火电厂“入厂、入炉、入账”一体化燃料智能管控系统研发应用

胡文森，甄长红

(1.国电甘肃电力有限公司,甘肃 兰州 730030； 2.国电甘肃电力有限公司兰州范坪热电厂，甘肃 兰州 730020)

0 引言

传统火电厂燃料管理主要存在以下弊端：煤样完全依靠人工或机械半自动采集制备并由人工运送，样品代表性不强，安全性难以保障；燃料入厂、采样、制样、化验管理均为DCS分散控制，信息由人工录入；燃料MIS系统信息模块功能不全，燃料各业务环节无法实现信息共享；上述各环节自动化程度低，不仅作业环境差，人员工作强度大、效率低，还存在机械采样盲区多、人为干扰等影响燃料指标的情况；煤样均依靠人工制备、传递和保存，很难通过岗位自律、制度防腐等管理手段解决根本问题，廉洁从业仍然存在一定风险。

燃料成本占火力发电厂成本的70%以上，作为火电厂的“成本管理主控线、经营工作生命线、安全生产保障线、产业协同支撑线”，燃料的精细化管控与营销收益水平，直接决定了火电企业的价值创造水平、核心竞争能力与可持续发展能力。但长期以来，火电企业落后的燃料管理技术装备和粗放的管理手段与其重要地位极不相称，远不能满足企业生产经营的需要，这就要求我们寻求新的方法和技术途径，不断创新突破。

1 “入厂、入炉、入账”一体化燃料智能管控系统设计

针对火电企业燃料管理现状，国电兰州范坪热电厂(以下简称“范坪热电厂”)充分运用先进科学技术，结合自身实际，大胆开拓创新，提出了以“燃煤流、信息流、资金流”有效融合为目标，设计研发入厂煤、入炉煤全自动采样制样、样品自动存储传输及全水分在线分析系统，以实现燃料“入厂”、“入炉”智能化管理；研发表计自动取数，通过报表自动生成、传输和共享，以实现“入账”智能化管理，使“入厂、入炉、入账”环环相扣，形成精确完整的数据链，最终实现“三入”一体化智能管控。

2 “入厂、入炉、入账”一体化燃料智能管控系统实施

2.1 “入厂”、“入炉”智能化建设

2.1.1 运输线智能化

范坪热电厂来煤全部为火车运输，采用RFID无线射频技术，对火车车辆信息进行识别，包括车辆编号、空车重量等。自动识别的车辆信息结合入厂调度员维护的火车车辆矿点、煤种信息，形成一条完整的车辆入厂记录，上传至自动识别系统数据库服务器，对入厂记录进行的统一存储和管理。采样、翻车、称重、轻车编组等信息纳入同一管理体系，实现了对车辆调度、过衡、卸车和采样等各环节的协调运作和运输线智能管理。

2.1.2 燃煤线智能化

对燃料入炉设备及信息系统进行相应改造，增加斗轮机编码器并建立通信，监控中心可对斗轮机运行状态实时监控和定位，确保了堆、取煤调度作业指令的严格执行。对原燃料输煤程控系统智能化集成改造后，将集成输煤程控系统的数据信息，结合入厂、入炉和库存情况，建立虚拟的数字化煤场,动态、实时模拟出煤场存煤的量、质、价信息，实现了入厂、存储、入炉燃煤线智能化管理。

2.1.3 样品线智能化

首次提出“人样分离”理念，排除人为干扰，确保样品安全：

(1)就近布局，在采样机与制样机之间采用封闭式皮带连接，原煤样自动直送制样机，大大提高了样品传输效率，消除了人工参与。

(2)设计安装入厂、入炉煤全自动制样机，无人值守全自动制样机对所采集煤样进行自动称重、输送、破碎、缩分、干燥、研磨、封装、信息收集、样品编码、除尘等工艺的全过程控制，并在全自动状态下制备完成全水分煤样、共用煤样、存查煤样以及一般分析试验煤样的制备及封装。

(3)设计了专用样品瓶，瓶体采用气动外形结构、加密RFID识别、防拆封装等专利性技术设计，确保煤样的识别、存储和传输安全可靠。

(4)研发建设智能存样柜，样品自动盲存盲取并自动记录台帐。

(5)建设样品智能传输系统。通过研究空气动力在密闭环境下的动力输出，采用空气动力驱动，使样品瓶在管道快速传输，样品传递更高效、安全，传输过程全程监控，确保了人样分离。

(6)建设智能化验终端，自动将化验结果与样品建立关联，并将化验数据上传监控中心系统。

(7)建设全水在线自动化验系统，全水样制备后及时进行全水分自动取样化验、弃样和自动上传数据。

(8)积极调研国内外市场固体物料传输技术现状，利用负压真空抽吸技术，多次开展试验，分别测试了6mm、3mm、0.2mm煤样的负压传输效果，获得了最大传送重量和传送距离数据等关键参数，开展设备选型和工业应用测试。研发建设了弃料自动回收系统。

