燃料智能化管控系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用前景

黃立新

（安徽華電六安電廠有限公司，安徽六安　237126）

燃料智能化管控系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用前景

黃立新

（安徽華電六安電廠有限公司，安徽六安237126）

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比在70％以上，決定了火力發(fā)電仍占電力生產(chǎn)的主要部分，而煤炭占火力發(fā)電成本的70％左右，因此，燃料管理就成了電力生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的燃料質(zhì)檢驗(yàn)收主要靠人和設(shè)備來(lái)完成，雖然全程進(jìn)行視頻監(jiān)控，但作弊現(xiàn)象仍難杜絕，對(duì)燃料驗(yàn)收的公正性、準(zhǔn)確性影響較大。燃料智能化管控系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代智能技術(shù)，將燃料采制化過(guò)程進(jìn)行集成布置、集中管控燃料業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)無(wú)人值守、無(wú)縫對(duì)接、實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決燃料管控難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題。同時(shí)在燃料管理過(guò)程中引入計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)數(shù)字化管理，提高燃料數(shù)字化、信息化管理水平。

燃料智能化管理；無(wú)人值守；數(shù)字化煤場(chǎng)；二維碼技術(shù)

0　引言

燃料管理是一個(gè)步驟連續(xù)、業(yè)務(wù)范圍分散、多環(huán)節(jié)的組織活動(dòng)，涉及燃料采購(gòu)、調(diào)運(yùn)、質(zhì)檢、運(yùn)行、維護(hù)、財(cái)務(wù)、信息等多個(gè)職能部門(mén)，包含燃料價(jià)格、數(shù)量、質(zhì)量、存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)、機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、樣品編碼等數(shù)據(jù)信息。燃料管理既涉及生產(chǎn)運(yùn)行業(yè)務(wù)，又涉及管理業(yè)務(wù)，跨越多個(gè)部門(mén)，企業(yè)如果只依靠單一的信息化系統(tǒng)則無(wú)法突破燃料管理瓶頸。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，燃料智能管控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)燃料業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，有效實(shí)現(xiàn)計(jì)量、車(chē)輛調(diào)度、采樣、制樣、存取樣、棄樣等全程無(wú)人值守，解決燃料管控難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題。

1　燃料智能化管控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)一次能源消費(fèi)中，煤炭占比一直在70％以上，目前的能源結(jié)構(gòu)決定了火力發(fā)電仍占電力生產(chǎn)的主要部分［1］，煤炭占火力發(fā)電成本的70％以上，因此，燃料管理就成了電力生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。改革開(kāi)放以后，隨著煤炭市場(chǎng)的放開(kāi)，煤炭?jī)r(jià)格逐年升高，煤炭供需雙方矛盾逐漸顯現(xiàn)，燃料驗(yàn)收環(huán)節(jié)實(shí)行公開(kāi)、公平、公正的管理顯得異常迫切和重要。

燃料智能化管控系統(tǒng)是一個(gè)綜合管理平臺(tái)，分為燃料驗(yàn)收智能管理系統(tǒng)和燃料數(shù)字化管控系統(tǒng)2大塊。由采制化、智能調(diào)度系統(tǒng)、計(jì)量、結(jié)算、數(shù)字化煤場(chǎng)、摻燒摻配、視頻監(jiān)控等多個(gè)子系統(tǒng)組成，利用信息管理平臺(tái)和應(yīng)用功能軟件實(shí)現(xiàn)燃料全過(guò)程智能化管理，系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　燃料智能化管控系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)

2　燃料驗(yàn)收智能管理系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，入廠煤、入爐煤采樣實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采樣，信息化技術(shù)也大量應(yīng)用到電廠日常管理工作中，如入廠煤車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、燃料統(tǒng)一結(jié)算系統(tǒng)、數(shù)字化煤場(chǎng)等，使得燃料管理水平、效率不斷提高。

