燃料智能化管控系统在火电厂的应用前景

2016-11-12黄立新

综合智慧能源 2016年9期

关键词：煤场制样煤样

黄立新

（安徽华电六安电厂有限公司，安徽六安　237126）

燃料智能化管控系统在火电厂的应用前景

黄立新

（安徽华电六安电厂有限公司，安徽六安237126）

我国能源结构中煤炭占比在70％以上，决定了火力发电仍占电力生产的主要部分，而煤炭占火力发电成本的70％左右，因此，燃料管理就成了电力生产的重要环节，传统的燃料质检验收主要靠人和设备来完成，虽然全程进行视频监控，但作弊现象仍难杜绝，对燃料验收的公正性、准确性影响较大。燃料智能化管控系统运用现代智能技术，将燃料采制化过程进行集成布置、集中管控燃料业务流程，实现关键环节无人值守、无缝对接、实时监控，解决燃料管控难度大、风险高的问题。同时在燃料管理过程中引入计算机信息技术和二维码技术，实现煤场数字化管理，提高燃料数字化、信息化管理水平。

燃料智能化管理；无人值守；数字化煤场；二维码技术

0　引言

燃料管理是一个步骤连续、业务范围分散、多环节的组织活动，涉及燃料采购、调运、质检、运行、维护、财务、信息等多个职能部门，包含燃料价格、数量、质量、存储统计、机组运行参数、样品编码等数据信息。燃料管理既涉及生产运行业务，又涉及管理业务，跨越多个部门，企业如果只依靠单一的信息化系统则无法突破燃料管理瓶颈。随着工业4.0时代的到来，燃料智能管控系统能实现燃料业务和数据的互联互通，有效实现计量、车辆调度、采样、制样、存取样、弃样等全程无人值守，解决燃料管控难度大、风险高的问题。

1　燃料智能化管控系统简介

据有关部门统计，我国一次能源消费中，煤炭占比一直在70％以上，目前的能源结构决定了火力发电仍占电力生产的主要部分［1］，煤炭占火力发电成本的70％以上，因此，燃料管理就成了电力生产的重要环节。改革开放以后，随着煤炭市场的放开，煤炭价格逐年升高，煤炭供需双方矛盾逐渐显现，燃料验收环节实行公开、公平、公正的管理显得异常迫切和重要。

燃料智能化管控系统是一个综合管理平台，分为燃料验收智能管理系统和燃料数字化管控系统2大块。由采制化、智能调度系统、计量、结算、数字化煤场、掺烧掺配、视频监控等多个子系统组成，利用信息管理平台和应用功能软件实现燃料全过程智能化管理，系统组织结构如图1所示。

图1　燃料智能化管控系统组织结构

2　燃料验收智能管理系统

随着科学技术进步，入厂煤、入炉煤采样实现机械化采样，信息化技术也大量应用到电厂日常管理工作中，如入厂煤车号自动识别系统、燃料统一结算系统、数字化煤场等，使得燃料管理水平、效率不断提高。

在燃料验收管理中，煤质特性分析主要涉及采样、制样和化验3大环节，其中采样误差在检验总方差中的比例高达80％，制样为16％，化验为4％。实践表明，煤质采样和制样对其筛分、煤样混合、粒度缩分以及干燥等环节的影响较为明显［2］。目前电厂燃料采、制、化重要环节的衔接主要靠人工与机械设备来完成，采样过程基本实现机械化，而制样环节主要靠人工。因人的制样水平高低不齐、人员素质参差不齐，虽然制样过程进行视频全程监控，但作弊现象仍难杜绝，对燃料验收的公正性、准确性影响较大。

随着工业4.0高科技浪潮的到来，即以智能制造为主导的第四次工业革命，将在各行业得到广泛的应用。工业4.0是将传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。能够准确表达新工业时代的就是工业4.0项目倡导的智能工厂概念，智能工厂是通过在生产系统中配备CPS来实现的。相对于传统生产系统，智能工厂的产品、资源及处理过程因CPS的存在，将具有非常高水平的实时性，同时在资源、成本节约中也颇具优势［3］。燃料验收智能管理系统就是将燃料采制化过程进行集成布置、集中管控燃料业务流程，实现关键环节无人值守、无缝对接、实时监控，解决燃料管控难度大、风险高的问题。

燃料验收管理系统主要由自动采样系统、智能全自动制样系统、智能全自动存查样系统、样瓶气送系统、在线全水分自动检测、门禁自动控制系统等子系统组成。

2.1智能全自动制样系统

与采样系统实现无缝对接，通过提升机将采取的煤样送入全自动智能制样机内，系统可实现自动输送、称重、破碎、缩分、干燥、制粉、废样回收、留样转运等功能，最终制备出6mm全水分煤样、3mm存查煤样及0.2mm分析煤样，并能实现多种规格煤样的自动封装、自动包装喷码、煤样信息自动录入。燃料全自动智能制样系统能自动称量煤样，自动控制缩分比例，设备在破碎、干燥等环节设有清理装置，在缩分、煤样运转环节设有气动脉冲吹扫装置，杜绝煤样残留，留样通过传送带自动送至自动存查样系统，实现制样全过程无人值守，清除制样人为误差，排除人工干预，实现人与煤样无接触，杜绝作弊现象。

