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关键词:防冻剂;浆液;控制措施;
中图分类号:C35文献标识码: A
1 引言
北方寒冷地区冬季含水煤的冻结直接影响煤炭运输和燃煤接卸成本的大幅增加。燃煤防冻剂的使用,解决了冬季燃煤运输过程中冻煤难以清卸的问题,因此燃煤自动喷淋防冻剂系统在燃煤储运方面得以推广使用,但使用燃煤防冻剂带来的负面影响同样不容忽视。本文从燃煤防冻剂成分、对发电企业锅炉安全、燃煤转运设备及脱硫系统的影响方面进行分析,探讨降低燃煤防冻剂对安全运行的措施。
2 燃煤防冻剂的组成
常见燃煤运输用防冻剂组份为乙二醇、氯化钙、三乙醇胺(或羧甲基纤维素纳、氯化镁、氯化钙、硼酸)和去离子水组成。某新型防冻剂组份为:90--98重量份的氯化钙;4--8.5重量份的氟化钠;0.2--0.9重量份的碳酰胺(尿素);和0.1--0.3重量份的四硼酸钠(Na2B4O7)。从组份可见,氯化物是燃煤防冻剂的主要成分。
3脱硫吸收塔浆液指标变化情况
石灰石-石膏湿法脱硫工艺在国内外广泛应用。经电除尘器净化的烟气通过增压风机进入烟气换热器,烟气被冷却后进入吸收塔,并与石灰石浆液相混合。浆液中的部分水份蒸发掉,烟气进一步冷却。经浆液洗涤可将烟气中95%以上的硫脱除,同时还能将烟气中近100%的氯化氢除去。
盘电公司2×500MW机组于2008年6月份新建石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。经统计发现烟气脱硫系统,每年冬季吸收塔浆液中氯根含量均明显高于其他季节,3月份至11月份期间浆液中氯根含量在4000-7000mg/L,12月份至次年2月份期间浆液中氯根含量在7000-10000mg/L。2011年12月份至2012年1月份期间脱硫浆液中氯离子含量变化趋势见图1。
图1 吸收塔浆液氯根含量变化趋势
脱硫系统浆液中的氯离子含量是一个逐渐富集的过程。由于脱硫系统对烟气的净化作用及工艺水的循环使用,浆液中氯离子逐渐富集,浓度一般可达到1%。当浆液中氯离子浓度达到2%时,大多数不锈钢已不能使用,需选用氯丁基橡胶、玻璃鳞片衬里或其它耐腐蚀材料。氯离子是引起金属孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和选择性腐蚀的主要原因。此外,氯离子的富集还将降低脱硫效率,影响脱硫副产品的质量。
4脱硫浆液中氯根来源分析
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中,工艺水的循环使用及浆液对烟气中HCl的洗涤吸收,是导致浆液中氯离子富集的原因,石灰石中氯离子含量的影响一般忽略不计。
4.1工艺水的氯离子含量分析
为分析工艺水水质对浆液密度的影响,收集了同类型脱硫系统工艺水数据进行分析,对比氯离子含量差异见下表:
表2 工艺水氯离子含量对比
氯离子含量(mg/L)
国华盘电 132.0
国华三河 14-18(循环水),61.78(中水)
国华锦州 5.32
国华定州 11.3
盘电公司脱硫工艺水水源为机组循环水,工艺水氯离子浓度远高于其他同技术派别的脱硫系统。盘电公司循环水氯离子浓度维持在130-150 mg/L范围内无显著变化,在使用水库水期间氯离子浓度可降至40 mg/L。工艺水中氯离子含量稳定,不是导致浆液中氯根大幅度变化的直接原因。
4.2烟气中的氯根含量
燃煤电厂烟气湿法脱硫系统的氯主要来源于燃煤中,我国燃煤中的氯含量一般为0.01-0.2%,平均0.02%,绝大部分在0.05%以下。盘电公司燃煤为神华煤,燃煤来源稳定,燃煤中氯化物异常增长的可能性很小。
4.3燃煤添加防冻剂的量化分析
参考铁运函(2009)818号“关于印发《铁路煤炭运输防冻作业技术条件》和《铁路煤炭运输抑尘作业技术条件》的通知”中关于防冻液喷洒量相关规定,当装卸车站点和运输过程中环境温度低于0℃,且煤炭的含水率超过4%时,应进行煤炭防冻液喷洒作业,喷洒量按下表执行。
表3 铁路煤炭运输防冻液喷洒量表单位:kg/吨煤
环境温度
含水率(H) 0~10℃ -10℃~20℃ -20℃~-30℃
空车车内 煤中 空车车内 煤中
H≤4% 可不喷 可不喷 可不喷 适量喷洒 适量喷洒
4%<H≤13% 1.0~1.5 1.0~1.5 0.5~1.0 1.5~2.0 0.5~1.0
H>13% 1.0~1.5 1.5~2.0 1.0~1.5 1.5~2.0 1.0~1.5
注:对80t敞车进行喷洒作业时,喷洒量应在此表上限基础上增加10%。
盘电公司2×500MW机组锅炉满负荷工况耗煤量为420吨,按设计核算单台机组产生HCl量为93.27kg,脱硫系统对烟气中HCl的吸收率为94.1%,计算设计煤种HCl含量为0.444kg/吨。两台机组冬季日耗煤量约8000吨,到厂煤含水量均高于13%,按上表核算燃煤中防冻液喷洒量约1.0~3.5 kg/吨煤,按平均喷洒量2.5 kg/吨煤计算,防冻剂中氯化钙含量按80%计算,氯根含量按64%计算,因添加防冻剂导致燃煤中HCl增加量2.5×0.8×0.64=1.28kg/吨,每天烟气中氯离子增加量为8000×2.5×0.8×0.64=10240 kg。
