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中国电力设备管理协会

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带式输送机防人因失误监控系统研发与应用

作者:   发布时间:2018-12-24

     一、前言

     黄冈大别山电厂一期工程2*640MW燃煤机组,于2008年实现双投。自投产以来始终将安全生产放在首位,一直保持着连续安全生产运行的记录。每年也会投入大量的人力、物力、财力进行改造,以此来提高设备的安全可靠性。

     然而,在当前形势下,燃煤发电厂人因失误造成的机械伤害事件屡见不鲜。针对当前电力安全生产日趋严峻的形势,大别山发电公司于2015年在全厂范围内组织了一次系统全面的防人因失误培训。同年,由该公司领导牵头成立了旨在减少安全责任事故,提高安全管理水平的研究团队。

     研究团队最终选取大别山电厂输煤系统斗轮堆取料机的带式输送机作为研究对象,从控制人员误操作的角度出发,从人防、物防、技防等各个方面进行全方位的剖析,对防人因失误的控制措施、管理方式方法进行研究、提炼,创造性的声光报警、红外监测、PLC联锁控制、视频监控等利用“互联网+”技术进行有机整合,研发出一套“带式输送机防人因失误监控系统”,从而使该公司在防人因失误的管控方面有了明显的改善。

     二、实施背景

     随着机械设备的现代化程度越来越高,设备的可靠性也随之逐步提高,安全生产活动中,人的重要性就越来越重要。人因失误已成为系统失效或事故发生最根本的原因之一,在当今世界工业企业事故中,超过85%的直接或间接源于人的因素。而不完全统计,我国机械伤害事故中受到传动(转动)部件引起卷入、挤压造成人员伤害的比例占全部机械伤害的一半,各种因人为误操作而导致的机械伤害事故居高不下。

     在严峻的安全生产形势下,大别山发电公司始终都有清醒的认识,在保证安全生产方面采取了各种各样的措施:不断的完善设备启动前的检查制度、工作票管理制度等各种规章制度;不断的对设备安全红线区域的硬隔离进行改造、换型;不断的推进技术改造,努力提高设备的安全性,改善作业人员的作业环境。然而,由于人行为的复杂性和人因失误的特征,人因失误不可能完全消除,每年仍有不少人因误操作造成的人身伤害事件发生。

     针对这种情况,由公司领导牵头成立了燃煤发电厂带式输送机防人因失误控制管理创新团队,从规章制度的完善性、可执行性,到现场设备的安全防护隔离装置,再到现场设备安全性监测水平等各个方面进行全方位的分析,力求找到一个解决人因误操作造成的机械伤害的行之有效的办法,最大限度地减少此类事件的发生,降低公司的安全生产事故发生概率,促进自身的安全生产管理的提升。

     然而,团队在研究中发现,各项安全生产的规章制度日趋完善,只而人的风险辨识能力参差不齐有待提高,这是一个持续的过程,不可能一蹴而就;现场设备区域的机械硬隔离装置,功能优化也区域稳定。虽然他们无法立即对作业人员的风险辨识能力及自觉性等个人行为进行绝对的要求,但是他们可以通过改造对设备安全红线区域的异常情况能进行实时监测,并根据监测结果进行操作并辅以系统的自动控制,从而达到避免机械伤害事件的发生。

     通过分析总结,发现各种人因误操作导致的人身伤害事件的发生,在设备启动初始阶段最多,设备运行过程中的次之。结合输煤设备间断性运行的特点,团队最终选取斗轮堆取料机的带式输送机作为初始研究对象,创造性的将声光报警延时、视频监控、红外防护、PLC控制等多个监测、控制手段进行有机结合,研发出一套“带式输送机防人因失误监控系统”(Preventhuman error Monitoring System)简称PMS,对现场设备进行24小时不间断实时检测及启停控制,从根本上解决了设备操作过程中存在的人员监视死角及人员误操作带来人身伤害的问题,有效的降低了人身伤害事件的发生。

     目前,经过初期上线、二次优化,该系统已经在大别山发电公司输煤系统两台斗轮堆取料机的带式输送机上成功应用,稳定可靠,动作灵敏。同时,还计划在整个输煤系统所有的带式输送机上进行全面推广。

三、内涵和做法

     1.技术方案

     整个系统由PMS控制中心、红外防护模块、视频监控模块、语音报警模块、状态显示模块组成,并与输煤程控PLC之间设有闭锁保护。当有人误入作业区,红外防护模块即时发出报警信号到PMS控制中心,启动现场声光报警,并通过PLC的联锁控制输送机的启停:如输送机处于停止状态,将无法启动;如输送机处于运行状态,则立即停车。同时,位于集控室的语音报警模块根据接收到的信号进行相应的语音报警提示,状态显示模块对报警区域进行色彩提示,并协助操作人员快速定位该区域的视频监控画面。

                           

图一 系统全局画面

PMS控制中心

     该部分是PMS系统的大脑,负责对接收前端报警信号及探测器的工作状态进行综合分析,触发相应的报警、画面、监控等内容,同时,通过与输煤程控PLC之间的通讯联络,最终达到启停输送机的目的。

红外防护模块

     该部分是PMS系统的核心组成部分,负责现场数据的采集,由前端探测装置、现场声光报警装置以及报警复位装置组成。肩负着对整个输送机区域24小时连续不间断的监测并将监测信号传输给控制中心的工作。

     前端探测装置:包含光束遮断式感应器,利用红外线经LED红外光发射二极体,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离,由受光器接受。当作业人员闯入红线区域时光线被遮断就会接通继电器回路,发出信号。