在燃料驗(yàn)收管理中，煤質(zhì)特性分析主要涉及采樣、制樣和化驗(yàn)3大環(huán)節(jié)，其中采樣誤差在檢驗(yàn)總方差中的比例高達(dá)80％，制樣為16％，化驗(yàn)為4％。實(shí)踐表明，煤質(zhì)采樣和制樣對(duì)其篩分、煤樣混合、粒度縮分以及干燥等環(huán)節(jié)的影響較為明顯［2］。目前電廠燃料采、制、化重要環(huán)節(jié)的銜接主要靠人工與機(jī)械設(shè)備來(lái)完成，采樣過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，而制樣環(huán)節(jié)主要靠人工。因人的制樣水平高低不齊、人員素質(zhì)參差不齊，雖然制樣過(guò)程進(jìn)行視頻全程監(jiān)控，但作弊現(xiàn)象仍難杜絕，對(duì)燃料驗(yàn)收的公正性、準(zhǔn)確性影響較大。

隨著工業(yè)4.0高科技浪潮的到來(lái)，即以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，將在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。工業(yè)4.0是將傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過(guò)CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對(duì)端的高度集成。能夠準(zhǔn)確表達(dá)新工業(yè)時(shí)代的就是工業(yè)4.0項(xiàng)目倡導(dǎo)的智能工廠概念，智能工廠是通過(guò)在生產(chǎn)系統(tǒng)中配備CPS來(lái)實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)，智能工廠的產(chǎn)品、資源及處理過(guò)程因CPS的存在，將具有非常高水平的實(shí)時(shí)性，同時(shí)在資源、成本節(jié)約中也頗具優(yōu)勢(shì)［3］。燃料驗(yàn)收智能管理系統(tǒng)就是將燃料采制化過(guò)程進(jìn)行集成布置、集中管控燃料業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)無(wú)人值守、無(wú)縫對(duì)接、實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決燃料管控難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題。

燃料驗(yàn)收管理系統(tǒng)主要由自動(dòng)采樣系統(tǒng)、智能全自動(dòng)制樣系統(tǒng)、智能全自動(dòng)存查樣系統(tǒng)、樣瓶氣送系統(tǒng)、在線全水分自動(dòng)檢測(cè)、門(mén)禁自動(dòng)控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。

2.1智能全自動(dòng)制樣系統(tǒng)

與采樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，通過(guò)提升機(jī)將采取的煤樣送入全自動(dòng)智能制樣機(jī)內(nèi)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送、稱(chēng)重、破碎、縮分、干燥、制粉、廢樣回收、留樣轉(zhuǎn)運(yùn)等功能，最終制備出6mm全水分煤樣、3mm存查煤樣及0.2mm分析煤樣，并能實(shí)現(xiàn)多種規(guī)格煤樣的自動(dòng)封裝、自動(dòng)包裝噴碼、煤樣信息自動(dòng)錄入。燃料全自動(dòng)智能制樣系統(tǒng)能自動(dòng)稱(chēng)量煤樣，自動(dòng)控制縮分比例，設(shè)備在破碎、干燥等環(huán)節(jié)設(shè)有清理裝置，在縮分、煤樣運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)設(shè)有氣動(dòng)脈沖吹掃裝置，杜絕煤樣殘留，留樣通過(guò)傳送帶自動(dòng)送至自動(dòng)存查樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制樣全過(guò)程無(wú)人值守，清除制樣人為誤差，排除人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)人與煤樣無(wú)接觸，杜絕作弊現(xiàn)象。

2.2智能全自動(dòng)存查樣系統(tǒng)

