火电企业燃料全过程技术诊断新模式的构建与应用

崔修强，乔龙

(华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南 250014)

0 引言

煤炭是火电企业最大的成本，约占发电总成本的70%左右，直接影响着企业的效益水平和竞争力。各火电集团公司采取了很多举措着力加强燃料监管工作，但传统的燃料监管方式耗时耗力，发现处理问题也往往滞后，而且各基层电厂在燃料监管与业务技术方面的水平也参差不齐，因此燃料监管亟须从宏观层面进行规范[1]。

为解决上述问题，华电国际技术服务中心研发了燃料全过程监管与诊疗平台，构建燃料全过程监管新模式，实现燃料设备、设施的自动化诊断、提示、预警，在燃料全过程在线监管中发现问题，督促整改，“用平台说话”，通过智能化手段使燃料专业技术模块化，建立燃料在线技术诊断指标体系，指导开展“燃料技术诊断”工作,从而实现企业燃料管理格局的统一布置、全面覆盖。

1 燃料全过程在线监管与诊疗平台功能

“燃料全过程在线监管与诊疗平台”利用工业4.0、互联网+、大数据分析等技术，并结合现场实际需求以及工作经验进行研发，平台接入涵盖采、制、化、计量以及采购统计各个环节的全过程数据，搭建了开放式、可扩展、自优化的诊疗平台[2]，通过对火电企业燃料全过程信息流进行实时的诊断分析，挖掘各项指标变化趋势的产生原因，并提供问题的解决方法，实现对燃料过程数据与设备设施实时在线监管。平台主要包括在线监管、远程诊断、闭环管控、综合评价4个主要功能。

1.1 在线监管

通过对汽车衡、轨道衡、采样机、制样机、化验等设备的各项参数进行实时在线提取，集中展现设备运行参数、设备状态、设备故障等信息，并以生产工艺流程图的形式进行展现，具有灵活的图元绘制、逻辑定义和图形编辑功能，为实时掌控验收全过程和在线诊断提供基础数据支撑。

依据参数的使用类别和关键性将现场参数分为基础参数、核心参数和指标参数3大类。核心参数是评判设备性能的重要参考，与整体的运行状况直接相关，是影响验收质量的关键部分。如采样头的采集重量、子样数目、采集子样的方法正确与否直接反映了采样机设备的性能状况，从而判断采取子样的代表性[3]。

1.2 远程诊断

远程诊断主要是对现场采集的数据进行分类汇总，针对验收的不同过程建立汽车衡、轨道衡、采样机、制样机、化验设备诊断模型，对异常参数和关键环节进行在线诊断。

根据设备参数和历史数据，平台挖掘数据各指标间的逻辑关系，对数据的准确性和可靠性进行初步判断，可以在线对设备的精密度、偏倚等进行分析。系统利用自身的故障诊断知识库，对计量、采制化设备状态数据进行分析诊断，得出设备故障类型、发生部位、因素分析等结论。

1.3 闭环管控

平台具备异常诊断处理结果的诊疗跟踪功能。针对整改完毕的异常情况，可实时查看异常情况的实时处理状态。对已完成的异常处理，形成案例分析库，可为其他电厂提供参考，并可溯源异常处理的流程、方法及结论。针对诊断模型存在的漏洞及不足，可利用案例库进行自我学习和修正，实现平台的自我升级。

采用远程医学理念，引入三级诊疗手段。在三个层面同时为“患者”会诊，提高诊断治疗效率。将医学远程诊断、远程会诊及护理、现场诊疗的三级诊疗理念引入平台，对现场数据进行采集，通过平台审查异常参数，利用“专家模型”进行诊断。同时对诊断效果进行“健康评估”，针对治疗无效的“病症”组织现场专家会诊，并修正“专家模型”。

