王亞瓊　毛勇祥　張冬練　梁銀?！≠Z儒雅

摘 要：根據(jù)火電企業(yè)燃料管理的現(xiàn)狀，為解決火電企業(yè)燃料管理中存在的弊端，提高火電企業(yè)的核心競爭力，提高燃料管理水平，針對火電企業(yè)燃料計量、采樣、制樣、化驗、煤場及耗用等管理環(huán)節(jié)，改善相關(guān)工作環(huán)境、設(shè)備、設(shè)施及工器具，實現(xiàn)煤炭計量、采制化全過程自動化、信息化、無人值守和在線管控。

關(guān)鍵詞：火電企業(yè) 燃料管理 智能化 信息化 無人值守

中圖分類號：F764.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0025-03

近年來隨著電力體制改革的不斷深入，電力生產(chǎn)已經(jīng)從計劃經(jīng)濟逐步向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)變，發(fā)電成本控制已經(jīng)成為發(fā)電企業(yè)增強核心競爭力的關(guān)鍵因素。燃料作為火電企業(yè)的主要生產(chǎn)原料，占火電企業(yè)發(fā)電成本的70%以上，已成為火電企業(yè)最大的成本，燃料管理水平的高低不僅反映了火電企業(yè)管理水平的高低，更加影響著火電企業(yè)的經(jīng)營效益。并且隨著我國煤炭市場化改革、信息化和工業(yè)化深度融合等科技進步的推進，火電企業(yè)的燃料管理工作出現(xiàn)了很多新情況、新問題，面臨著新形勢、新挑戰(zhàn)，同時也帶來了新機遇。

1 當(dāng)前火電企業(yè)燃料管理現(xiàn)狀

當(dāng)前國內(nèi)火電企業(yè)燃料管理的技術(shù)裝備和管理手段與企業(yè)對燃料管理的需求存在不小差距。企業(yè)在燃料采購、調(diào)運、計量、采制樣、化驗、煤場管理等環(huán)節(jié)基本依靠人工完成，工作強度較大，智能化程度較低，燃料管理信息系統(tǒng)不能覆蓋燃料管理全過程，燃料管理工作效率低，并存在人為因素的風(fēng)險隱患。

當(dāng)前火電企業(yè)燃料管理工作典型現(xiàn)狀歸納如下。

（1）計量環(huán)節(jié)：①衡器基本具備稱重數(shù)據(jù)自動上傳功能，但大部分火電廠計量環(huán)節(jié)不具備車輛及礦別信息自動識別功能，需人工錄入車號等信息；②人工錄入車輛信息存在錯誤錄入等隱患。

（2）采樣環(huán)節(jié)：①部分火電廠仍是人工采樣；②相當(dāng)一部分火電廠機械采樣裝置的參數(shù)、位置、環(huán)境不符合國標(biāo)規(guī)定；③大部分火電廠的機械采樣裝置存在無法實現(xiàn)全斷面采樣、采樣盲區(qū)較大、無法自動識別來煤車輛及礦別信息、無法自動確定采樣方案并自動分配存樣裝置、無法實現(xiàn)煤樣的自動縮分、封裝等問題。

（3）制樣環(huán)節(jié)：①通過人工制樣方式制備全水分煤樣、存查煤樣和一般分析煤樣；②制樣環(huán)節(jié)環(huán)境惡劣、噪聲大、粉塵大；③勞動強度大、工作效率低。

（4）化驗環(huán)節(jié)：①部分火電廠入廠煤化驗室的房屋面積、環(huán)境、設(shè)施位置等不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，管理不規(guī)范；②大部分火電廠不具備碳?xì)湓胤治鰲l件；③大部分火電廠煤質(zhì)化驗儀器并未接入化驗網(wǎng)絡(luò)，化驗數(shù)據(jù)無法進行實時上傳，仍需人工錄入才能形成完整的化驗報告。

