火力發(fā)電廠皮帶中部采樣機(jī)應(yīng)用實(shí)踐

吳 晗，代余發(fā)

（四川中電福溪電力開(kāi)發(fā)有限公司，四川宜賓 645152）

0 引言

當(dāng)前，電力體制改革正步入深水區(qū)，全國(guó)清潔能源消納受到了前所未有的重視，福溪電力公司周邊區(qū)域煤礦受政策去產(chǎn)能影響，宜賓市區(qū)域筠連礦區(qū)煤炭產(chǎn)量大幅下滑，身處水電大省的福溪電力公司不僅要面臨電力市場(chǎng)改革影響，同時(shí)還要面臨煤炭市場(chǎng)的急劇變化帶來(lái)的影響。福溪電力公司積極創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，在電力市場(chǎng)上主動(dòng)作為，2017年率先對(duì)運(yùn)行的2臺(tái)600 WM機(jī)組進(jìn)行超低排放改造，改造后的機(jī)組排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于政府要求值，排放量標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于燃?xì)鈾C(jī)組排放量，大大提高了福溪電力公司電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)公司也于2014年新增入廠煤燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)，全面提升入廠燃煤驗(yàn)收管理水平，優(yōu)化入廠燃煤驗(yàn)收流程，智能管控汽車煤計(jì)量、采樣、制樣、化驗(yàn)等環(huán)節(jié)，有力控制了燃料驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)，大幅度控制發(fā)電成本。入廠煤驗(yàn)收管控系統(tǒng)項(xiàng)目技改受限于當(dāng)時(shí)入廠火車煤門式采樣機(jī)設(shè)備老化及其技術(shù)限制。福溪電力公司火車煤采樣環(huán)節(jié)未進(jìn)行入廠煤驗(yàn)收智能管控升級(jí)，福溪電力公司現(xiàn)于2019年末新增2臺(tái)火車煤皮帶中部采樣機(jī)，目前已完成了火車煤皮帶中部采樣機(jī)的安裝、調(diào)試、運(yùn)行及與燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)對(duì)接的應(yīng)用實(shí)踐，很好地解決了火車煤礦點(diǎn)繁多、煤質(zhì)復(fù)雜的問(wèn)題，且堵塞了火車煤燃料管理漏洞，規(guī)范了火車煤煤質(zhì)驗(yàn)收流程［3］，提高了火車煤樣品的準(zhǔn)確性。

1 日前福溪電力公司火車煤驗(yàn)收現(xiàn)狀分析

1.1 火車煤入廠

福溪電力公司鐵路專用線來(lái)車后，由專門的接票人員到福溪車站貨運(yùn)室領(lǐng)取來(lái)煤貨運(yùn)單，并根據(jù)貨運(yùn)單上信息核對(duì)來(lái)煤批次車號(hào)、順序及發(fā)貨時(shí)間，在確定相關(guān)信息后由人將相關(guān)來(lái)煤車號(hào)、單位及發(fā)貨時(shí)間等基本信息錄入燃料管理系統(tǒng)。

1.2 采樣單生成

接票人員在完成火車煤入廠環(huán)節(jié)后，在燃料驗(yàn)收管控的貨票信息導(dǎo)入界面將來(lái)煤批次的信息自動(dòng)導(dǎo)入，然后在采樣批次生成界面生成火車機(jī)采樣批次，最后打印出火車煤機(jī)械采樣單，然后采樣人員根據(jù)火車煤機(jī)械采樣單進(jìn)行采樣。整個(gè)采樣批次車號(hào)的錄入、采樣批次生成、采樣單生成都有人的參與，無(wú)法規(guī)避從業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 軌道衡計(jì)量

福溪電力公司火車煤計(jì)量采用是靜態(tài)軌道衡來(lái)實(shí)現(xiàn)的，軌道衡稱重系統(tǒng)與燃料管控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，軌道衡稱重?cái)?shù)據(jù)由自帶程序?qū)崿F(xiàn)記錄，待該批次火車煤翻卸完后由人手動(dòng)保存后再上傳至燃料管理系統(tǒng)，稱重?cái)?shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)上傳至燃料管理系統(tǒng)。