5燃煤防冻剂对电力生产的影响分析
5.1浆液氯离子浓度过高对湿法脱硫系统的影响
(1)对二氧化硫的吸收速度产生抑制作用,氢离子浓度的增加使二氧化硫吸收减慢。
(2)对硫酸钙(CaSO3)生成速度及氧化速度产生抑制作用:氯化物离子通过对氢离子的束缚作用进而对石灰石溶解产生不利影响,浆液中氯离子浓度过高导致CaCl2浓度增大,甚至产生大量的CaCl2析出物,将降低氧化空气运动速度,影响氧气和浆液的充分混合。
(3)对石膏的影响:浆液中氯离子浓度过高导致浆液中相对过饱和的石膏急剧增加,石膏晶体析出速度加剧,导致吸收塔底部发生严重的石膏沉淀和结垢问题。
(4)对吸收塔液位的影响:浆液中氯化物含量过高,导致浆液中泡沫量增加,对运行调整带来难度,甚至导致浆液泵产生严重的气蚀,需添加消泡剂降低泡沫的影响。
(5)对设备腐蚀的影响:浆液中氯离子浓度过高,加剧了浆液对金属的腐蚀性,直接影响浆液泵及金属管件的使用寿命。
(6)对环境的影响:氯盐的主要成分为CaCl2,即使除去硬度以NaCl溶液的形式排放,在内陆地区排放到淡水,也容易使淡水咸化。
5.2 脱硫浆液中氯离子富集的原因分析
浆液中氯离子来源为工艺水及烟气,氯离子排出途径为石膏携带及废水携带。通过氯离子的吸收及排放量计算,可分析导致冬季浆液中氯离子富集的原因。
每天因燃煤添加防冻剂导致烟气中氯离子增加量为10240 kg。
冬季运行期间脱硫系统日补水量按2000吨计算,按工艺水中氯离子含量150 mg/L计算,每天浆液中氯离子增加量为150×2000×1000/1000/1000=300kg。
脱硫系统平均每天产出石膏230吨,石膏中氯离子含量按0.12%计算,每天石膏携带氯离子量为230×0.0012×1000=276kg
脱硫排放废水的氯离子浓度按5000mg/L,设计排放量为10吨/小时,计算每天随废水排放氯离子量为10×1000×24×5/1000=1200kg
两台机组吸收塔浆液量为5000吨,每天吸收塔浆液中富集的氯离子量为(10240+300)-(276+1200)=9064kg,折算氯离子浓度9064/5000/1000=1812.8 mg/L,即在保证脱硫废水及石膏正常产出的基础上,每天每座吸收塔浆液中氯离子含量增加906.4 mg/L。
盘电公司受冬季运行期间脱硫吸收塔浆液氯根含量异常增长影响,为满足脱硫系统设计的氯根不超过20g/L的指标,被迫采取吸收塔浆液静置后进行清液置换,以达到降低浆液中氯根含量的目的。经试验每置换900吨静置产生的清液,吸收塔浆液氯根可降低1000 mg/L,但带来了外排水指标的恶化及外排水量的增加。
5.3燃煤中氯对锅炉管的高温腐蚀
英美等工业国家对燃煤电站锅炉进行了广泛的调查,并进行了实验室造气研究炉膛水冷壁及过热器金属管的腐蚀过程。结果表明,碳钢管的烟气侧腐蚀与近壁处氧浓度有关,而最大腐蚀率随煤中收到基氯含量成线性动力学规律增大。国内外的研究发现,煤中所含的氯在锅炉管的高温腐蚀中起着很重要的作用。当煤中含氯量达到一定值时,他的作用远远超过硫的作用。当煤中氯含量大于0.3%时,与氯有关的高温腐蚀倾向严重。世界四大锅炉制造商也以煤中含氯量0.3%左右作为其考虑高温腐蚀的参考值。
研究还发现,在锅炉管的高温腐蚀中,硫的腐蚀是一次性的,而氯的腐蚀很可能是重复性的。一般认为,氯在煤中有三种存在形式:无机氯化物、有机氯化物和与煤中盐有关的氯离子。无机氯化物主要以岩盐(NaCl)、钾盐(KCl)、钙盐(CaCl2)和水氯镁石(MgCl2.6H2O)的形式被煤中大量的内表面所吸附。试验发现在煤燃烧过程中,煤中95%的氯转换为氯化氢(HCl)而释放出来。氯化氢的存在可以是金属表面的保护膜(FeO、Fe3O4、Fe2O3)遭到破坏,从而加大了气态腐蚀介质Cl2、O2、SOx还有HCl等向基体界面的传递速率而直接腐蚀基体金属。除了对铁和氧化物腐蚀外,氯和氯化物还可在高温下对Cr2O3保护膜和Ni合金造成腐蚀。当氯化物与硫化物共存时,借助于O2和H2O,不仅可以加速硫酸盐的生成,也有利于HCl和Cl2的形成,更加加速了高温腐蚀的进程。
因此,燃煤在运输过程中添加的防冻剂,导致了燃煤中氯化物的含量增加,对电站锅炉发生高温腐蚀有着不可估量的威胁。
5.4燃煤防冻剂对燃料转运设备的腐蚀
氯离子对金属的腐蚀机理主要是形成腐蚀电池和去极化作用。氯离子不仅促成了金属表面的腐蚀电池,而且加速了电池的作用。氯离子的存在强化了离子道路,降低了阴阳极之间的欧姆电阻,提高了腐蚀电池的效率,从而加速了电化学腐蚀过程。
