火電企業(yè)燃料全過程技術(shù)診斷新模式的構(gòu)建與應(yīng)用

崔修強(qiáng)，喬龍

(華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014)

0 引言

煤炭是火電企業(yè)最大的成本，約占發(fā)電總成本的70%左右，直接影響著企業(yè)的效益水平和競爭力。各火電集團(tuán)公司采取了很多舉措著力加強(qiáng)燃料監(jiān)管工作，但傳統(tǒng)的燃料監(jiān)管方式耗時(shí)耗力，發(fā)現(xiàn)處理問題也往往滯后，而且各基層電廠在燃料監(jiān)管與業(yè)務(wù)技術(shù)方面的水平也參差不齊，因此燃料監(jiān)管亟須從宏觀層面進(jìn)行規(guī)范[1]。

為解決上述問題，華電國際技術(shù)服務(wù)中心研發(fā)了燃料全過程監(jiān)管與診療平臺，構(gòu)建燃料全過程監(jiān)管新模式，實(shí)現(xiàn)燃料設(shè)備、設(shè)施的自動化診斷、提示、預(yù)警，在燃料全過程在線監(jiān)管中發(fā)現(xiàn)問題，督促整改，“用平臺說話”，通過智能化手段使燃料專業(yè)技術(shù)模塊化，建立燃料在線技術(shù)診斷指標(biāo)體系，指導(dǎo)開展“燃料技術(shù)診斷”工作,從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)燃料管理格局的統(tǒng)一布置、全面覆蓋。

1 燃料全過程在線監(jiān)管與診療平臺功能

“燃料全過程在線監(jiān)管與診療平臺”利用工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際需求以及工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行研發(fā)，平臺接入涵蓋采、制、化、計(jì)量以及采購統(tǒng)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的全過程數(shù)據(jù)，搭建了開放式、可擴(kuò)展、自優(yōu)化的診療平臺[2]，通過對火電企業(yè)燃料全過程信息流進(jìn)行實(shí)時(shí)的診斷分析，挖掘各項(xiàng)指標(biāo)變化趨勢的產(chǎn)生原因，并提供問題的解決方法，實(shí)現(xiàn)對燃料過程數(shù)據(jù)與設(shè)備設(shè)施實(shí)時(shí)在線監(jiān)管。平臺主要包括在線監(jiān)管、遠(yuǎn)程診斷、閉環(huán)管控、綜合評價(jià)4個(gè)主要功能。

1.1 在線監(jiān)管

通過對汽車衡、軌道衡、采樣機(jī)、制樣機(jī)、化驗(yàn)等設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線提取，集中展現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備故障等信息，并以生產(chǎn)工藝流程圖的形式進(jìn)行展現(xiàn)，具有靈活的圖元繪制、邏輯定義和圖形編輯功能，為實(shí)時(shí)掌控驗(yàn)收全過程和在線診斷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

依據(jù)參數(shù)的使用類別和關(guān)鍵性將現(xiàn)場參數(shù)分為基礎(chǔ)參數(shù)、核心參數(shù)和指標(biāo)參數(shù)3大類。核心參數(shù)是評判設(shè)備性能的重要參考，與整體的運(yùn)行狀況直接相關(guān)，是影響驗(yàn)收質(zhì)量的關(guān)鍵部分。如采樣頭的采集重量、子樣數(shù)目、采集子樣的方法正確與否直接反映了采樣機(jī)設(shè)備的性能狀況，從而判斷采取子樣的代表性[3]。

1.2 遠(yuǎn)程診斷

遠(yuǎn)程診斷主要是對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，針對驗(yàn)收的不同過程建立汽車衡、軌道衡、采樣機(jī)、制樣機(jī)、化驗(yàn)設(shè)備診斷模型，對異常參數(shù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行在線診斷。

根據(jù)設(shè)備參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，平臺挖掘數(shù)據(jù)各指標(biāo)間的邏輯關(guān)系，對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行初步判斷，可以在線對設(shè)備的精密度、偏倚等進(jìn)行分析。系統(tǒng)利用自身的故障診斷知識庫，對計(jì)量、采制化設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷，得出設(shè)備故障類型、發(fā)生部位、因素分析等結(jié)論。