     现场声光报警装置:由现场报警器及联动装置组成。外围作业人员闯入红线区域时,启动报警设备,警告作业人员已经闯入安全风险禁区,同步提醒设备操作人员。

     报警复位装置:一个操作键盘,用于在报警解除后的复位,停止声光报警动作,解除报警信号对输送机启动的限制。

     状态显示模块

     用于显示整个PMS系统的运行状态,当现场报警触发时协助操作人员能快速定位报警点的视频监控,及时了解现场情况。

图二 带式输送机监控画面

图三 带式输送机监控记录

     视频监控模块

     该模块内置与红外各监测点对应的监控点信息。通过在带式输送机各监测点布置高清红外摄像头,将视频信号实时反馈给控制中心,一旦现场报警触发,系统将快速定位报警点及该区域的视频监控录像。

图四 带式输送机就地实时监控画面

  

     语音报警模块

     该模块内部预置与红外防护各监测点对应的语音报警信息。

     当有人误入输送机区域触发报警时,该模块接收到反馈信号,进行语音报警提示。

     2.主要创新点

     PMS系统创造性的将红外防护监测、声光报警、视频监控及语音报警系统通过PLC有效的结合成一个整体。通过在皮带机两侧设置电子护栏,结合现有的栏杆,实现在物理隔离的同时,进行有效的电子隔离。当有人误闯入皮带机某一区域时,立即启动声光报警,监控画面上皮带机对应区域进行黄闪提示,视频画面快速定位到该区域。

     同时,通过与PLC的通讯,实现对皮带机的启停控制:皮带机运行时报警发出,系统立即停止运行,待就地检查无误并复位后方可重新启动;皮带机停运时报警发出,系统立即锁定该皮带机,禁止其启动,待复位后方可进行操作启动。

     实现了对带式输送机的四重监护(人的监护、视频监控的监护、红外装置的监护、语音报警提示)、两重保护(带式输送机延时启动、红外报警时的运行闭锁),有效降低了安全风险。

     从根本上解决了带式输送机巡检作业区域长,巡检人员无法及时对整个带式输送机的作业区域进行全面检查的问题;同时,也解决了因人因误操作而引起人身伤害事件的发生的问题。

     目前,该系统已进行了专利申请,具体如下:

     实用新型专利:

     专利申请号:201721046537.7

     专利名称:一种带式输送机的防人因伤害安全防护系统

     发明专利:

     专利申请号:201710718653.7

     专利名称:一种带式输送机的防人因伤害安全防护系统及其工作方法

     四、实施效果

     在当前安全生产异常严峻的形势下,大别山发电公司主动作为,积极应对,组织团队进行安全管控水平提升的研究,对大别山电厂的设备安全管理进行梳理、总结,从防止人员误操作的角度出发,研发出PMS系统,能够有效监测人员进入某个监测区域的实时动态,并根据监测情况进行相应的处理。通过在带式输送机上的应用实践,表明该系统能及时有效的防止运行、维护、清理人员操作不当等行为,避免误入带式输送机转动区域造成意外而引起的人身伤亡事故。

     PMS系统投入后,带式输送机始终处于四重监护状态下,一是人的监护、二是视频监控的监护、三是红外防护监测的监护、四是语音报警;多了两重联锁保护,一是皮带延时30秒启动并进行声光报警提示、二是监测到红外信号时皮带启动闭锁或运行中的皮带报警。一旦有人在任何时候进入带式输送机区域,PMS会进行报警提示并将信息反馈给PLC以阻止带式输送机的启动和运行;同时,集控室也可以在输煤程控上位机画面上直接禁止斗轮堆取料机的运行。能够从根本上避免人因误操作导致的人身伤害事件发生。

     该系统的应用,使得带式输送机的所有区域在同一时间均处于监控之下,弥补了带式输送机巡检作业跨度长,巡检人员无法在同一时间对设备的全貌进行排查的短板,使得巡检人员在巡视过后或巡视不到位时,其他人员违章闯入带式输送机的安全红线内导致安全事件发生的概率大幅下降。该装置报警动作迅速,准确,无监控死角,自动判断设备的启停。

五、社会效益及推广价值

     1.安全效益

     本项目主要从安全性角度出发,以提高现场作业的安全性为最终目的。

     该项目的实施,专门针对带式输送机作业跨度长,巡检人员无法在同一时间对设备的全貌进行排查,使得巡检人员在巡视过后或巡视不到位时,其他人员违章闯入带式输送机的安全红线内导致安全事件发生的情况。一旦有人误入输送机范围,系统立即报警,通知操作员及集控值班员,并通过运行闭锁限制其监控对象的启停状态,实现了带式输送机全区域的监控覆盖。有效的降低了人身伤害事件的发生概率,提高了人员作业安全性。

     2.社会效益

     近年来,燃煤电厂输煤系统安全事故高发不断,安全生产形势异常严峻,国家能源局在2016年还特地针对输煤系统的安全生产发文(2016第389号),专门部署输煤系统安全生产检查、整改工作。

     该项目的顺利实施,从根本上解决了带式输送机由于人员误操作等造成的人身伤害事件发生的问题,提高了企业的安全生产管理水平,也是企业社会责任感的一种体现。

     3.推广价值

     目前,该系统已在大别山发电公司输煤系统两台斗轮堆取料机的带式输送机上成功应用,稳定可靠,取得了良好的效果。计划今年在整个输煤系统进行全面应用。

     通过在带式输送机上的应用实践,表明该系统能及时有效的防止运行、维护、清理人员操作不当等行为,避免误入带式输送机转动区域造成意外而引起的人身伤亡事故。

     在安全生产形势异常严峻的情况下,此系统可有效的降低现场安全作业的风险。同时,该系统的上线,可节约大量现场安全设施的改造费用,前景广阔,可以在全国范围内的燃煤电厂、港口、矿山等企业进行全面推广。