电力企业接卸煤设备及上煤系统均设置有水喷雾抑尘系统及水冲洗系统,上述水系统的投入一方面解决了燃煤运转过程中的扬尘问题,另一方面增加了燃煤的湿度,将加剧燃煤中防冻剂中氯离子对金属部件的腐蚀作用,造成设备的腐蚀及磨损问题。
6建议采取的措施
6.1保证脱硫废水系统排放量符合设计
盘电公司脱硫系统未设置废水处理系统,将脱硫废水排入水力除渣系统,经中和后随干渣外销。自2008年脱硫废水排入渣系统后,渣水PH值自12.1-12.6逐渐降低并稳定在8.0-8.3,渣系统设备结垢问题得以缓解,但泵类设备通流部件及管路焊缝部位腐蚀磨损明显加剧,缺陷数量呈逐年增长趋势。目前脱硫废水排入渣系统的水量基本符合脱硫系统废水排放设计要求,如果脱硫废水排放量降低,会进一步加剧浆液中氯离子的富集;但脱硫废水排放量增加,随之而来的是渣系统设备腐蚀磨损的进一步加剧。因此确保脱硫废水排放量符合设计标准,是平衡脱硫系统及渣系统安全运行的首要因素。
6.2对吸收塔浆液进行清液置换
对吸收塔浆液控制指标进行调整,将浆液中氯根控制指标由13 g/L调整至17g/L。在浆液中氯根含量达到17g/L时,采取使用水库水进行工艺水补水,辅助进行吸收塔浆液清液置换手段进行浆液氯根的调控。
6.3燃煤转运设备的改善措施
为降低燃煤防冻剂对电厂内燃煤转运设备的腐蚀,应合理调整燃煤转运设备的抑尘系统及冲洗水的投运频次,减少中间转运环节进入燃煤中的水分。对接卸煤设备、输送机破碎设备的金属部件腐蚀磨损情况进行跟踪记录,调整设备维护策略,避免失修问题发生。
6.4建议优选燃煤防冻剂,降低氯化物的含量
发电公司作为电煤的终端用户,只能被动的承受燃煤添加防冻剂带来的不良影响,建议煤炭洗选及运输单位对燃煤防冻剂进行优选,选取使用氯盐含量低的防冻剂,实现燃煤运输及终端用户的双赢。
参考文献:
[1]李守信等,电站锅炉受热面高温氯腐蚀的机理探讨,锅炉制造,一九九九年十一月
[2]天津国华盘山电厂2X500MW机组烟气脱硫工程初步设计,国华荏原环境工程有限责任公司,二五年十二月
[3]铁路煤炭运输防冻作业技术条件,铁运函(2009)818号,二零零九年十日二十四日
作者简介:
关键词: 安全风险评估; 层次分析法; 模糊综合评估; 电动特种车辆
中图分类号: TN082?34; TP391.9 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2017)12?0034?05
Abstract: The safety risk evaluation for the electric special vehicle running on airport apron is the basis to ensure the stable running of special vehicle and reduce the flight delay rate. At present, it hasn′t a set of reasonable and scientific evaluation system for the running safety assessment of the electric special vehicle, so a fuzzy comprehensive evaluation method with improved membership function is proposed. The exclusive traffic environment of the special vehicle running on airport apron is analyzed to set up the safety running index system of the electric special vehicle. The analytic hierarchy process (AHP) is used to calculate the weight of index. The improved membership function synthesis method is adopted to determine the membership. The fuzzy comprehensive evaluation method is employed to evaluate the running safety of electric special vehicle. The validation results show that the method can improve the accuracy of the evaluation result, and solve the problems of poor?systematicness and poor?scientificity evaluation for running safety of the electric special vehicle.