1.3 閉環(huán)管控

平臺具備異常診斷處理結(jié)果的診療跟蹤功能。針對整改完畢的異常情況，可實(shí)時(shí)查看異常情況的實(shí)時(shí)處理狀態(tài)。對已完成的異常處理，形成案例分析庫，可為其他電廠提供參考，并可溯源異常處理的流程、方法及結(jié)論。針對診斷模型存在的漏洞及不足，可利用案例庫進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和修正，實(shí)現(xiàn)平臺的自我升級。

采用遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)理念，引入三級診療手段。在三個(gè)層面同時(shí)為“患者”會診，提高診斷治療效率。將醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程會診及護(hù)理、現(xiàn)場診療的三級診療理念引入平臺，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過平臺審查異常參數(shù)，利用“專家模型”進(jìn)行診斷。同時(shí)對診斷效果進(jìn)行“健康評估”，針對治療無效的“病癥”組織現(xiàn)場專家會診，并修正“專家模型”。

1.4 綜合評價(jià)

通過數(shù)據(jù)分析、在線診斷、精準(zhǔn)治療，平臺形成一套完善的評價(jià)機(jī)制，對燃料計(jì)量、采樣、制樣、化驗(yàn)等各環(huán)節(jié)進(jìn)行分環(huán)節(jié)、分要素評價(jià)，并權(quán)衡各環(huán)節(jié)比重，建立完善的評價(jià)體系。平臺開發(fā)同型設(shè)備的對標(biāo)功能，在線評估不同廠家設(shè)備性能及不同單位的操作水平，在線評價(jià)各基層電廠燃煤驗(yàn)收水平。

2 燃料全過程技術(shù)診斷新模式的構(gòu)建

燃料全過程技術(shù)診斷依托全過程在線監(jiān)管與診療平臺，以燃料全過程數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，以遠(yuǎn)程在線分析與診斷為方法，以三級精準(zhǔn)治療為手段，以綜合分析對比為抓手，實(shí)現(xiàn)燃料全過程的在線“診斷和治療”，將專業(yè)技術(shù)模塊化，將整體軟件組態(tài)化，重視過程監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，結(jié)合專家現(xiàn)場診斷，在平臺層面提供解決問題的方法和途徑。

2.1 燃料全過程技術(shù)診斷指標(biāo)體系

依據(jù)“二八”法則與質(zhì)量管理理論，影響燃料驗(yàn)收質(zhì)量好壞的6個(gè)因素是人、機(jī)、料、法、環(huán)、測。人，指進(jìn)行燃料全過程工作的人員；機(jī)，指燃料全過程中所有設(shè)備；料，指煤樣、藥品等；法，指計(jì)量、采樣、制樣、化驗(yàn)環(huán)節(jié)使用的方法；環(huán)，指各個(gè)驗(yàn)收環(huán)節(jié)所處的環(huán)境； 測，指檢測過程?；谏鲜隽兀\(yùn)用KPI關(guān)鍵績效指標(biāo)思想，通過繪制魚骨圖等方法，對各個(gè)要素進(jìn)行分解，配置績效標(biāo)準(zhǔn)，確定權(quán)重，建立一套完整的燃料技術(shù)診斷指標(biāo)體系，形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜剂先^程評價(jià)機(jī)制。將宏觀的燃料全過程評價(jià)與實(shí)際工作的細(xì)節(jié)行為結(jié)果聯(lián)系起來，制定了《燃料全過程在線技術(shù)診斷標(biāo)準(zhǔn)》，為開展燃料集中遠(yuǎn)程在線監(jiān)管工作起到了規(guī)范性的標(biāo)尺作用，指導(dǎo)電廠依據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自檢查自提升。

2.2 燃料數(shù)據(jù)流在線監(jiān)管

燃料全過程數(shù)據(jù)流分為直接數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)、指標(biāo)數(shù)據(jù)對應(yīng)3個(gè)層級，各層數(shù)據(jù)都有各自的范圍值，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超出范圍值，發(fā)出警示。使區(qū)域公司、技術(shù)中心、基層單位能夠依托平臺，實(shí)現(xiàn)燃料管理各環(huán)節(jié)的在線監(jiān)管，實(shí)時(shí)查看流程，對設(shè)備工作狀態(tài)、人員情況等監(jiān)管要素實(shí)時(shí)掌握。