1.4 火車煤采樣裝置

2012年福溪電力公司在翻車機(jī)室前端安裝了一臺(tái)由杭州杭鉆設(shè)備有限公司制造的火車門式采樣機(jī)。該火車煤門式采樣機(jī)型號(hào)為MMC-SⅡ，為機(jī)械螺桿，全螺旋，可對(duì)靜止煤進(jìn)行全深度螺旋采樣，可隨機(jī)布點(diǎn)。該火車煤門式采樣機(jī)配套布置了一條長(zhǎng)約40 m的軌道，可連續(xù)對(duì)廠專用線一側(cè)停放的火車煤3車車廂進(jìn)行采樣。該設(shè)備主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）該設(shè)備為靜止煤機(jī)械采樣裝置，采樣方式存在不足，采樣代表性沒(méi)有煤流采樣好；（2）該設(shè)備由于設(shè)計(jì)原因，無(wú)法采集到大塊煤，易導(dǎo)致出現(xiàn)采樣偏倚；（3）該設(shè)備配套設(shè)施不足以支撐其進(jìn)行燃料驗(yàn)收管控智能化升級(jí)改造；（4）該設(shè)備為單側(cè)采樣，無(wú)法對(duì)廠專用線2線火車煤同時(shí)進(jìn)行采樣，無(wú)法配合輸煤系統(tǒng)進(jìn)行雙線翻車，翻卸效率較低；（5）該火車煤門式采樣機(jī)為靜止煤機(jī)械采樣，當(dāng)來(lái)煤批次車數(shù)小于5節(jié)且批煤量很小時(shí)，為滿足總樣質(zhì)量、子樣質(zhì)量及子樣數(shù)要求，不得對(duì)少數(shù)車廂進(jìn)行高密度采樣，這樣既浪費(fèi)時(shí)間又嚴(yán)重影響煤車翻卸。

1.5 原煤樣寫封存

福溪電力公司火車煤門式采樣機(jī)配置為6個(gè)不銹鋼樣桶，采集的煤樣經(jīng)過(guò)破碎、縮分最后到樣桶，每個(gè)子樣的縮分間隔都是固定的，且沒(méi)有原煤樣稱重裝置，無(wú)法對(duì)采集煤樣進(jìn)行稱重，無(wú)法將原煤樣重量實(shí)時(shí)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)。煤樣采集完畢后將制備好的樣品卡用鉛封栓于樣桶上，燃料再對(duì)樣品進(jìn)行稱重。煤樣的收集、封存、稱重等環(huán)節(jié)都需要人來(lái)參與，最后由接樣人員在監(jiān)督人員陪同下完成煤樣的交接工作。

1.6 電力與煤炭市場(chǎng)

受地域大型水電廠機(jī)組陸續(xù)投產(chǎn)與清潔能源大力發(fā)展等影響，福溪電力公司的發(fā)電量由初期的50億年發(fā)電量逐步下降到20億～30億年發(fā)電量。同時(shí)由于近年政府在煤炭去產(chǎn)能相關(guān)政策實(shí)施，宜賓筠連礦區(qū)眾多小煤礦悉數(shù)關(guān)停，宜賓本地區(qū)域煤礦產(chǎn)量下滑嚴(yán)重，福溪電力公司不得外購(gòu)省外煤，福溪電力公司未來(lái)面對(duì)的煤炭市場(chǎng)將復(fù)雜多變，煤源也變化多端。

1.7 火車煤驗(yàn)收設(shè)備網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況

火車煤驗(yàn)收與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的主要軟硬件有：軌道衡、火車煤門式采樣機(jī)、翻車機(jī)、視頻監(jiān)控、燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)等。但這些軟硬件目前都存在一個(gè)共性問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)為公司共用SIS網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定且與部分軟硬件不能直接對(duì)接，導(dǎo)致火車入廠煤驗(yàn)收環(huán)節(jié)采樣記錄、設(shè)備操作記錄等無(wú)法實(shí)時(shí)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)。

1.8 防范措施的盲區(qū)

為了防止設(shè)備本身技術(shù)限制及煤炭市場(chǎng)的變化等方面帶來(lái)的問(wèn)題，福溪電力公司采取人工采樣與機(jī)械采樣雙重采樣、打深坑檢查車廂底部等手段嚴(yán)把驗(yàn)收關(guān)，這些手段實(shí)施后起到了一定的效果，同時(shí)也帶來(lái)其他問(wèn)題。例如：增加了火車煤采樣人員作業(yè)強(qiáng)度、降低入廠火車煤翻卸效率，同時(shí)人工采樣過(guò)程中也帶了不少風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，例如：高空墜落、雨天滑跌及霧天撞傷等安全風(fēng)險(xiǎn)。由于人工采樣操作所帶來(lái)的從業(yè)風(fēng)險(xiǎn)無(wú)論采取何種方式都不能完全規(guī)避，所以該驗(yàn)收流程始終存在廉潔從業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2 福溪電力公司火車煤皮帶中部采樣機(jī)應(yīng)用方案