1.4 综合评价

通过数据分析、在线诊断、精准治疗，平台形成一套完善的评价机制，对燃料计量、采样、制样、化验等各环节进行分环节、分要素评价，并权衡各环节比重，建立完善的评价体系。平台开发同型设备的对标功能，在线评估不同厂家设备性能及不同单位的操作水平，在线评价各基层电厂燃煤验收水平。

2 燃料全过程技术诊断新模式的构建

燃料全过程技术诊断依托全过程在线监管与诊疗平台，以燃料全过程数据流为基础，以远程在线分析与诊断为方法，以三级精准治疗为手段，以综合分析对比为抓手，实现燃料全过程的在线“诊断和治疗”，将专业技术模块化，将整体软件组态化，重视过程监管，及时发现问题，结合专家现场诊断，在平台层面提供解决问题的方法和途径。

2.1 燃料全过程技术诊断指标体系

依据“二八”法则与质量管理理论，影响燃料验收质量好坏的6个因素是人、机、料、法、环、测。人，指进行燃料全过程工作的人员；机，指燃料全过程中所有设备；料，指煤样、药品等；法，指计量、采样、制样、化验环节使用的方法；环，指各个验收环节所处的环境； 测，指检测过程。基于上述六要素，运用KPI关键绩效指标思想，通过绘制鱼骨图等方法，对各个要素进行分解，配置绩效标准，确定权重，建立一套完整的燃料技术诊断指标体系，形成科学严谨的燃料全过程评价机制。将宏观的燃料全过程评价与实际工作的细节行为结果联系起来，制定了《燃料全过程在线技术诊断标准》，为开展燃料集中远程在线监管工作起到了规范性的标尺作用，指导电厂依据评价标准自检查自提升。

2.2 燃料数据流在线监管

燃料全过程数据流分为直接数据、计算数据、指标数据对应3个层级，各层数据都有各自的范围值，当监测数据超出范围值，发出警示。使区域公司、技术中心、基层单位能够依托平台，实现燃料管理各环节的在线监管，实时查看流程，对设备工作状态、人员情况等监管要素实时掌握。

2.3 创建在线诊疗模型

平台研发过程中，创建了100余项燃料“专家诊断模型”与数理统计分析模型，利用大数据挖掘技术，通过全过程参数的在线诊断与深度分析，实现对异常情况的远程在线监管与诊疗。专家诊断模型能实现再优化功能，把现场的实际情况和专家、技术人员的经验不断总结、丰富、完善，跟踪治疗效果，提升平台在线诊断水平，达到开放式、可扩展、自优化的目的。

2.4 构建三级精准治疗体系

依据平台的专家诊断报告，引入远程医学诊疗的理念，按轻重缓急实现三级精准治疗。

一级治疗是平台在线反馈，针对计量、采制化等环节出现的比较直观、容易处理的问题，平台对异常情况提出现场解决方案和措施，基层人员进行现场处理，处理结束，异常值恢复正常水平，平台解除警示。

二级治疗是平台根据出现的异常，生成“诊断治疗单”，基层人员据此“处方”及时进行整改，并在平台相关模块反馈“治疗”效果。平台根据反馈情况，优化已有的专家诊断模型，评估“治疗”方案，确保消除异常。

三级治疗是针对现场出现的疑难杂症，技术中心组织专家、技术人员组成“燃料技术诊断专家团队”，开展现场技术诊断，解决问题，形成详细的“燃料技术诊断”报告，建立技术诊断案例库，优化完善专家诊断模型。

2.5 建立燃料管理评价机制

通过数据分析、在线诊断、精准治疗，融合CNAS标准化核心思想，紧抓质量管控六要素，借鉴KPI绩效管理思维，对各电厂燃料全过程分因素、分环节分析对比，形成电厂、区域及总部的月度、季度、年度燃料在线技术监督报表，并根据《燃料管理查评细则》，对各厂在燃料管理工作中出现的各类问题指导整改，为各级燃料监管工作提供技术手段。

