導語：火電廠燃料智能管理系統設計方案一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對電廠迫切需要實現降本增效的現狀，開展燃料智能管理系統的研究工作。以火力發電企業燃煤為管理對象，綜合運用現代智能技術，建立統一的標準化業務管控體系，能夠實現燃煤全過程無人干預、智能管理，提高燃料管理精細化程度，節約生產成本。

關鍵詞：燃料智能管理系統；信息化；全過程；降本增效

近年來，燃料費用約占火電企業發電成本的70％以上［1］，多數火電企業在燃料入廠驗收、接卸、煤場管理、配煤摻燒等環節，由于燃煤裝備低下、分析手段不足、管理工具受限、信息覆蓋面和數據共享不充分等，造成燃料生產和管理自動化和智能化水平有限、工作效率低、人工成本高，并存在人為因素的風險隱患［2］。筆者針對目前燃料管理環節存在的不足，在開展燃料智能管理系統架構和關鍵技術研究的基礎上，提出燃料智能管理系統設計方案。

1系統構架

以燃料的全方位管理和燃料高效利用為中心點，立足于燃料現場基礎技術升級改造，綜合運用信息處理、自動控制、識別感知、數據挖掘等技術，建立燃煤入廠識別、質量驗收、轉運接卸、煤場管理、配煤摻燒的全流程、全周期、全方位的智能管控平臺，全面采集燃料設備的信息并定義業務流程，設計建立自動、實時、完整和豐富的數據庫，研究開發多層次模塊化的應用軟件。按照結構和功能智能燃煤系統可劃分為現場層、管控層和應用層三個層次。現場層主要包含生產裝備以及識別感知系統，是更高級別應用的基礎條件，其技術水平、覆蓋程度決定了應用的深度和廣度；管控層實現現場設備遠程狀態監視、自動控制與反饋、自動診斷與報警、自動采集與管理，并實時展示相關數據信息；應用層建立在現場層、控制層以及電廠其他系統的各種數據的基礎上，通過信息化實現燃料業務的全流程管理，強調對燃料數據的多維度分析圖表化直觀展示，為電廠運營、生產管理人員提供真實、可靠、準確、及時的數據分析和決策支持。燃料智能管理系統功能架構見圖1，燃料智能管理系統網絡結構見圖2。