2.3 創(chuàng)建在線診療模型

平臺研發(fā)過程中，創(chuàng)建了100余項(xiàng)燃料“專家診斷模型”與數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析模型，利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過全過程參數(shù)的在線診斷與深度分析，實(shí)現(xiàn)對異常情況的遠(yuǎn)程在線監(jiān)管與診療。專家診斷模型能實(shí)現(xiàn)再優(yōu)化功能，把現(xiàn)場的實(shí)際情況和專家、技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)、豐富、完善，跟蹤治療效果，提升平臺在線診斷水平，達(dá)到開放式、可擴(kuò)展、自優(yōu)化的目的。

2.4 構(gòu)建三級精準(zhǔn)治療體系

依據(jù)平臺的專家診斷報(bào)告，引入遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)診療的理念，按輕重緩急實(shí)現(xiàn)三級精準(zhǔn)治療。

一級治療是平臺在線反饋，針對計(jì)量、采制化等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的比較直觀、容易處理的問題，平臺對異常情況提出現(xiàn)場解決方案和措施，基層人員進(jìn)行現(xiàn)場處理，處理結(jié)束，異常值恢復(fù)正常水平，平臺解除警示。

二級治療是平臺根據(jù)出現(xiàn)的異常，生成“診斷治療單”，基層人員據(jù)此“處方”及時(shí)進(jìn)行整改，并在平臺相關(guān)模塊反饋“治療”效果。平臺根據(jù)反饋情況，優(yōu)化已有的專家診斷模型，評估“治療”方案，確保消除異常。

三級治療是針對現(xiàn)場出現(xiàn)的疑難雜癥，技術(shù)中心組織專家、技術(shù)人員組成“燃料技術(shù)診斷專家團(tuán)隊(duì)”，開展現(xiàn)場技術(shù)診斷，解決問題，形成詳細(xì)的“燃料技術(shù)診斷”報(bào)告，建立技術(shù)診斷案例庫，優(yōu)化完善專家診斷模型。

2.5 建立燃料管理評價(jià)機(jī)制

通過數(shù)據(jù)分析、在線診斷、精準(zhǔn)治療，融合CNAS標(biāo)準(zhǔn)化核心思想，緊抓質(zhì)量管控六要素，借鑒KPI績效管理思維，對各電廠燃料全過程分因素、分環(huán)節(jié)分析對比，形成電廠、區(qū)域及總部的月度、季度、年度燃料在線技術(shù)監(jiān)督報(bào)表，并根據(jù)《燃料管理查評細(xì)則》，對各廠在燃料管理工作中出現(xiàn)的各類問題指導(dǎo)整改，為各級燃料監(jiān)管工作提供技術(shù)手段。

2.6 制定燃料技術(shù)診斷標(biāo)準(zhǔn)

建立燃料各項(xiàng)指標(biāo)的基線數(shù)據(jù)，通過燃料監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)挖掘分析，結(jié)合國標(biāo)和專家經(jīng)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)分析，建立了燃料在線技術(shù)診斷標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對各企業(yè)燃料過程分因素、分環(huán)節(jié)進(jìn)行分析診斷，為基層企業(yè)、區(qū)域公司、總部提供技術(shù)診斷數(shù)據(jù)支持，指導(dǎo)燃料全過程監(jiān)管工作。

3 燃料技術(shù)診斷的實(shí)踐與案例分析

3.1 燃料現(xiàn)場技術(shù)診斷

創(chuàng)新燃料技術(shù)監(jiān)管模式，建立專家支撐體系，開展燃料現(xiàn)場技術(shù)診斷工作，實(shí)現(xiàn)對燃料全過程各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的診斷與評估，促進(jìn)燃料管理效能的全面提升。依據(jù)燃料技術(shù)診斷工作要求，結(jié)合基層企業(yè)現(xiàn)場實(shí)際情況，在滕州公司開展了燃料技術(shù)診斷工作，診斷挖掘出燃料全過程質(zhì)量管控方面的典型問題24項(xiàng)，獲得了9項(xiàng)對在線監(jiān)督平臺運(yùn)行有效的基本規(guī)律，得到對日常管理工作4個(gè)方面的指導(dǎo)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對燃料設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備性能的診斷與評估。