2.2智能全自动存查样系统

智能全自动存查样系统主要由硬件及软件2大部分组成。硬件系统主要由组合式柜架、智能机器人、气送系统、煤样检测系统等组成。软件系统主要由运动控制系统、存查库数据信息管理系统、权限管理系统组成。系统通过气送管道与全自动制样系统对接，将全自动制样产生的6mm全水分样、3mm存查样、0.2mm分析样自动传送到全自动存查库系统，实现3mm存查样的存查管理，6mm全水分样和0.2mm分析样的转运及暂存管理。系统智能机器人的运动控制采用伺服控制系统，是整个系统运动实现的中枢系统，通过接收权限管理系统中授权的存样信息、取样信息，控制系统将指令发送给智能机器人实现煤样盲存盲取，同时，系统能根据权限管理系统中授权的样瓶存放期限信息，自动定期清理弃样。系统在存放、查取、弃样过程中煤样的信息流始终伴随着煤样实物流进行流转，当煤样瓶到达全自动样品存查库时，系统就通过管控网络系统获取样品信息，存样时通过读取样品信息进行对比确认，保证信息的准确性，同时保证样品和样品信息的一一对称，不会发生丢失样品情况。在样品进行取样转运时，也会对样品进行读码确认，同时将样品信息通过管控网络系统发送到下一级，保证煤样的信息流伴随煤样实物流进入化验流程进行流转。实现从采制到化验的全程无人值守过程。并能将数据信息传到燃料管控系统实现信息流的无缝式对接。

2.3样瓶气送系统

样瓶气送系统主要由风机、风向切换器、中转站、管道换向器、收发站、传输瓶、中央控制站、传输管道等组成，其工作原理是采用吹气和吸气的形式来对样瓶进行输送，是全自动制样室、化验室、全自动存查样柜、废瓶弃样室等多个站点的联接纽带，能自动完成0.2mm的分析样，3mm存查样及6mm全水分样的传送。避免了煤样输送环节的人为干预，杜绝人为换样风险。

2.4在线全水分自动检测系统

集接样、缩分、摊平、干燥、分析结果、自动弃样等功能于一体的全自动全水分检测系统，在采样现场或者制样现场自动测试煤样全水分，分析数据实时联网，避免人工干预和手工抄写数据造成误差。

3　燃料数字化管控系统

燃料数字化管控系统以智能化管理为手段，满足集团公司、分公司及电厂燃料管理所需数据及信息需求，提供燃煤采购、调运、检斤（称重）、检质（采样、化验）、结算、煤场管理、配煤掺烧、锅炉优化燃烧等数字化信息，科学化、规范化、精细化企业燃煤管理，降低燃料成本，提高燃煤质量，优化锅炉燃烧效率。

3.1智能调度系统

汽车煤智能调度系统主要用于进厂煤登记、调度、排号、引导、采样过磅。智能调度系统能够实现卡单分离。运煤单不能随车携带，运煤信息在入厂时录入射频卡。车辆依据射频卡识别，以及固化程序完成过磅、采样、回空、打单等流程。不按验收流程执行时，系统自动闭锁并报警。智能调度系统具备供应商、矿名、矿别信息屏蔽功能，提示车辆排队功能，提示卸煤区域功能。

3.2数字化煤场

数字化煤场利用计算机程序、物联网信息和视频监控等技术，以入厂轨道衡、汽车衡、皮带秤、斗轮机等设备采集入厂煤分区堆放的数量，并从燃料验收管理系统录入数据，并自动匹配其价格、热值、全水分等参数；以煤场斗轮机、推煤机等堆取设备及原煤仓、入炉煤皮带秤等设备采集入炉煤从煤场各分区取煤的数量，并自动匹配其价格、热值、全水分等参数，实时以三维数字化方式动态展示各煤场各分区进出存煤的量、价、质、时间等参数状态，指导配煤掺烧、燃料供应调度等工作，实现燃料管理效益的最大化。

3.3智能掺烧系统

提供煤场煤种、矿别分区分堆存放数量、热值、硫分、灰分等参数，进行煤质评价，根据配煤掺烧要求，提供最优掺配方案。

3.4集中控制中心

集中控制中心采用操作站的管理模式，引进物联网技术、传感技术、光电技术，实现集燃料管理业务、设备运行监控于一体，推行无人值守作业，实现计量、采样、制样、存样、取样、弃样、化验、煤场管理、门禁系统等全程视频监控。

3.5二维码传递系统

是基于客户机/服务器（Client/Server）模式下的入厂煤密码管理系统，是综合运用当前成熟的条码技术和计算机网络技术开发的管理系统［4］。该系统在整个煤质检测所有环节中以二维码形式实行信息管理，即在入厂煤轨道衡、汽车衡计量后以二维码的形式完成采样、制样、化验过程的信息化管理，杜绝人工数据录入，屏蔽了采制化流程中煤样的敏感信息，提高了燃料验收信息化管理水平。