Keywords: safety risk evaluation; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation; electric special vehicle
0 引 言
绿色低碳机场已成为全球机场发展的趋势,近年来民航局致力于节能减排,积极探索绿色机场的发展道路。据统计,机坪地面特种车辆消耗的汽油、柴油占机场总耗能的13%以上。2014年开始,中国民用航空局倡导全国各机场针对机坪特种车辆进行“油改电”项目。该项目主要将机场区域内的牵引车、客梯车、机场摆渡车、引导车等燃油特种车辆更替为电动特种车辆[1]。
一直以来,机场都是将安全问题放在首位。随着机坪电动特种车辆逐步代替燃油车辆,未来机场将长期存在电动车与燃油车共存的局面。“油改电”的最终目的就是保证机坪特种车辆在安全运行的基础上,最大程度地实现节能减排。因此,建立一套合理的电动特种车辆运行安全评估体系对机场稳定安全的运行是十分必要的。现有的评估方式大都是专家们通过观察现场的整个运行过程,然后做出评估,但无法体现评估过程的科学性、客观性、合理性[2]。
本文根据电动特种车辆运行过程中影响安全的风险因素,建立系统的安全评估指标体系,采用层次?模糊综合评估方法对电动特种车辆的运行过程做出一个普适性评估,运用实例验证评估结果的合理性与科学性,解决了电动特种车辆运行安全评估的主观性和片面性问题[3]。
1 电动特种车辆运行安全评估指标体系
电动特种车辆在机坪实际运行中,涉及的指标因素众多,指标体系构建的合理性是决定评估结果成败的关键,为了确保评估结果的普遍适用性,指标体系的构建一定要遵循科学、合理、客观的原则。
将机坪交通系统中的“人、车、道路、环境”作为研究目标,以现场车辆实时监测数据和已发生的事故数据样本为基础,结合行业专家和一线工作人员的经验,甄别出具有可比性、代表性和可测性的指标,以此克服以往对于车辆安全运行评估指标过于单一的缺点。运用AHP方法分析影响电动车辆运行安全的各指标的关联,建立电动车辆运行安全的递阶层次框架:目标层G,准则层C,方案层P。本文以机坪电动引导车为分析对象,对机坪电动特种车辆运行安全进行普适性的评估[4?5]。目标层为电动特种车辆运行安全G,准则层集合为{C1,C2,C3,C4},方案层{Pi1,Pi2,,…,Pin},i=1,2,3,4。构建的指标体系见图1。
机坪电动特种车辆在实际运行的交通系统中,“人、车、路、环境”是构成该系统的基本要素,其运行安全风险指标必定是建立在这些因素的基础上,下面对方案层P的某些指标做出解释:
(1) 驾驶员是整个交通系统中影响运行安全的最主观性的因素。为了避免驾驶员心理素质、人格因素等这些因人而异的主观性因素导致评估结果不具普适性,选取操作技能P11与疲劳程度P12两个相对客观的指标。驾驶员的操作技能是决定正确行驶的关键。疲劳程度是随着工作时长的增加导致工作能力下降的客观规律。
(2) 制动性P21主要分为制动效能的好坏、制动效能的恒定性以及制动方向的稳定性三个指标。机坪特种车辆根据服务性质的不同都有不同程度的限速,由此可知制动频率较高,这种工作环境对制动系提出了较高要求。
(3) 操纵稳定性P22是指车辆在各种条件下能保持稳定行驶状态的能力。机坪特种车辆在作业期间通常保持低速稳定运行,因而操纵稳定性良好。
(4) 电池组的动力性P23分为爬坡性能、加速性能与最高速度性能三个指标。爬坡性能与加速性能反映了车辆的后备功率。电池组的后备功率对于安全运行的影响主要体现在超车过程中减少并行时间。此性能主要表现在特种车辆非作业区的公共交通系统中。
(5) 总成部件的疲劳强度P24主要是指电机、电池、轮胎等关键部件的磨损与老化程度,总成部件的疲劳强度是影响特种车辆安全运行的潜在因素。
(6) 电池组的安全性P25主要是指包括电池组的防水、散热、防撞以及过放电等指标,其中电池组的安全性是决定特种车辆“油改电”是否成功的关键。
(7) 道路线形设计P31包括曲线半径、坡度、坡长等指标。
(8) 路面基本状况P32包括路面强度、平整度、稳定度等指标。
(9) 天气状况P41与昼夜状况P42是影响视距的两个主要因素,视距越小,事故率越高。
2 电动特种车辆运行安全评估方法
建立起电动特种车辆安全运行的指标体系之后,依据AHP方法对同层次的各指标两两对比构造判断矩阵,对矩阵进行一致性检验,确定各指标的权重,再用改进的隶属函数法构建单因素评估矩阵,最终对电动特种车辆运行安全做出综合评估[6]。
2.1 AHP方法确定评价指标的权重
AHP方法中,指标权重的确定非常关键,它直接反映出各指标所起的作用,决定了模糊综合评估结果的成败。AHP方法将定量分析与定性分析结合,既解决了量纲不同的问题,又将不同类型的性能指标在同一矩阵中量化[7]。
(1) 构造判断矩阵。判断矩阵G就是对存在于同一层次的各指标对于上层隶属指标的重要程度进行两两对比, 根据专家经验量化对比结果[8]。为了提高量化的精确性,往往采用标度的方法,具体标度见表1。
上述判断矩阵G=(gij)n×n的具体形式如下:
式中,gij表示指标i相比指标j的重要性,并且满足gij>0,gii=1,gij=(i,j=1,2,…,n)。
(2) 层次单排序。层次单排序就是同层次的各指硕杂谏喜懔ナ糁副臧粗匾程度的排序,先计算出判断矩阵G的最大特征值λmax ,再根据特征方程G・W=λmax・W,计算出特征向量W=(ω1,ω2,…,ωn)T,最后对特征向量W归一化处理。
表1 标度量化方法
具体步骤如下:
将判断矩阵G进行列归一化处理,得到矩阵B=(bij)n×n (i,j=1,2,…,n),再将矩阵B按行求和:
式中:n为判断矩阵的阶数;C=0时,判断矩阵完全一致,C值越大,判断矩阵越不一致,但是无法衡量判断矩阵不一致程度的范围,因此,引入随机一致性比例指标,记作CR,即:,R为随机一致性指标。当CR
表2 撒汀经验值
2.2 模糊综合评估的计算
确定指标权重之后,需要构建单因素评估矩阵,隶属度权重的计算取决于隶属函数的设定,最常用的隶属函数有三角函数、梯形函数以及高斯函数等,隶属函数的参数由行业专家给定[10]。