2.1.4 燃料管理系统功能完善

在燃料集中管控中心建设中，以智能物联层的设备层为基础，对生产前端设备实施数字化。对网络、光纤、RFID等设备连通之后集约在一个平台得以物联化(即平台物联化)，实现远程控制和就地控制双控制模式，远程控制集中管理及统一到集控中心，集控中心工作人员在集控中心对现场生产设备进行调度、监控及特殊情况下紧急遥控操作等工作。首个引入基于广义DCS系统原理的ICS图形运行监控系统，采用统一的运行图形系统，将不同的燃料生产设备和资源集中纳入统一的运行平台，对诸多设备按照流程进行程序化运行，使跨设备运行、在线状态监测和远程遥控操作成为可能。采用先进的LED大屏拼接技术，通过ICS图形运行监控系统，对燃料生产设备实时“遥信、遥测、遥控、遥视”，实现对燃料入厂、计量、采样、制样、化验、存储、入炉等各环节全过程管控，为实时、准确掌控燃料进、耗、存、量、质、价信息提供了有力技术保障。

2.2 “入账”智能化建设

(1)对所拍摄的图片进行数字化分析，测试OCR分析结果，并进一步探讨黑白照、彩色照、模糊照等的主要参数对识别率的影响，并进一步验证识别性能。基于OCR技术的生产表计图像识别软件，研发了智能抄表系统，可对多种类型表计示数准确识别和实时性、连续性获取，实现了燃料数据自动采集生成报表和上报。

(2)根据燃料MIS系统、生产SIS系统、财务信息系统以及甘肃公司、集团公司财务系统数据结构现状和特点确定通用型接口方案，根据各个系统数据传输方式，确定数据流交换共享方法，在不影响各个系统功能的前提下，采用统一通讯协议和单向网闸等网络安全设备，在确保数据实时共享，各个系统单项安全取数，

(3)开发了专用数据接口程序，使燃料MIS、ICS、CICS系统，生产SIS系统、DCS系统与财务信息系统有效融合。

(4)制定了关键指标数据的智能预警分析判断规则，研发了基于“数据集成和穿透技术”的火电企业关键指标在线生成系统，为企业各级生产经营决策者提供了有力支持和决策依据。

2.3 三大系统有效融合

(1)关键指标分析系统可对生产、经营、燃料三大系统关键数据集成展示和穿透，为机组经济运行提供了直观便捷的服务。

(2)生产表计取数系统直提、直读生产SIS系统数据、与财务基础数据同步、自动生成表单等，完全杜绝了人为干扰，杜绝了内部重要指标管控上的推诿现象。

(3)专用数据接口程序将燃料、生产、财务系统数据实现集成和共享。“三入一体化”燃料智能管控系统使煤炭从入厂、入炉到入账达到全过程、“无输化”管控，实现了“燃煤流、信息流、资金流”的有效融合，实现了燃料价值链条的过程管理与控制管理智能化，促使燃料、生产、经营管理高效运行、精准发力。

3 应用效果

3.1 应用情况

范坪热电厂自翻车机层到生产层落差约80m，入厂智能化系统投运后，样品的代表性、安全性和工作效率大幅提高。入炉、入账智能化系统投运以来，燃料、生产、经营管理各指标真实准确，为全方位燃料成本分析，开展经营决策搭建了信息支撑平台。智能管控系统经过3年多的实际运行，安全稳定。

3.2 直接经济效益

项目投运后，燃料采制样岗位编制由23人锐减至14人，每年减少人工成本108万元；制样效率提高50%，单列车皮接卸效率提高150%。在2014年至2016年，采购经济煤种67.05万t，节约燃料费用1674.11万元。

3.3 间接经济效益

行业内首家提出并实现“三线一流”燃料智能化建设理念，首家实现“入厂、入炉、入账”一体化燃料集中管控，首家实现弃料全自动回收，填补了国内外燃料智能化建设领域多项空白，为推广燃料智能化建设提供了新的思路和样板。

4 结语

范坪热电厂“入厂、入炉、入账”一体化燃料智能管控系统，创新了火电企业燃料管理理念，实现了燃料管理从“纵向一体化”的传统管理模式向“纵横向一体化”价值管理模式的转变，实现了由传统人工管理向智能化管控的转变，解决了火电企业燃料业务自动化程度低、信息化手段缺乏、业务基础薄弱、流程控制单一、人为因素干扰等诸多问题，其中，在燃料业务“高防伪、无输化”、制样弃料全自动回收、生产表计智能抄表、关键数据智能预警方面研究与应用方面居国际领先水平。在国内外火力发电企业燃料管理和燃料采、制、化领域具有广泛的推广价值，对推动我国电力装备升级和两化融合建设具有重要意义。