火電廠燃料智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

導(dǎo)語：火電廠燃料智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對電廠迫切需要實(shí)現(xiàn)降本增效的現(xiàn)狀，開展燃料智能管理系統(tǒng)的研究工作。以火力發(fā)電企業(yè)燃煤為管理對象，綜合運(yùn)用現(xiàn)代智能技術(shù)，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)管控體系，能夠?qū)崿F(xiàn)燃煤全過程無人干預(yù)、智能管理，提高燃料管理精細(xì)化程度，節(jié)約生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：燃料智能管理系統(tǒng)；信息化；全過程；降本增效

近年來，燃料費(fèi)用約占火電企業(yè)發(fā)電成本的70％以上［1］，多數(shù)火電企業(yè)在燃料入廠驗(yàn)收、接卸、煤場管理、配煤摻燒等環(huán)節(jié)，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(shù)據(jù)共享不充分等，造成燃料生產(chǎn)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(fēng)險(xiǎn)隱患［2］。筆者針對目前燃料管理環(huán)節(jié)存在的不足，在開展燃料智能管理系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，提出燃料智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1系統(tǒng)構(gòu)架

以燃料的全方位管理和燃料高效利用為中心點(diǎn)，立足于燃料現(xiàn)場基礎(chǔ)技術(shù)升級改造，綜合運(yùn)用信息處理、自動控制、識別感知、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，建立燃煤入廠識別、質(zhì)量驗(yàn)收、轉(zhuǎn)運(yùn)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(shè)備的信息并定義業(yè)務(wù)流程，設(shè)計(jì)建立自動、實(shí)時(shí)、完整和豐富的數(shù)據(jù)庫，研究開發(fā)多層次模塊化的應(yīng)用軟件。按照結(jié)構(gòu)和功能智能燃煤系統(tǒng)可劃分為現(xiàn)場層、管控層和應(yīng)用層三個(gè)層次。現(xiàn)場層主要包含生產(chǎn)裝備以及識別感知系統(tǒng)，是更高級別應(yīng)用的基礎(chǔ)條件，其技術(shù)水平、覆蓋程度決定了應(yīng)用的深度和廣度；管控層實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視、自動控制與反饋、自動診斷與報(bào)警、自動采集與管理，并實(shí)時(shí)展示相關(guān)數(shù)據(jù)信息；應(yīng)用層建立在現(xiàn)場層、控制層以及電廠其他系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過信息化實(shí)現(xiàn)燃料業(yè)務(wù)的全流程管理，強(qiáng)調(diào)對燃料數(shù)據(jù)的多維度分析圖表化直觀展示，為電廠運(yùn)營、生產(chǎn)管理人員提供真實(shí)、可靠、準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)分析和決策支持。燃料智能管理系統(tǒng)功能架構(gòu)見圖1，燃料智能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2。

