火力发电厂皮带中部采样机应用实践

吴 晗，代余发

（四川中电福溪电力开发有限公司，四川宜宾 645152）

0 引言

当前，电力体制改革正步入深水区，全国清洁能源消纳受到了前所未有的重视，福溪电力公司周边区域煤矿受政策去产能影响，宜宾市区域筠连矿区煤炭产量大幅下滑，身处水电大省的福溪电力公司不仅要面临电力市场改革影响，同时还要面临煤炭市场的急剧变化带来的影响。福溪电力公司积极创新转型，在电力市场上主动作为，2017年率先对运行的2台600 WM机组进行超低排放改造，改造后的机组排放量远远小于政府要求值，排放量标准相当于燃气机组排放量，大大提高了福溪电力公司电力市场竞争力。同时公司也于2014年新增入厂煤燃料验收管控系统，全面提升入厂燃煤验收管理水平，优化入厂燃煤验收流程，智能管控汽车煤计量、采样、制样、化验等环节，有力控制了燃料验收质量关，大幅度控制发电成本。入厂煤验收管控系统项目技改受限于当时入厂火车煤门式采样机设备老化及其技术限制。福溪电力公司火车煤采样环节未进行入厂煤验收智能管控升级，福溪电力公司现于2019年末新增2台火车煤皮带中部采样机，目前已完成了火车煤皮带中部采样机的安装、调试、运行及与燃料验收管控系统对接的应用实践，很好地解决了火车煤矿点繁多、煤质复杂的问题，且堵塞了火车煤燃料管理漏洞，规范了火车煤煤质验收流程［3］，提高了火车煤样品的准确性。

1 日前福溪电力公司火车煤验收现状分析

1.1 火车煤入厂

福溪电力公司铁路专用线来车后，由专门的接票人员到福溪车站货运室领取来煤货运单，并根据货运单上信息核对来煤批次车号、顺序及发货时间，在确定相关信息后由人将相关来煤车号、单位及发货时间等基本信息录入燃料管理系统。

1.2 采样单生成

接票人员在完成火车煤入厂环节后，在燃料验收管控的货票信息导入界面将来煤批次的信息自动导入，然后在采样批次生成界面生成火车机采样批次，最后打印出火车煤机械采样单，然后采样人员根据火车煤机械采样单进行采样。整个采样批次车号的录入、采样批次生成、采样单生成都有人的参与，无法规避从业风险。

1.3 轨道衡计量

福溪电力公司火车煤计量采用是静态轨道衡来实现的，轨道衡称重系统与燃料管控系统进行数据交互，轨道衡称重数据由自带程序实现记录，待该批次火车煤翻卸完后由人手动保存后再上传至燃料管理系统，称重数据未实现实时上传至燃料管理系统。

1.4 火车煤采样装置

2012年福溪电力公司在翻车机室前端安装了一台由杭州杭钻设备有限公司制造的火车门式采样机。该火车煤门式采样机型号为MMC-SⅡ，为机械螺杆，全螺旋，可对静止煤进行全深度螺旋采样，可随机布点。该火车煤门式采样机配套布置了一条长约40 m的轨道，可连续对厂专用线一侧停放的火车煤3车车厢进行采样。该设备主要存在以下几个问题：

（1）该设备为静止煤机械采样装置，采样方式存在不足，采样代表性没有煤流采样好；（2）该设备由于设计原因，无法采集到大块煤，易导致出现采样偏倚；（3）该设备配套设施不足以支撑其进行燃料验收管控智能化升级改造；（4）该设备为单侧采样，无法对厂专用线2线火车煤同时进行采样，无法配合输煤系统进行双线翻车，翻卸效率较低；（5）该火车煤门式采样机为静止煤机械采样，当来煤批次车数小于5节且批煤量很小时，为满足总样质量、子样质量及子样数要求，不得对少数车厢进行高密度采样，这样既浪费时间又严重影响煤车翻卸。