(1) 评判集的构建。首先建立评判集V={v1,v2,…,vn},通常影响安全的等级vi用“很低,较低,较高”等类似的词汇描述。
(2) 计算特种车辆的评分矩阵D。咨询m个专家对n个指标进行评分,评价值为dij,dij表示第i个专家对第j个指标的评分,评分矩阵D的具体形式如下:
(3) 改进的隶属函数法。在实际运用中,为了计算方便,三角函数与梯形函数是应用广泛的隶属函数,这些单一的隶属函数法对评估的结果的准确度都有不同程度的降低。本文首次提出梯形隶属函数与高斯隶属合成的方法,使得模糊处理的结果更精确。例如疲劳程度属于越小越好型指标,选取5个风险评价集V={很低,较低,中,较高,很高},合成隶属函数如图2所示。
2.4 对综合评估向量结果分析
综合评估向量B的结果为百分制的数字,对评估结果的分析通常运用最大隶属度原则,找出B中的最大值Bmax,以此最大值作为评估的参考值,该值属于哪个评价等级则评估结果就是哪个等级[11]。
3 实例验证分析
通过AHP法的递阶层次思想计算出的系统指标权重反映了不同指标间的重要性差别,然后通过改进的隶属函数合成法对机坪电动车辆运行安全做出综合评估。选取我国某机场的真实运行交通环境进行研究,以机坪电动引导车(FOLLOW ME)为评估对象,对评估结果的合理性和客观性进行验证。专家组成员包括机场运行指挥专家、机场运行指挥人员、经验丰富的一线驾驶员等。
(1) 根据2.1节中AHP方法确定机坪电动特种车辆评价指标的权重:
A=[0.237 9,0.595 4,0.053 6,0.113 0]
A1=[0.666 7,0.333 3]
A2=[0.291 1,0.038 3,0.076 7,0.117 0,0.476 8]
A3=[0.482 9,0.088 2,0.272 0,0.157 0]
A4=[0.529 2,0.268 1,0.068 4,0.134 2]
(2) 咨询20位行业专家对电动引导车的各指标进行评分,构造评分矩阵D。以准则层指标道路C3为例分析,对其下层指标进行评分,其中dij∈[0,10],得到评分矩阵D3:
(3) `属度的计算。通过Matlab模糊工具箱,编辑模糊隶属函数,设置模糊规则,将评分矩阵的值dij作为输入值在Matlab计算相应输出值f,从而计算出隶属度Xjn:n=1,X=7.032 6;n=2,X=5.511 2;n=3,X=3.544 1;n=4,X=0.513;n=5,X=0。
(4) 单因素评估矩阵的构建。根据隶属度权重计算公式可得单因素评估矩阵 R3:
同理可求出R1,R2,R4。
(5) 模糊综合评估。一级指标模糊评估:利用Bi=Ai・Ri(i=1,2,3,4),得到一级指标模糊评估如下:
B1=(0.360 3,0.443 5,0.172 7,0.023 5,0)
B2=(0.371 6,0.351 9,0.252 0,0.019 9,0)
B3=(0.447 8,0.419 5,0.117 1,0.015 7,0)
B4=(0.388 8,0.358 1,0.226 9,0.026 1,0)
二级指标模糊评估:由电动引导车的一级因素C1,C2,C3,C4构成的总单因素评判矩阵R为:
利用B=A・R可得出电动引导车模糊综合评估的结果:
B=(0.374 9,0.378 0,0.223 0,0.021 2,0)
依据最大隶属度原则,B中最大值为0.378 0为评估结果,0.378 0对应风险评价集{很低,较低,中,较高,很高}中的“较低”等级,说明该机场的电动引导车运行风险较低,与实际情况吻合。实际中有30.65%的专家认为风险等级很低,有37.8%的专家认为风险等级较低,28.4%的专家认为风险等级为中等,有3.15%的专家认为风险等级较高。
改进的隶属函数对比:对电动引导车运行安全做出合理评估以后,进一步用改进的合成隶属函数与梯形隶属函数、高斯隶属函数的评估结果做出对比,也分别得到了不同的评估结果,其结果如表3所示。
从表3可知,高斯隶属函数与合成隶属函数的评估结果均能正确反映引导车运行风险等级,但是合成隶属函数的评估结果与实际情况更为吻合,从而验证了改进的隶属函数的优点。
表3 电动引导车运行安全评估结果对比
4 结 论
为了实现机场节能减排,大量电动特种车辆进入机坪作业,对车辆安全运行提出了新的要求。本文对机坪电动特种车辆进行分析,建立了电动特种车辆安全运行的指标体系,运用AHP法计算出指标权重,通过改进的合成隶属函数对电动特种车辆安全运行进行模糊综合评估,改善了目前对特种车辆的安全评估方法还停留在现场观察评估的现状。同时对影响电动特种车辆运行安全的指标按重要程度进行排序,对机场预防风险隐患提供了科学的参考依据,具有很好的实际应用价值[12]。
参考文献
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【关键词】 海管监测自动化安全
The application of automation technique in raising security of marine pipeline: taking the NanPu operational zone of Jidong oilfield as example
Zhaofeng1, Liang Qiwu1, Ma Zhuo1, Hua Yu1, Liu Tingting2
(1.operational zone of Nanpu, Jidong oilfield, Tanghai, Hebei, 063200;
2.operational zone of land oilfield, Jidong oilfield, Tanghai, Hebei, 063200)
【Abstract】 introduce the current level ,the supervise rule and main composition about Nanpu oilfield,. through automation supervising system ,achieve the monitor to the marine pipeline, raising the security of marine pipeline.