2主要子系統(tǒng)功能

2．1智能計(jì)量和質(zhì)量檢測。燃煤計(jì)量和質(zhì)量檢測以煤樣處理和流轉(zhuǎn)各環(huán)節(jié)的設(shè)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(tǒng)、計(jì)量設(shè)備、采樣設(shè)備、制樣設(shè)備、原煤樣輸送設(shè)備、樣品輸送與存查、化驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)室實(shí)施設(shè)備等設(shè)施和相應(yīng)配套控制系統(tǒng)組成。通過融合應(yīng)用無線射頻、移動終端、現(xiàn)場總線等物聯(lián)網(wǎng)和控制網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，完成數(shù)據(jù)采集、信息關(guān)聯(lián)、定位追溯、行為監(jiān)視和設(shè)備監(jiān)控等工作，實(shí)現(xiàn)燃煤的自動識別、計(jì)量、采樣、制樣、樣品封裝傳輸、存儲和化驗(yàn)、燃煤計(jì)量、檢測記錄與報(bào)告的自動生成并上傳等功能。2．1．1入廠煤自動識別系統(tǒng)在入廠、計(jì)量、采樣、接卸、出廠等各環(huán)節(jié)設(shè)置自動識別裝置，采用無線射頻或其他信息識別技術(shù)，主動探測車輛上的電子標(biāo)簽，采集來煤信息，建立各環(huán)節(jié)作業(yè)信息與車輛信息、礦點(diǎn)信息的關(guān)聯(lián)。該功能要滿足來煤量、管控要求、工作環(huán)境要求，一般要求車輛識別時(shí)間≤1s，識別距離≤7m，系統(tǒng)識別率≥99．9％，防護(hù)等級不低于IP67［3］。2．1．2全自動制樣系統(tǒng)。全自動制樣機(jī)作為采制環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)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(shè)備、制樣程序、制樣精密度和誤差要符合GB／T19494．2—2004《煤炭機(jī)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(shè)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(yàn)室，整個(gè)過程無人為干預(yù)，全自動完成。2．1．3智能原煤樣輸送系統(tǒng)。原煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)用于采樣機(jī)的樣品自動輸送到全自動制樣機(jī)，滿足在線制樣需求。原煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)由上料對接裝置、傳輸載體、卸料對接裝置等相關(guān)配套設(shè)備組成，能夠與采制樣系統(tǒng)無縫連接，并采用全密封設(shè)計(jì)的通道或自動輸送技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)人樣分離。目前自動輸送技術(shù)主要有樣桶自動輸送技術(shù)、樣瓶氣動自動輸送技術(shù)、皮帶自動輸送技術(shù)等。2．1．4智能氣動樣品輸送系統(tǒng)。樣品傳輸系統(tǒng)用于人工制樣間、全自動制樣機(jī)間、化驗(yàn)間、存樣間、棄樣間等站點(diǎn)間的煤樣瓶多點(diǎn)互傳，應(yīng)采用以動力風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)樣品高效、安全傳輸。2．1．5全自動智能存查樣系統(tǒng)。全自動智能存查樣系統(tǒng)基于自動化立體庫的設(shè)計(jì)理念，通過與氣動輸送系統(tǒng)的無縫對接配合高精度伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)運(yùn)及暫存管理，達(dá)到實(shí)現(xiàn)樣品的“人樣分離，盲存盲取”的要求。2．1．6實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)。化驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集化驗(yàn)室煤質(zhì)分析儀器的分析數(shù)據(jù)，自動生成煤質(zhì)檢測報(bào)告，并審核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控儀器運(yùn)行狀態(tài)及化驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度等參數(shù)，提示異常檢測信息，形成質(zhì)量控制臺帳。2．2智能煤場子系統(tǒng)。2．2．1堆取料機(jī)自動堆取控制系統(tǒng)。為滿足數(shù)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(shù)、三維成像技術(shù)、精確定位技術(shù)、圖像監(jiān)控、安全防護(hù)技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，獲取堆取料機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、認(rèn)知煤堆及設(shè)備自身位置，解析料堆模型，完成自動堆取作業(yè)。料堆三維掃描及成像技術(shù)：在煤場四周或堆取料機(jī)懸臂前方安裝激光掃描裝置對料堆進(jìn)行動態(tài)掃描，獲取料堆表面數(shù)據(jù)，經(jīng)過軟件處理生成料堆的三維成像，控制系統(tǒng)根據(jù)三維圖像數(shù)據(jù)，確定料堆作業(yè)切入點(diǎn)坐標(biāo)和取料料堆的邊界。堆取料機(jī)定位檢測技術(shù)：堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)、俯仰、走行位置檢測應(yīng)采用差分GPS、光電編碼或數(shù)字刻度標(biāo)尺等非接觸式位置檢測技術(shù)，要求檢測無盲區(qū)，定位精度高，檢測誤差≤5cm或0．1°，檢測裝置的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)場粉塵、溫度、濕度、振動、電磁等惡劣環(huán)境，并有可靠的自動校正功能。防碰撞技術(shù)：為防止懸臂與煤堆以及堆取料機(jī)之間發(fā)生碰撞，需設(shè)計(jì)一套完整的防碰撞保護(hù)系統(tǒng)。