1.5 原煤样写封存

福溪电力公司火车煤门式采样机配置为6个不锈钢样桶，采集的煤样经过破碎、缩分最后到样桶，每个子样的缩分间隔都是固定的，且没有原煤样称重装置，无法对采集煤样进行称重，无法将原煤样重量实时上传至燃料验收管控系统。煤样采集完毕后将制备好的样品卡用铅封栓于样桶上，燃料再对样品进行称重。煤样的收集、封存、称重等环节都需要人来参与，最后由接样人员在监督人员陪同下完成煤样的交接工作。

1.6 电力与煤炭市场

受地域大型水电厂机组陆续投产与清洁能源大力发展等影响，福溪电力公司的发电量由初期的50亿年发电量逐步下降到20亿～30亿年发电量。同时由于近年政府在煤炭去产能相关政策实施，宜宾筠连矿区众多小煤矿悉数关停，宜宾本地区域煤矿产量下滑严重，福溪电力公司不得外购省外煤，福溪电力公司未来面对的煤炭市场将复杂多变，煤源也变化多端。

1.7 火车煤验收设备网络建设情况

火车煤验收与网络有关的主要软硬件有：轨道衡、火车煤门式采样机、翻车机、视频监控、燃料验收管控系统等。但这些软硬件目前都存在一个共性问题，网络为公司共用SIS网络，数据传输不稳定且与部分软硬件不能直接对接，导致火车入厂煤验收环节采样记录、设备操作记录等无法实时上传至燃料验收管控系统。

1.8 防范措施的盲区

为了防止设备本身技术限制及煤炭市场的变化等方面带来的问题，福溪电力公司采取人工采样与机械采样双重采样、打深坑检查车厢底部等手段严把验收关，这些手段实施后起到了一定的效果，同时也带来其他问题。例如：增加了火车煤采样人员作业强度、降低入厂火车煤翻卸效率，同时人工采样过程中也带了不少风险点，例如：高空坠落、雨天滑跌及雾天撞伤等安全风险。由于人工采样操作所带来的从业风险无论采取何种方式都不能完全规避，所以该验收流程始终存在廉洁从业风险。

2 福溪电力公司火车煤皮带中部采样机应用方案

福溪电力公司新增火车煤皮带中部采样装置应具有远程自动控制（可与主皮带联锁）、就地启动（主要用于单机调试、设备维护）两种方式。同时与福溪电力公司现有燃料验收管控系统无缝对接，火车煤皮带中部采样机能实时接收燃料验收管控系统下发的采样方案并按照采样方案进行采样，样品采集完成后实现自动写卡、封包、自动称重，并将相关采样记录、设备操作记录、物料流信息传给燃料验收管控系统，并能将携有样品卡的煤样桶存入现有原煤样存样柜系统。改造前流程：火车煤入厂→货运单核对→货票信息录入→采样批次生成→采样单生成→火车煤门式采样机采样→轨道衡计量→煤样卡制备→原煤样收集、封存及转运。改造后流程：火车煤入厂→货票信息录入→采样方案生成→轨道衡计量→火车煤皮带中部采样机采样→原煤样写码、称重及封存→原煤样的转运及存储。

2.1 火车煤入厂

在福溪电厂铁路专线入口前端安装火车车厢号识别系统，来煤批次进入福溪电力公司铁路厂专用线后由该系统自动识别入厂车号并记录顺序。该设计的优点有：（1）火车车厢号识别系统操作简单、便捷，避免出现人为错差；（2）火车车厢号识别系统采用图像识别技术来实现火车车厢号收集、录入，安全等级高；（3）火车车厢号识别系统可以与翻车机轨道衡的车号识别系统进行前后验证，避免出现来煤批次基础数据丢失，例如：车号、车型、车序及单位不易丢失，容错率高；（4）火车车厢号识别系统环境适应能力强、稳定性高、可靠性高，维修量小且维护方便；（5）该火车车厢号识别系统可以与燃料管理等软件系统进行实时对接，相关信息实时上传至燃料验收管控系统，无人为从业风险。

2.2 货票信息录入

现火车来煤到达福溪电力公司铁路厂专用线后，来煤批次等基本信息已由火车车厢号识别系统上传至燃料验收管控系统，接票人员只需在燃料验收管控系统录入该批次煤矿信息，系统里面自动进行匹配。该设计的优点：（1）接票人员只需在燃料验收管控系统录入煤矿信息，工作量大大减少。（2）来煤批次车号、车序、发货时间、始发站及煤矿单位等基本信息实时自动上传至燃料验收系统，安全等级高，无须人为操作。