【Key words】 marine pipeline, monitor, automation, security.
目前南堡作业区共有9条海管运行,建成投运以来受多种因素的制约,一直未能实现对海管运行系统状况的实时监测。为了保证海管出现异常情况时能够及时发现和处理,避免事态扩大造成更大损失,利用智能变送器对所有海管首末端的温度、压力进行实时监测,并通过通讯网络把这些数据上传至中控室及生产指挥中心集中处理,达到海管运行参数实时监测及预警,并实现各岛及平台海管运行参数共享,确保海管安全平稳运行。
1 南堡油田海管运行现状
南堡作业区的9条海管,分别承担着采油二区、采油三区、采油五区、导管架的原油及注入水的输送任务。整个海管系统具有“投产时间跨度大、总长度长、地面条件复杂”的特征。自2008年第一条海管投产以来,截止2013年作业区共有海管9条,总计70公里,其中85%的海管位于水下。以往对海管监测采用人工巡查的办法,但该方法常受天气及环境的制约,且巡查范围有限,难以实现对海管运行状况的全程监控。为此,开展了海管运行系统监测自动化研究。
2 自动化监控系统原理及特点
监控系统可以跟踪所有监控对象的最新数据,并定时刷新显示,同时对所有外输管线还可以循环监视其最新数据,包括压力及温度的数据,一旦发现超过或低于设定值的范围即报警提示。随着数据库存贮量的增大,可以绘制温度压力的趋势图,通过分析对比可以有效掌握了解外界各个因素对海管的压力温度的影响,从而可以让管理者进行最适当的调整。
2.1 海管参数监测系统的主要结构
管参数监测系统主要是利用智能变送器对所有海管首末端的温度、压力进行实时监测,并通过通讯网络把这些数据上传至中控室及生产指挥中心集中处理,完成监视及报警功能,从而能第一时间发现海管运行中温度、压力的异常变化,保证海管出现渗漏冻堵穿孔等异常情况时能够及时处理,以达到对海管运行参数的实时监测及预警,确保海管平稳运行。
系统中使用的智能变送器为艾默生无线压力变送器及无线温度变送器,。通讯网络则采用艾默生SmartWireless智能无线WFN架构为主体。该通讯网络分为两层(图1):第一层是现场无线设备组成的自组织网络,这些设备以自我组织、智能化的方式与网关进行无线通讯;第二层是网关和主机系统的无缝集成。主机系统可以是DCS,无线网关控制器或类似于设备管理和维护的工作站。
2.2.1 现场设备构成
现场部分主要由无线压力变送器、无线温度变送器、无线网关和中继设备组成,主要实现的功能就是向控制室发送现场采集到的信号。
2.2.2 控制室设备构成
控制室主要由RTU、电脑主机组成,其功能就是处理采集到的现场信号。
RTU作用是进行数据采集及本地控制,进行本地控制时作为系统中一个独立的工作站,这时RTU可以独立的完成连锁控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上常用的控制调节功能;进行数据采集时作为一个远程数据通讯单元,完成或响应本站与中心站或其它站的通讯和遥控任务。它的主要配置有CPU模板、I/O(输入/输出)模
图1 海关参数自动化监测结构图
板、通讯接口单元,以及通讯机(RADIO)、天线、电源、机箱等辅助设备。RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU中的程序,CPU的程序可用工程中常用的编程语言编写,如梯形图、C语言等。I/O模板上的I/O通道是RTU与现场信号的接口,这些接口在符合工业标准的基础上有多种样式,满足多种信号类型。I/O模板一般都插接在RTU的总线板槽上,通过总线与CPU相连。这种结构易于I/O模板的更换和扩展。除I/O通道外,RTU的另一个重要的接口是RTU的通讯端口,RTU具有多个通讯端口,以便支持多个通讯链路。
3 参数及适用范围
现场安装的无线压力、温度变送器是罗斯蒙特3051S系列的
罗斯蒙特3051S ERS系统可以改善使用性能,3051S ERS系统采用数字结构来取代了机械部件的原因,即使在大范围变化的温度下,该系统也可以具备更快的响应时间和更加稳定、可重复的测量并且测量精度可以提高十倍以上,罗斯蒙特3051S ERS系统可提供来自每个压力变送器读数的实时访问和液位或体积测量的比例输出。罗斯蒙特3051S ERS是一个多参数的系统,更能方便提供额外的过程优化控制信息。通过各个参数及使用范围的了解,确定这套设备能满足南堡油田的日常生产需要,即使在极端环境条件下,也能为安全运行提供保障。
4 结语
通过安装海管首末端的压力及温度变送器,可以大大提高海管运行的安全性,同时还大量的减少了巡线人员的巡检次数,对所有海管首末端的温度、压力进行实时监测,并通过通讯网络把这些数据上传至中控室及生产指挥中心集中处理,完成监视及报警功能,从而能第一时间发现海管运行中温度、压力的异常变化,保证海管出现渗漏冻堵穿孔等异常情况时能够及时处理,避免事态进一步扩大造成更大损失。
参考文献:
[1]张钧.海上采油工程手册.北京:石油工业出版社,2000.