智能全自動(dòng)存查樣系統(tǒng)主要由硬件及軟件2大部分組成。硬件系統(tǒng)主要由組合式柜架、智能機(jī)器人、氣送系統(tǒng)、煤樣檢測(cè)系統(tǒng)等組成。軟件系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、存查庫(kù)數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)、權(quán)限管理系統(tǒng)組成。系統(tǒng)通過(guò)氣送管道與全自動(dòng)制樣系統(tǒng)對(duì)接，將全自動(dòng)制樣產(chǎn)生的6mm全水分樣、3mm存查樣、0.2mm分析樣自動(dòng)傳送到全自動(dòng)存查庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)3mm存查樣的存查管理，6mm全水分樣和0.2mm分析樣的轉(zhuǎn)運(yùn)及暫存管理。系統(tǒng)智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制采用伺服控制系統(tǒng)，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的中樞系統(tǒng)，通過(guò)接收權(quán)限管理系統(tǒng)中授權(quán)的存樣信息、取樣信息，控制系統(tǒng)將指令發(fā)送給智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)煤樣盲存盲取，同時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)權(quán)限管理系統(tǒng)中授權(quán)的樣瓶存放期限信息，自動(dòng)定期清理?xiàng)墭?。系統(tǒng)在存放、查取、棄樣過(guò)程中煤樣的信息流始終伴隨著煤樣實(shí)物流進(jìn)行流轉(zhuǎn)，當(dāng)煤樣瓶到達(dá)全自動(dòng)樣品存查庫(kù)時(shí)，系統(tǒng)就通過(guò)管控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獲取樣品信息，存樣時(shí)通過(guò)讀取樣品信息進(jìn)行對(duì)比確認(rèn)，保證信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)保證樣品和樣品信息的一一對(duì)稱(chēng)，不會(huì)發(fā)生丟失樣品情況。在樣品進(jìn)行取樣轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，也會(huì)對(duì)樣品進(jìn)行讀碼確認(rèn)，同時(shí)將樣品信息通過(guò)管控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送到下一級(jí)，保證煤樣的信息流伴隨煤樣實(shí)物流進(jìn)入化驗(yàn)流程進(jìn)行流轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)從采制到化驗(yàn)的全程無(wú)人值守過(guò)程。并能將數(shù)據(jù)信息傳到燃料管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息流的無(wú)縫式對(duì)接。

2.3樣瓶氣送系統(tǒng)

樣瓶氣送系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、風(fēng)向切換器、中轉(zhuǎn)站、管道換向器、收發(fā)站、傳輸瓶、中央控制站、傳輸管道等組成，其工作原理是采用吹氣和吸氣的形式來(lái)對(duì)樣瓶進(jìn)行輸送，是全自動(dòng)制樣室、化驗(yàn)室、全自動(dòng)存查樣柜、廢瓶棄樣室等多個(gè)站點(diǎn)的聯(lián)接紐帶，能自動(dòng)完成0.2mm的分析樣，3mm存查樣及6mm全水分樣的傳送。避免了煤樣輸送環(huán)節(jié)的人為干預(yù)，杜絕人為換樣風(fēng)險(xiǎn)。

2.4在線全水分自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

集接樣、縮分、攤平、干燥、分析結(jié)果、自動(dòng)棄樣等功能于一體的全自動(dòng)全水分檢測(cè)系統(tǒng)，在采樣現(xiàn)場(chǎng)或者制樣現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試煤樣全水分，分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，避免人工干預(yù)和手工抄寫(xiě)數(shù)據(jù)造成誤差。

3　燃料數(shù)字化管控系統(tǒng)

燃料數(shù)字化管控系統(tǒng)以智能化管理為手段，滿(mǎn)足集團(tuán)公司、分公司及電廠燃料管理所需數(shù)據(jù)及信息需求，提供燃煤采購(gòu)、調(diào)運(yùn)、檢斤（稱(chēng)重）、檢質(zhì)（采樣、化驗(yàn)）、結(jié)算、煤場(chǎng)管理、配煤摻燒、鍋爐優(yōu)化燃燒等數(shù)字化信息，科學(xué)化、規(guī)范化、精細(xì)化企業(yè)燃煤管理，降低燃料成本，提高燃煤質(zhì)量，優(yōu)化鍋爐燃燒效率。

3.1智能調(diào)度系統(tǒng)

汽車(chē)煤智能調(diào)度系統(tǒng)主要用于進(jìn)廠煤登記、調(diào)度、排號(hào)、引導(dǎo)、采樣過(guò)磅。智能調(diào)度系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)卡單分離。運(yùn)煤?jiǎn)尾荒茈S車(chē)攜帶，運(yùn)煤信息在入廠時(shí)錄入射頻卡。車(chē)輛依據(jù)射頻卡識(shí)別，以及固化程序完成過(guò)磅、采樣、回空、打單等流程。不按驗(yàn)收流程執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖并報(bào)警。智能調(diào)度系統(tǒng)具備供應(yīng)商、礦名、礦別信息屏蔽功能，提示車(chē)輛排隊(duì)功能，提示卸煤區(qū)域功能。