2.6 制定燃料技术诊断标准

建立燃料各项指标的基线数据，通过燃料监测历史数据挖掘分析，结合国标和专家经验的关联分析，建立了燃料在线技术诊断标准，实现对各企业燃料过程分因素、分环节进行分析诊断，为基层企业、区域公司、总部提供技术诊断数据支持，指导燃料全过程监管工作。

3 燃料技术诊断的实践与案例分析

3.1 燃料现场技术诊断

创新燃料技术监管模式，建立专家支撑体系，开展燃料现场技术诊断工作，实现对燃料全过程各关键环节的诊断与评估，促进燃料管理效能的全面提升。依据燃料技术诊断工作要求，结合基层企业现场实际情况，在滕州公司开展了燃料技术诊断工作，诊断挖掘出燃料全过程质量管控方面的典型问题24项，获得了9项对在线监督平台运行有效的基本规律，得到对日常管理工作4个方面的指导规律，实现了对燃料设备运行状态和设备性能的诊断与评估。

3.2 抽检分析应用案例

传统的抽检方法主要判断抽检合格率是否达标，而未涉及对于抽检合格率的变化趋势对比。利用诊疗平台，可以集中生成各企业抽检合格率变化趋势图，通过对比分析发现深层次管理规律。

案例：A，B电厂的抽检合格率变化趋势诊断如图1所示。平台诊断发现B电厂的抽检合格率在2015年逐月下降。发现有明显的趋势之后，立即利用燃料全过程监管与诊疗平台，对B电厂分环节进行原因分析，针对发现的问题下发整改通知单，并跟踪B电厂的抽检合格率何时回升；同时分析总结A电厂的抽检合格率进步原因，找出其管理亮点，予以推广。

图1 抽检合格率变化趋势诊断

3.3 密度相关性预判入厂煤质诊断案例

诊疗平台建立了煤质数据关联分析与数据挖掘模型，从多个维度对火厂来煤各矿点的煤质进行发热量、密度相关性分析，建立对应的热值-密度相关性公式，依据来煤预报发热量预测来煤密度，与现场通过体积扫描与重量计算获得的密度对比，偏差较大的车辆发出预警。

案例：诊疗平台监视某日来煤热值—密度相关性，某矿点对应的热值—密度相关性公式为y=-27.03x+47.49，该矿点该批次来煤预报发热量为22.63 MJ/kg，其中某一车来煤通过相关性公式预测发热量为20.61 MJ/kg，平台预警。质检人员对异常车辆煤质进行重点核查，对该批次来煤分别取煤样化验，化学实测异常煤车辆发热量为20.95 MJ/kg，与来煤预报发热量偏差1.68 MJ/kg。利用监管平台发现滕州公司入厂煤接卸过程中有来煤异常情况7次，挽回经济损失30余万元，有效地打击了作弊行为，维护了交易的公平公正。

图2 发热量密度相关性诊断

4 结束语

燃料全过程技术诊断依托全过程在线监管与诊疗平台，融合燃料管理先进理念和技术经验，建立了燃料在线技术诊断标准与指标体系，为解决燃料管理疑难问题提供技术支撑。使燃料技术监管更加理顺，增强管理效能，具有较强的推广应用价值。

对于基层电厂，平台可以提升燃料监督工作效率，弥补设备性能监控的不足，便于管理人员实时掌握管控要素；对于区域公司，平台可以提供分项及综合的分析报表，指导区域下一步工作；对于技术中心，平台可以开展技术监管工作，针对疑难杂症开展专家会诊与专项诊断，定期下发技术诊断报告与评估报告；对于集团总部，平台可以从宏观把控燃料整体工作，及时发现管理短板，为整体决策部署提供数据支撑，提升公司整体燃料管理水平。

参考文献：

[1]付融冰，张慧明.中国能源的现状[J].能源环境保护，2005，19(1)：8-12．

[2]黄立新.燃料智能化管控系统在火电厂的应用前景[J].华电技术,2016,38(9)：56-58.

[3]马小云.火电厂的燃料采制化管理及其优化[J].安徽电力,2017,34(4)：52-55.