硬件上除了鋼絲繩限位開關(guān)，還應(yīng)設(shè)置雷達(dá)、激光或超聲波式非接觸式防撞裝置，軟件設(shè)計(jì)上還應(yīng)根據(jù)堆取料的大車位置、懸臂角度、回轉(zhuǎn)角度實(shí)時(shí)計(jì)算出存在碰撞可能的位置信息，提供防碰撞預(yù)報(bào)，并協(xié)調(diào)各臺堆取料機(jī)之間的作業(yè)，確保堆取料機(jī)安全作業(yè)距離，最終實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)多重級的防碰撞保護(hù)。2．2．2數(shù)字化煤場系統(tǒng)。數(shù)字化煤場管控系統(tǒng)是通過信息技術(shù)，采用數(shù)字化的形式來顯示煤場的具體信息，指導(dǎo)來煤分區(qū)堆放和智能存取。煤場三維展示：實(shí)時(shí)采集激光盤煤儀等煤場成像設(shè)備的數(shù)據(jù)，采用三維重構(gòu)技術(shù)，全面直觀展示煤場狀態(tài)，動態(tài)記錄各區(qū)域的燃煤進(jìn)存耗和煤質(zhì)信息。來煤堆放指導(dǎo)：將煤場按照摻燒要求分為多個(gè)存煤分區(qū)，并根據(jù)電廠煤場管理的堆放原則和來煤煤種、煤量等相關(guān)參數(shù)建立堆煤模型，提供來煤堆放建議，引導(dǎo)原煤卸在指定的卸煤位置，實(shí)現(xiàn)不同煤種不同煤質(zhì)的分區(qū)分層堆放。煤場取煤指導(dǎo)：根據(jù)摻燒系統(tǒng)的配煤方案，系統(tǒng)按照煤場存煤情況及堆料機(jī)設(shè)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(biāo)記待取煤分區(qū)，指導(dǎo)取煤上倉過程。2．3智能配煤摻燒子系統(tǒng)。通過與電廠SIS（廠級信息監(jiān)控系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)•654•接口獲取鍋爐的實(shí)時(shí)熱力參數(shù)和制粉系統(tǒng)工況，并結(jié)合平臺內(nèi)的數(shù)字化煤場信息和實(shí)際上煤煤質(zhì)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，依據(jù)以電廠燃燒試驗(yàn)數(shù)據(jù)或運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)建立配煤摻燒模型，生成最佳摻配方案，跟蹤摻配執(zhí)行情況，自動統(tǒng)計(jì)實(shí)際煤種的摻燒量，監(jiān)控?fù)脚淙济簩﹀仩t影響，對摻配安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行評價(jià)，提供摻配方案的優(yōu)化及采煤優(yōu)化參考建議，實(shí)現(xiàn)燃料摻配系統(tǒng)的閉環(huán)管理。摻燒模型：基于大量鍋爐燃燒試驗(yàn)和實(shí)際摻燒方案大樣本數(shù)據(jù)生成摻燒動態(tài)數(shù)據(jù)庫，通過回歸和仿真方法，建立智能摻燒數(shù)學(xué)模型，包括煤質(zhì)元素分析預(yù)測模型、機(jī)組負(fù)荷預(yù)測模型、燃料特性分析模型、鍋爐熱力計(jì)算模型、指標(biāo)分析模型、燃燒尋優(yōu)模型等，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、存煤狀況、鍋爐熱力參數(shù)、主要輔機(jī)設(shè)備工作狀況自動生成在滿足機(jī)組安全性、環(huán)保性的前提下最經(jīng)濟(jì)的摻配方案。燃燒綜合成本分析模塊：通過獲取機(jī)組DCS（分布式控制系統(tǒng)）數(shù)據(jù)及其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，綜合廠用電率、標(biāo)煤單價(jià)、煤耗、運(yùn)行成本、鍋爐效率、環(huán)保成本等各因素測算摻燒方案對應(yīng)的綜合成本，評估摻燒方案的經(jīng)濟(jì)性。燃燒環(huán)保指標(biāo)分析模塊：通過燃燒NOx／SO2，根據(jù)粉塵排放濃度實(shí)際測量數(shù)據(jù)，分析評估摻燒方案的環(huán)保性。燃燒安全分析模塊：實(shí)時(shí)監(jiān)測鍋爐運(yùn)行和主要輔機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算鍋爐各受熱面熱力學(xué)參數(shù)，建立安全分析模型，綜合磨煤機(jī)的安全特性、金屬腐蝕、受熱面結(jié)焦、機(jī)組帶負(fù)荷能力等指標(biāo)分析評估摻燒方案的安全性。

3結(jié)語

燃料智能管理系統(tǒng)借助新一代智能裝備與智能技術(shù)，將燃料管理環(huán)節(jié)相對分散的生產(chǎn)設(shè)備、業(yè)務(wù)過程統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程管控、燃料信息實(shí)時(shí)共享、燃煤摻配、分析預(yù)警及決策輔助等功能，便于生產(chǎn)經(jīng)營者實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及燃料量、質(zhì)、價(jià)的信息，有助于實(shí)現(xiàn)電廠經(jīng)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(guān)關(guān)鍵技術(shù)特別是設(shè)備級自動化水平的不斷改進(jìn)和完善，能夠在電廠生產(chǎn)和管理中產(chǎn)生更大的效益。

參考文獻(xiàn)：

［1］王亞瓊，毛勇祥，張冬練，等．火電企業(yè)燃料智能化管理系統(tǒng)的構(gòu)建［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，12（31）：25－27．

［2］黃平．論電廠燃料管理系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)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(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］．電力信息與通信技術(shù)，2015，13（2）：87－91．

作者:應(yīng)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(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司