关键词:云环境 移动视频监控系统 安全性 保障措施
中图分类号:TP391.41;TP277 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2014)05-0203-01
移动视频监控系统具有移动性、实用性以及即时性等诸多优势[1],因而获得了快速发展。在云计算研究不断深入的背景下,基于云环境的移动视频监控系统应运而生,且获得了广泛应用。本文基于后台、网络、前端的安全保障措施进行相关探讨,旨在促进该系统安全性能的提升。
1 总体架构
每一个网络摄像机均可被视作一个云终端。用户经由网络访问目标网络摄像机以得到所需服务。当发生异常时,异常信息将会被捕捉和收集,并提供给网络,后者制定针对性的补丁,然后利用补丁以弥补网络摄像机的不足(如图1)。
2 系统功能
(1)网络摄像机将相关服务于网络上,用户可基于自身需要经由以找到对应的服务。(2)用户访问网络摄像机的过程中,均会记录其相关信息,整理并输送到云数据库中保存起来。当用户再次访问时,系统将会以自动的方式优先显示用户所需服务。 (3)任意网络摄像机均能够满足用户的服务定制需求。(4)某服务发生异常时,将会接收到相关信息并予以数据分析,然后对安全模块进行更新。(5)该系统的安全机制主要涉及三点[2],即后台安全、网络安全、前端安全。
3 系统安全保障措施
3.1 后台安全保障措施
(1)数据安全存储与管理。对于移动视频监控系统而言,数据存储与管理是安全保障工作的核心所在。对系统核心机密数据进行加密处理,然后进行“云”传输或者对磁盘信息进行直接加密,防止个别不法“云”服务商或者用户截取和篡改信息。然而加密有可能导致数据不完整,提高数据的复杂性,同时还会给用户的索引及搜索操作带来一定的难度。所以,有必要对系统中的数据信息予以分门别类,有选择和有目的地予以加密,也可将相关数据存储在私有“云”中。(2)SaaS应用中相关信息存取安全问题。SaaS(软件即服务)属于一种经由因特网提供软件及其服务的模式[3]。用户可通过网络以达成集中存取信息的目的,同时也在某种程度上弱化了自身对于信息的掌控能力,存在一定的安全风险。基于保障用户身份信息和日志数据存取安全的考虑,建议采用如下措施:1)为应对黑客单点攻击问题,可将数据服务器、Web服务器、应用服务器三者有机隔离开来,提高恶意攻击的难度。2)数据服务器属于重中之重,应予以云备份。当数据遭到破坏之后,可借助备份予以修复,确保服务不会因为该类问题而中断。3)对系统绝密信息予以加密存储。当用户需要读取和调用该类数据时,要求系统对用户身份进行认证,并对传输协议进行加密。如此一来,即便数据被窃取,也很难正确读取。
3.2 网络安全保障措施
在网络安全方面,需要重点研究的是视频传输安全。这一类安全威胁主要包括:1)被动攻击:窃听、流量分析。2)主动攻击:数据篡改、中间人攻击、主机欺骗、重放攻击。
对于以上网络安全威胁,当前主要借助SSL及诸多加密算法、消息摘要算法、数字签名等一系列措施的结合应用予以解决。SSL层协议属于应用层和TCP/IP的中间环节,由上层协议传输到该层的信息被加密,然后借助TCP/IP途径传送给目的主机,由TCP/IP传输给SSL层后予以解密,采用客户端、服务器双向认证的做法,对隐私或关键数据进行加密,同时借助数字签名以确保数据具有足够的完整性,构建一个高安全系数的通信通道。最后基于如下方面提供安全服务:1)认证,2)机密性3)完整性。
3.3 前端安全保障措施
(1)身份认证。身份认证是系统针对用户身份进行核对的一个过程,以判断其是否具有访问资格以及使用权限。在身份认证机制中,基于密码的身份认证是最典型、最常用的一种机制。(2)授权。所谓授权指的是,用户身份得到合法确认之后,赋予该用户相应的系统访问权限。授权同样是一个典型的、常用的安全机制。通过授权能够防范非法入侵者对关键信息进行破坏,同时还能够阻止合法用户对非法信息进行访问,从而实现在更近的层次上有效保护信息安全。 (3)审计。所谓审计指的是,将全部用户的行为均有效记录下来,从而便于后期核查。通过审计能够让用户对自己做出的一系列行为负责,不容其抵赖。
4 结语
基于云环境的移动视频监控系统以其诸多优势获得了广泛应用,然而其安全问题也不容忽视。只有基于后台、网络、前端等角度采取相应的安全保障措施,才能降低安全风险,保障其正常运行。
参考文献
[1]陈飞玲,陈湘军,郁建桥等.移动视频监控系统设计[J].电子测量技术,2014,04:109-113.