2.3 采样方案生成

货票煤矿单位信息录入燃料验收管控系统后自动与车厢号识别系统上传的车号数据进行匹配。燃料验收管控系统根据系统信息维护中早设定的规则生成采样方案，并将采样方案发送给火车煤皮带中部采样机。该设计的优点：（1）采样方案由燃料验收管控系统实时生成，样品编码自动在燃料验收管控系统传递，数据保密等级高；（2）采样方案在燃料验收管控系统中权限管理，可根据生产实际实时进行后台维护，管理智能化；（3）采样方案由燃料验收管控系统自动生成，并直接下发给皮带中部采样机，皮带中部采样机只执行，确保了采样的代表性，堵塞了人为操作的漏洞。

2.4 轨道衡计量智能化

福溪电力公司火车煤轨道衡为静态轨道衡，轨道衡在翻车机系统里。现需要将翻车机里面的火车车厢车号识别系统和轨道衡计量称重系统进行有效对接，使火车煤称重数据实时上传至燃料验收管控系统，无须人为操作，规避廉洁风险。该设计的优点：（1）轨道衡称重数据实时上传至燃料验收管控系统，无人为操作风险；（2）轨道衡、翻车机及火车煤皮带中部数据实时交互，可利于各环节的沟通，提升工作效率，规避工作失误，避免出现错样、混养等情况。

2.5 火车煤皮带中部采样机采样

福溪电力公司火车煤皮带中部采样机经过安装、调试、性能试验后，方可与燃料验收管控系统、轨道衡等系统进行对接。火车煤皮带中部采样机与被采煤流皮带建立联锁。火车煤皮带中部采样机与燃料验收管控系统要实现远程自动控制、就地启动两种方式。火车煤皮带中部采样机处于“就地启动”，火车煤皮带中部采样机不受燃料验收管控系统控制，可以进行性能试验和设备检修、调试等工作。就地模式下原煤样不需进行写卡、封装等工作。采样信息和设备操作记录和样品信息都不许上传燃料验收管控系统。设备运行及采样操作记录只需保存在火车煤皮带中部采样机本地数据库。当皮带中部采样机处于“远程控制”时，燃料验收管控系统可自动控制皮带中部采样机，由燃料验收管控系统对采样批次实现自动采样、暂停采样和切换采样机等远程操作。火车煤皮带中部采样机换桶、子样称重、罐满暂停机采和堵煤清理设备等需要向燃料验收管控系统上传相关信息，做到采样环节、原煤样环节、设备运行及人员管理环节等能溯源。火车煤皮带中部采样机按照燃料验收管控系统下发的采样方案进行采样，并将相关采样记录、样品记录实时上传至燃料验收管控系统。该设计的优点：（1）该设备为移动煤流采样，煤炭颗粒充分暴露出来，采样代表性好于静止煤采样；（2）该设备采样头入料粒度范围≤300 mm，不存在无法采集到大块煤情况；（3）该设备配套设施智能化程度高，满足燃料验收管控智能化升级改造的技术要求；（4）该设备均为双路布置，可实现输煤系统双路同时运行，翻卸效率极高，大力压降车辆延时费；（5）该火车煤皮带中部采样机为横过煤流采样器，可根据来煤批量的多少调整采样间隔、皮带煤流量和缩分间隔来实现总样质量、子样质量及子样数满足要求，几乎不影响煤车翻卸。

2.6 原煤样写码、称重及封存

新增的皮带中部采样机原煤样的收集、储存及转运需要和现有的燃料验收管控系统兼容。所以火车煤皮带中部采样机采集的煤样必须要有称重系统、写码系统及煤样封装系统。火车煤皮带中部采样机要实时称取煤样的质量，并将数据实时上传至燃料验收管控系统。在煤样桶盛满样后要及时封装写码。写码系统需要有验证写卡是否成功的功能，如不成功需增加有补写卡功能，确保煤样桶写卡成功率100%，使原煤样都能存入原煤样存样柜系统。