3.2數(shù)字化煤場(chǎng)

數(shù)字化煤場(chǎng)利用計(jì)算機(jī)程序、物聯(lián)網(wǎng)信息和視頻監(jiān)控等技術(shù)，以入廠軌道衡、汽車(chē)衡、皮帶秤、斗輪機(jī)等設(shè)備采集入廠煤分區(qū)堆放的數(shù)量，并從燃料驗(yàn)收管理系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)，并自動(dòng)匹配其價(jià)格、熱值、全水分等參數(shù)；以煤場(chǎng)斗輪機(jī)、推煤機(jī)等堆取設(shè)備及原煤倉(cāng)、入爐煤皮帶秤等設(shè)備采集入爐煤從煤場(chǎng)各分區(qū)取煤的數(shù)量，并自動(dòng)匹配其價(jià)格、熱值、全水分等參數(shù)，實(shí)時(shí)以三維數(shù)字化方式動(dòng)態(tài)展示各煤場(chǎng)各分區(qū)進(jìn)出存煤的量、價(jià)、質(zhì)、時(shí)間等參數(shù)狀態(tài)，指導(dǎo)配煤摻燒、燃料供應(yīng)調(diào)度等工作，實(shí)現(xiàn)燃料管理效益的最大化。

3.3智能摻燒系統(tǒng)

提供煤場(chǎng)煤種、礦別分區(qū)分堆存放數(shù)量、熱值、硫分、灰分等參數(shù)，進(jìn)行煤質(zhì)評(píng)價(jià)，根據(jù)配煤摻燒要求，提供最優(yōu)摻配方案。

3.4集中控制中心

集中控制中心采用操作站的管理模式，引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、光電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集燃料管理業(yè)務(wù)、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控于一體，推行無(wú)人值守作業(yè)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量、采樣、制樣、存樣、取樣、棄樣、化驗(yàn)、煤場(chǎng)管理、門(mén)禁系統(tǒng)等全程視頻監(jiān)控。

3.5二維碼傳遞系統(tǒng)

是基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）模式下的入廠煤密碼管理系統(tǒng)，是綜合運(yùn)用當(dāng)前成熟的條碼技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)［4］。該系統(tǒng)在整個(gè)煤質(zhì)檢測(cè)所有環(huán)節(jié)中以二維碼形式實(shí)行信息管理，即在入廠煤軌道衡、汽車(chē)衡計(jì)量后以二維碼的形式完成采樣、制樣、化驗(yàn)過(guò)程的信息化管理，杜絕人工數(shù)據(jù)錄入，屏蔽了采制化流程中煤樣的敏感信息，提高了燃料驗(yàn)收信息化管理水平。

4　結(jié)束語(yǔ)

燃料智能化管控系統(tǒng)最大的特性就是實(shí)現(xiàn)燃料管理業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的互通互聯(lián)，其核心是實(shí)現(xiàn)燃料管理全過(guò)程監(jiān)測(cè)、控制、自動(dòng)和無(wú)人值守，解決燃料管控難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題，是燃料管理與工業(yè)智能的高度融合，是工業(yè)4.0在電力行業(yè)的典型應(yīng)用，燃料智能管控系統(tǒng)必將在電力行業(yè)大力推廣，前景廣闊。

［1］付融冰，張慧明.中國(guó)能源的現(xiàn)狀［J］.能源環(huán)境保護(hù)，2005，19（1）：8-12.

［2］程鵬.淺談商品煤采樣精密度［J］.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009，19（14）：154-155.

［3］王喜文.工業(yè)4.0：智能工業(yè)［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013（12）：3-4.

［4］趙兌闖，唐軍，劉勇.條碼系統(tǒng)在火電廠燃料采制化管理中的研發(fā)和應(yīng)用［C］∥重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì).重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2010學(xué)術(shù)會(huì)議論文，2010.

（本文責(zé)編：齊琳）

TM624

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1674-1951（2016）09-0056-03

2016-07-01；

2016-08-02

黃立新（1964—），男，湖北武漢人，工程師，從事燃料生產(chǎn)技術(shù)管理等方面的工作（E-mail：huangfeihong8@163. com）。