关键词:冬季;天然气输配;调整
一、冬季输配存在的主要问题
1、气源不足,供气及其辅助系统经常发生故障
冬季用气量大、高峰期长,而供气方的所有气井在合理产能下日最大供气量是客观固定的,加上部分油气田生产的内部消耗,所以天然气冬季的供应量存在很大缺口,很难满足下游的正常用气。通过增加油田伴生气或其他气田气进行供应,或扩大气井产能进行供应,存在运行不稳定,供气及其辅助系统经常发生故障的不利因素。
2、调峰能力弱
在输配运行中,由于实际调峰能力受多种因素的影响,特别是工艺参数的制约,市政管网、调峰厂球罐等储气设施可利用空间大大降低,调峰设施的调峰能力很有限。
3、应急能力弱
在气源不足、调峰能力弱、用气负荷大的情况下,及时掌握各类用户用气信息,特别是工业及大型采暖用户的用气情况是平稳供气的关键,因此城市天然气输配系统建立SCADA系统势在必行。在冬季用气高峰到来之前,如工业用户数据传输不能实现,就很难对供用气进行及时调整,由于用气信息掌握滞后,在多种输配不利因素集合放大效应作用下,很容易造成管网的供气不足甚至停气。
4、长输管线可靠性、稳定性、安全性降低
长输管线根据以往经验来看,一般情况下容易造成超负荷运行,可靠性、稳定性、安全性均降低,并且高流量下长输管线易发生冻堵。另外,即使供气方气量充足,长输管线日输送量超过历史定额也有待进一步讨论执行。且有的地方的长输管线已长期运行十多年,也存在着发生泄漏的可能。
5、随着天然气用量的成倍增长,给相应的供应和输配设施带来很大压力。受季节、气候、温度、昼夜变化以及其他因素的影响,燃气消费需求的高峰和低谷差别很大。同时,由于部分大中型城市资源供应对外的依赖性高,资源瓶颈约束的问题也显现出来。随着能源结构中天然气的比重不断增加,对安全供应的要求进一步提高,现有供应体系难以满足。另外,能源的安全保障问题更加突出,必须搞好能源储备和应急体系建设,进一步完善能源供应体系。
二、冬季天然气输配调控措施
1、各地生产调度部门应提前做好数据统计与分析工作,为用气高峰期做好保障工作。如在现有客户的基础上,结合潜在客户类型及数量,根据历年的运行数据及经验,并充分考虑温度因素的影响,对去年冬季各月份的用气量进行预测,制定详实的《供气调峰预案》,对各类客户用气量进行每日细化分析,这样可以对各个时期的气量缺口,做到提前预知,变被动为主动,对可能出现的情况做出解决方案。
2、输配管理中心生产运行人员要加强工作责任感,保障居民供气的稳定性。输配管理中心的工作人员要严格执行轮班制,坚持24小时巡回检查制度,对输气设备严密监视,并严格执行输配管理中心下达的各项生产计划,在用气出现波动的情况下,随时时汇报各项数据,以便于生产管理部门进行有效调度工,使天然气输配工作保持平稳运行。在气温变化不定的情况下,输配管理中心值班人员要增加对场站中球罐、分离器、过滤器等设备的排污次数,杜绝管线阀门冻、堵事故的发生。
3、冬季是天然气使用事故的高发期,大多数事故的发生都是由于联接入户管道和灶具的胶管老化所致,还有不少是因为用户使用不合格灶具引发的,因此,提醒居民一定要注意使用安全。
4、提前做好检修工作,保证冬季供气的稳定。输配管理中心要提前开始进行冬季供气的相关准备工作,对门站、调压站内的设备进行维护检修,对输配系统的调压柜、调压箱、管网、阀门、调压器等设备设施进行维护检修,使整个输配系统处于完好状态,以迎接冬季供气的到来。
三、结语
由于我国北方地区冬季用气需求量相对其它季节成倍增长,加上新开发的工业、商业、采暖等大客户越来越多,天然气客户剧增导致用气需求加大,天然气输配运行也将面临很大的困难,冬季用气高峰期的供气过程中存在供不应求的问题。因此,要积极采取多种措施调动一切可以调动的力量,力保冬季安全平稳供气。
参考文献:
[1] 杨毅,李长俊,尚蜀娅. 天然气管网输配气量优化研究[J]. 天然气工业, 2006, (01) .
[2] 胡应富. 《天然气输配经济学》出版[J]. 天然气技术, 2007, (05) .
[3] 李波. 天然气管网系统输配气运行方案优化[J]. 石油规划设计, 2001, (05) .