福溪電力公司新增火車煤皮帶中部采樣裝置應(yīng)具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制（可與主皮帶聯(lián)鎖）、就地啟動(dòng)（主要用于單機(jī)調(diào)試、設(shè)備維護(hù)）兩種方式。同時(shí)與福溪電力公司現(xiàn)有燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，火車煤皮帶中部采樣機(jī)能實(shí)時(shí)接收燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)下發(fā)的采樣方案并按照采樣方案進(jìn)行采樣，樣品采集完成后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)寫卡、封包、自動(dòng)稱重，并將相關(guān)采樣記錄、設(shè)備操作記錄、物料流信息傳給燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)，并能將攜有樣品卡的煤樣桶存入現(xiàn)有原煤樣存樣柜系統(tǒng)。改造前流程：火車煤入廠→貨運(yùn)單核對(duì)→貨票信息錄入→采樣批次生成→采樣單生成→火車煤門式采樣機(jī)采樣→軌道衡計(jì)量→煤樣卡制備→原煤樣收集、封存及轉(zhuǎn)運(yùn)。改造后流程：火車煤入廠→貨票信息錄入→采樣方案生成→軌道衡計(jì)量→火車煤皮帶中部采樣機(jī)采樣→原煤樣寫碼、稱重及封存→原煤樣的轉(zhuǎn)運(yùn)及存儲(chǔ)。

2.1 火車煤入廠

在福溪電廠鐵路專線入口前端安裝火車車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)，來(lái)煤批次進(jìn)入福溪電力公司鐵路廠專用線后由該系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別入廠車號(hào)并記錄順序。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）火車車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、便捷，避免出現(xiàn)人為錯(cuò)差；（2）火車車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)采用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)火車車廂號(hào)收集、錄入，安全等級(jí)高；（3）火車車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)可以與翻車機(jī)軌道衡的車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行前后驗(yàn)證，避免出現(xiàn)來(lái)煤批次基礎(chǔ)數(shù)據(jù)丟失，例如：車號(hào)、車型、車序及單位不易丟失，容錯(cuò)率高；（4）火車車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、可靠性高，維修量小且維護(hù)方便；（5）該火車車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)可以與燃料管理等軟件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)接，相關(guān)信息實(shí)時(shí)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)，無(wú)人為從業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 貨票信息錄入

現(xiàn)火車來(lái)煤到達(dá)福溪電力公司鐵路廠專用線后，來(lái)煤批次等基本信息已由火車車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)，接票人員只需在燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)錄入該批次煤礦信息，系統(tǒng)里面自動(dòng)進(jìn)行匹配。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：（1）接票人員只需在燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)錄入煤礦信息，工作量大大減少。（2）來(lái)煤批次車號(hào)、車序、發(fā)貨時(shí)間、始發(fā)站及煤礦單位等基本信息實(shí)時(shí)自動(dòng)上傳至燃料驗(yàn)收系統(tǒng)，安全等級(jí)高，無(wú)須人為操作。

2.3 采樣方案生成

貨票煤礦單位信息錄入燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)后自動(dòng)與車廂號(hào)識(shí)別系統(tǒng)上傳的車號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配。燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)信息維護(hù)中早設(shè)定的規(guī)則生成采樣方案，并將采樣方案發(fā)送給火車煤皮帶中部采樣機(jī)。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：（1）采樣方案由燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)實(shí)時(shí)生成，樣品編碼自動(dòng)在燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)傳遞，數(shù)據(jù)保密等級(jí)高；（2）采樣方案在燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)中權(quán)限管理，可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際實(shí)時(shí)進(jìn)行后臺(tái)維護(hù)，管理智能化；（3）采樣方案由燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)自動(dòng)生成，并直接下發(fā)給皮帶中部采樣機(jī)，皮帶中部采樣機(jī)只執(zhí)行，確保了采樣的代表性，堵塞了人為操作的漏洞。