2主要子系統功能

2．1智能計量和質量檢測。燃煤計量和質量檢測以煤樣處理和流轉各環節的設備、人員、車輛等受控元素全方位管控為核心，主要由來煤識別系統、計量設備、采樣設備、制樣設備、原煤樣輸送設備、樣品輸送與存查、化驗儀器及實驗室實施設備等設施和相應配套控制系統組成。通過融合應用無線射頻、移動終端、現場總線等物聯網和控制網的相關技術，完成數據采集、信息關聯、定位追溯、行為監視和設備監控等工作，實現燃煤的自動識別、計量、采樣、制樣、樣品封裝傳輸、存儲和化驗、燃煤計量、檢測記錄與報告的自動生成并上傳等功能。2．1．1入廠煤自動識別系統在入廠、計量、采樣、接卸、出廠等各環節設置自動識別裝置，采用無線射頻或其他信息識別技術，主動探測車輛上的電子標簽，采集來煤信息，建立各環節作業信息與車輛信息、礦點信息的關聯。該功能要滿足來煤量、管控要求、工作環境要求，一般要求車輛識別時間≤1s，識別距離≤7m，系統識別率≥99．9％，防護等級不低于IP67［3］。2．1．2全自動制樣系統。全自動制樣機作為采制環節的關鍵設備，具有上料、稱重、輸送、除鐵、破碎縮分、干燥、制粉、棄樣等功能，各功能組成設備、制樣程序、制樣精密度和誤差要符合GB／T19494．2—2004《煤炭機械采樣第2部分：煤樣的制備》和GB474—2008《煤樣的制備方法》的要求，可自動制備顆粒直徑為6mm、3mm、0．2mm的若干份煤樣，煤樣可自動裝瓶并設置二級噴碼或芯片寫碼，樣瓶能按管控要求傳送至智能存查樣柜或化驗室，整個過程無人為干預，全自動完成。2．1．3智能原煤樣輸送系統。原煤轉運系統用于采樣機的樣品自動輸送到全自動制樣機，滿足在線制樣需求。原煤轉運系統由上料對接裝置、傳輸載體、卸料對接裝置等相關配套設備組成，能夠與采制樣系統無縫連接，并采用全密封設計的通道或自動輸送技術，真正實現人樣分離。目前自動輸送技術主要有樣桶自動輸送技術、樣瓶氣動自動輸送技術、皮帶自動輸送技術等。2．1．4智能氣動樣品輸送系統。樣品傳輸系統用于人工制樣間、全自動制樣機間、化驗間、存樣間、棄樣間等站點間的煤樣瓶多點互傳，應采用以動力風機作為動力源，全封閉式管道為傳輸通道，在管控中心的控制下實現樣品高效、安全傳輸。2．1．5全自動智能存查樣系統。全自動智能存查樣系統基于自動化立體庫的設計理念，通過與氣動輸送系統的無縫對接配合高精度伺服系統，實現全水樣（顆粒直徑為6mm的煤樣）、存查樣（顆粒直徑為3mm的煤樣）、分析樣（顆粒直徑為0．2mm的煤樣）的轉運及暫存管理，達到實現樣品的“人樣分離，盲存盲取”的要求。2．1．6實驗室網絡化管理系統。化驗網絡管理系統實時采集化驗室煤質分析儀器的分析數據，自動生成煤質檢測報告，并審核數據的準確性。系統能夠實時監控儀器運行狀態及化驗環境的溫度、濕度等參數，提示異常檢測信息，形成質量控制臺帳。2．2智能煤場子系統。2．2．1堆取料機自動堆取控制系統。為滿足數字化煤場的智能堆場和配煤摻燒精確取料的要求，綜合利用了自動化控制技術、三維成像技術、精確定位技術、圖像監控、安全防護技術、數字化網絡等技術，獲取堆取料機實時數據、認知煤堆及設備自身位置，解析料堆模型，完成自動堆取作業。料堆三維掃描及成像技術：在煤場四周或堆取料機懸臂前方安裝激光掃描裝置對料堆進行動態掃描，獲取料堆表面數據，經過軟件處理生成料堆的三維成像，控制系統根據三維圖像數據，確定料堆作業切入點坐標和取料料堆的邊界。堆取料機定位檢測技術：堆取料機回轉、俯仰、走行位置檢測應采用差分GPS、光電編碼或數字刻度標尺等非接觸式位置檢測技術，要求檢測無盲區，定位精度高，檢測誤差≤5cm或0．1°，檢測裝置的設計和安裝應適應現場粉塵、溫度、濕度、振動、電磁等惡劣環境，并有可靠的自動校正功能。防碰撞技術：為防止懸臂與煤堆以及堆取料機之間發生碰撞，需設計一套完整的防碰撞保護系統。硬件上除了鋼絲繩限位開關，還應設置雷達、激光或超聲波式非接觸式防撞裝置，軟件設計上還應根據堆取料的大車位置、懸臂角度、回轉角度實時計算出存在碰撞可能的位置信息，提供防碰撞預報，并協調各臺堆取料機之間的作業，確保堆取料機安全作業距離，最終實現堆取料機多重級的防碰撞保護。2．2．2數字化煤場系統。數字化煤場管控系統是通過信息技術，采用數字化的形式來顯示煤場的具體信息，指導來煤分區堆放和智能存取。煤場三維展示：實時采集激光盤煤儀等煤場成像設備的數據，采用三維重構技術，全面直觀展示煤場狀態，動態記錄各區域的燃煤進存耗和煤質信息。來煤堆放指導：將煤場按照摻燒要求分為多個存煤分區，并根據電廠煤場管理的堆放原則和來煤煤種、煤量等相關參數建立堆煤模型，提供來煤堆放建議，引導原煤卸在指定的卸煤位置，實現不同煤種不同煤質的分區分層堆放。煤場取煤指導：根據摻燒系統的配煤方案，系統按照煤場存煤情況及堆料機設備狀況生成煤場取煤方案，并在三維煤場上用不同的顏色標記待取煤分區，指導取煤上倉過程。2．3智能配煤摻燒子系統。通過與電廠SIS（廠級信息監控系統）的數據•654•接口獲取鍋爐的實時熱力參數和制粉系統工況，并結合平臺內的數字化煤場信息和實際上煤煤質等基礎數據，依據以電廠燃燒試驗數據或運行經驗建立配煤摻燒模型，生成最佳摻配方案，跟蹤摻配執行情況，自動統計實際煤種的摻燒量，監控摻配燃煤對鍋爐影響，對摻配安全性、環保性、經濟性等進行評價，提供摻配方案的優化及采煤優化參考建議，實現燃料摻配系統的閉環管理。摻燒模型：基于大量鍋爐燃燒試驗和實際摻燒方案大樣本數據生成摻燒動態數據庫，通過回歸和仿真方法，建立智能摻燒數學模型，包括煤質元素分析預測模型、機組負荷預測模型、燃料特性分析模型、鍋爐熱力計算模型、指標分析模型、燃燒尋優模型等，根據機組負荷、存煤狀況、鍋爐熱力參數、主要輔機設備工作狀況自動生成在滿足機組安全性、環保性的前提下最經濟的摻配方案。燃燒綜合成本分析模塊：通過獲取機組DCS（分布式控制系統）數據及其他生產管理系統的數據，綜合廠用電率、標煤單價、煤耗、運行成本、鍋爐效率、環保成本等各因素測算摻燒方案對應的綜合成本，評估摻燒方案的經濟性。燃燒環保指標分析模塊：通過燃燒NOx／SO2，根據粉塵排放濃度實際測量數據，分析評估摻燒方案的環保性。燃燒安全分析模塊：實時監測鍋爐運行和主要輔機的運行參數，實時計算鍋爐各受熱面熱力學參數，建立安全分析模型，綜合磨煤機的安全特性、金屬腐蝕、受熱面結焦、機組帶負荷能力等指標分析評估摻燒方案的安全性。

3結語

燃料智能管理系統借助新一代智能裝備與智能技術，將燃料管理環節相對分散的生產設備、業務過程統一起來，實現設備遠程管控、燃料信息實時共享、燃煤摻配、分析預警及決策輔助等功能，便于生產經營者實時掌握設備運行狀態及燃料量、質、價的信息，有助于實現電廠經營的降本增效，也必將成為智能電廠的重要組成部分。隨著相關關鍵技術特別是設備級自動化水平的不斷改進和完善，能夠在電廠生產和管理中產生更大的效益。

參考文獻：

［1］王亞瓊，毛勇祥，張冬練，等．火電企業燃料智能化管理系統的構建［J］．科技創新導報，2015，12（31）：25－27．

［2］黃平．論電廠燃料管理系統智能化設計及展望［J］．科技展望，2016，26（2）：89，91．

［3］沈軍．燃料管控一體化信息系統的研究與應用［J］．電力信息與通信技術，2015，13（2）：87－91．

作者:應波濤 高飛 臧劍南 單位:1.國家電投江西電力有限公司 2.上海發電設備成套設計研究院有限責任公司