3.2 抽檢分析應(yīng)用案例

傳統(tǒng)的抽檢方法主要判斷抽檢合格率是否達(dá)標(biāo)，而未涉及對于抽檢合格率的變化趨勢對比。利用診療平臺，可以集中生成各企業(yè)抽檢合格率變化趨勢圖，通過對比分析發(fā)現(xiàn)深層次管理規(guī)律。

案例：A，B電廠的抽檢合格率變化趨勢診斷如圖1所示。平臺診斷發(fā)現(xiàn)B電廠的抽檢合格率在2015年逐月下降。發(fā)現(xiàn)有明顯的趨勢之后，立即利用燃料全過程監(jiān)管與診療平臺，對B電廠分環(huán)節(jié)進(jìn)行原因分析，針對發(fā)現(xiàn)的問題下發(fā)整改通知單，并跟蹤B電廠的抽檢合格率何時(shí)回升；同時(shí)分析總結(jié)A電廠的抽檢合格率進(jìn)步原因，找出其管理亮點(diǎn)，予以推廣。

圖1 抽檢合格率變化趨勢診斷

3.3 密度相關(guān)性預(yù)判入廠煤質(zhì)診斷案例

診療平臺建立了煤質(zhì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析與數(shù)據(jù)挖掘模型，從多個(gè)維度對火廠來煤各礦點(diǎn)的煤質(zhì)進(jìn)行發(fā)熱量、密度相關(guān)性分析，建立對應(yīng)的熱值-密度相關(guān)性公式，依據(jù)來煤預(yù)報(bào)發(fā)熱量預(yù)測來煤密度，與現(xiàn)場通過體積掃描與重量計(jì)算獲得的密度對比，偏差較大的車輛發(fā)出預(yù)警。

案例：診療平臺監(jiān)視某日來煤熱值—密度相關(guān)性，某礦點(diǎn)對應(yīng)的熱值—密度相關(guān)性公式為y=-27.03x+47.49，該礦點(diǎn)該批次來煤預(yù)報(bào)發(fā)熱量為22.63 MJ/kg，其中某一車來煤通過相關(guān)性公式預(yù)測發(fā)熱量為20.61 MJ/kg，平臺預(yù)警。質(zhì)檢人員對異常車輛煤質(zhì)進(jìn)行重點(diǎn)核查，對該批次來煤分別取煤樣化驗(yàn)，化學(xué)實(shí)測異常煤車輛發(fā)熱量為20.95 MJ/kg，與來煤預(yù)報(bào)發(fā)熱量偏差1.68 MJ/kg。利用監(jiān)管平臺發(fā)現(xiàn)滕州公司入廠煤接卸過程中有來煤異常情況7次，挽回經(jīng)濟(jì)損失30余萬元，有效地打擊了作弊行為，維護(hù)了交易的公平公正。

圖2 發(fā)熱量密度相關(guān)性診斷

4 結(jié)束語

燃料全過程技術(shù)診斷依托全過程在線監(jiān)管與診療平臺，融合燃料管理先進(jìn)理念和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，建立了燃料在線技術(shù)診斷標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)體系，為解決燃料管理疑難問題提供技術(shù)支撐。使燃料技術(shù)監(jiān)管更加理順，增強(qiáng)管理效能，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

對于基層電廠，平臺可以提升燃料監(jiān)督工作效率，彌補(bǔ)設(shè)備性能監(jiān)控的不足，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握管控要素；對于區(qū)域公司，平臺可以提供分項(xiàng)及綜合的分析報(bào)表，指導(dǎo)區(qū)域下一步工作；對于技術(shù)中心，平臺可以開展技術(shù)監(jiān)管工作，針對疑難雜癥開展專家會診與專項(xiàng)診斷，定期下發(fā)技術(shù)診斷報(bào)告與評估報(bào)告；對于集團(tuán)總部，平臺可以從宏觀把控燃料整體工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管理短板，為整體決策部署提供數(shù)據(jù)支撐，提升公司整體燃料管理水平。

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