2.4 軌道衡計(jì)量智能化

福溪電力公司火車煤軌道衡為靜態(tài)軌道衡，軌道衡在翻車機(jī)系統(tǒng)里。現(xiàn)需要將翻車機(jī)里面的火車車廂車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)和軌道衡計(jì)量稱重系統(tǒng)進(jìn)行有效對(duì)接，使火車煤稱重?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)，無(wú)須人為操作，規(guī)避廉潔風(fēng)險(xiǎn)。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：（1）軌道衡稱重?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)，無(wú)人為操作風(fēng)險(xiǎn)；（2）軌道衡、翻車機(jī)及火車煤皮帶中部數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互，可利于各環(huán)節(jié)的溝通，提升工作效率，規(guī)避工作失誤，避免出現(xiàn)錯(cuò)樣、混養(yǎng)等情況。

2.5 火車煤皮帶中部采樣機(jī)采樣

福溪電力公司火車煤皮帶中部采樣機(jī)經(jīng)過(guò)安裝、調(diào)試、性能試驗(yàn)后，方可與燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)、軌道衡等系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接。火車煤皮帶中部采樣機(jī)與被采煤流皮帶建立聯(lián)鎖?；疖嚸浩е胁坎蓸訖C(jī)與燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、就地啟動(dòng)兩種方式?；疖嚸浩е胁坎蓸訖C(jī)處于“就地啟動(dòng)”，火車煤皮帶中部采樣機(jī)不受燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)控制，可以進(jìn)行性能試驗(yàn)和設(shè)備檢修、調(diào)試等工作。就地模式下原煤樣不需進(jìn)行寫卡、封裝等工作。采樣信息和設(shè)備操作記錄和樣品信息都不許上傳燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)。設(shè)備運(yùn)行及采樣操作記錄只需保存在火車煤皮帶中部采樣機(jī)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)皮帶中部采樣機(jī)處于“遠(yuǎn)程控制”時(shí)，燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)可自動(dòng)控制皮帶中部采樣機(jī)，由燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)對(duì)采樣批次實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣、暫停采樣和切換采樣機(jī)等遠(yuǎn)程操作?；疖嚸浩е胁坎蓸訖C(jī)換桶、子樣稱重、罐滿暫停機(jī)采和堵煤清理設(shè)備等需要向燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)上傳相關(guān)信息，做到采樣環(huán)節(jié)、原煤樣環(huán)節(jié)、設(shè)備運(yùn)行及人員管理環(huán)節(jié)等能溯源?；疖嚸浩е胁坎蓸訖C(jī)按照燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)下發(fā)的采樣方案進(jìn)行采樣，并將相關(guān)采樣記錄、樣品記錄實(shí)時(shí)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：（1）該設(shè)備為移動(dòng)煤流采樣，煤炭顆粒充分暴露出來(lái)，采樣代表性好于靜止煤采樣；（2）該設(shè)備采樣頭入料粒度范圍≤300 mm，不存在無(wú)法采集到大塊煤情況；（3）該設(shè)備配套設(shè)施智能化程度高，滿足燃料驗(yàn)收管控智能化升級(jí)改造的技術(shù)要求；（4）該設(shè)備均為雙路布置，可實(shí)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)雙路同時(shí)運(yùn)行，翻卸效率極高，大力壓降車輛延時(shí)費(fèi)；（5）該火車煤皮帶中部采樣機(jī)為橫過(guò)煤流采樣器，可根據(jù)來(lái)煤批量的多少調(diào)整采樣間隔、皮帶煤流量和縮分間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)總樣質(zhì)量、子樣質(zhì)量及子樣數(shù)滿足要求，幾乎不影響煤車翻卸。

2.6 原煤樣寫碼、稱重及封存

新增的皮帶中部采樣機(jī)原煤樣的收集、儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)運(yùn)需要和現(xiàn)有的燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)兼容。所以火車煤皮帶中部采樣機(jī)采集的煤樣必須要有稱重系統(tǒng)、寫碼系統(tǒng)及煤樣封裝系統(tǒng)?；疖嚸浩е胁坎蓸訖C(jī)要實(shí)時(shí)稱取煤樣的質(zhì)量，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至燃料驗(yàn)收管控系統(tǒng)。在煤樣桶盛滿樣后要及時(shí)封裝寫碼。寫碼系統(tǒng)需要有驗(yàn)證寫卡是否成功的功能，如不成功需增加有補(bǔ)寫卡功能，確保煤樣桶寫卡成功率100%，使原煤樣都能存入原煤樣存樣柜系統(tǒng)。