Modbusi seiresüsteemidega.
Projekteerides temperatuuri jälgimisvõrgu vastavalt silohoidla tegelikele mõõtmetele ja töötingimustele, saavad jaama operaatorid saada täielikuma temperatuuriprofiili ja tuvastada ebanormaalse söekütte varasemas etapis.