（5）煤場管理：①目前煤場接卸大多只能依靠人工，大部分火電廠無法實現(xiàn)來煤按照預(yù)計方案引導(dǎo)接卸；②煤場接卸驗收環(huán)節(jié)，驗收信息不能自動上傳；③對煤場中不同煤種的煤炭數(shù)量、質(zhì)量、存煤位置及存煤時間等信息不能實現(xiàn)全面了解；④部分企業(yè)采用人工方式進行盤煤，工作效率和盤煤準(zhǔn)確度較低。

（6）燃料管理系統(tǒng)：①部分火電企業(yè)沒有燃料管理信息系統(tǒng)，燃料信息傳遞、統(tǒng)計分析均由人工錄入，工作量大、效率低、且存在人為作弊等風(fēng)險，各個環(huán)節(jié)的信息位于各自的客戶端上，不能實現(xiàn)信息共享；②部分企業(yè)的燃料管理信息系統(tǒng)由于開發(fā)較早，功能不夠完善，數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析功能不強，不能對管理決策提供詳細(xì)支持。

2 燃料智能化建設(shè)的重要作用

燃料智能化管理的根本任務(wù)在于：做好入廠煤的驗收，特別是要按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行煤的采制化，確保進廠煤質(zhì)符合供煤合同要求；做好煤場存煤及摻配監(jiān)督，控制好入爐煤質(zhì)，以保證鍋爐機組的安全經(jīng)濟運行。

燃料智能化建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，更是一項管理理念的變革。它有機整合自動化設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)等技術(shù)手段，從根本上消除燃料管理環(huán)節(jié)的人為因素，實現(xiàn)煤炭計量、采制化全過程自動化、信息化、無人值守和在線管控，保證入廠、入爐、庫存煤炭的數(shù)量、質(zhì)量、價格數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、真實，不僅節(jié)省人力、提高工作效率，更有效推動了燃料管理方式的轉(zhuǎn)變，成為火電企業(yè)提升管理、提升效益、科技強企的有效路徑，而且還可以減少腐敗問題發(fā)生?？梢哉f誰能在燃料智能化管理建設(shè)上搶占先機，誰就能在規(guī)范管理、提升經(jīng)營效益上贏得主動權(quán)。

燃料智能化管理針對火電企業(yè)燃料計量、采樣、制樣、化驗、煤場及耗用等管理環(huán)節(jié)，改善相關(guān)工作環(huán)境、設(shè)備、設(shè)施及工器具，使燃料管理符合管理及技術(shù)要求。通過燃料集中管控系統(tǒng)集中使用燃料管理數(shù)據(jù)、實時采集展現(xiàn)燃料信息、集中反饋設(shè)備異常情況。通過燃料管理信息系統(tǒng)，對燃料業(yè)務(wù)流程進行優(yōu)化和軟件程序固化，實現(xiàn)燃料資源管理集約化，信息傳遞規(guī)范化、自動化，保證了管理數(shù)據(jù)的實時性、準(zhǔn)確性，管理銜接更順暢。

3 燃料智能化建設(shè)各環(huán)節(jié)

火電企業(yè)燃料入廠驗收主要包括燃煤數(shù)量與質(zhì)量的驗收，按照國家標(biāo)準(zhǔn)對相關(guān)作業(yè)環(huán)節(jié)的要求，通過對現(xiàn)有采樣機、計量器具等硬件設(shè)備改造和新增部分設(shè)備與程序（如采樣機隨機布點、紅外線擋車器、防計量遙控作弊等），對入廠煤入廠登記引導(dǎo)、過衡計量、機械采樣、集樣制樣、接卸指揮及煤場扣雜、車輛回空、出廠磅單等業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)計算機程序自動閉環(huán)控制和視頻全程監(jiān)控。并能通過網(wǎng)絡(luò)信息、移動通信等手段將現(xiàn)場實時采集的數(shù)據(jù)自動上傳到燃料管理信息系統(tǒng)和相關(guān)管理者的通信工具中，及時發(fā)現(xiàn)和處理異?，F(xiàn)象，減少人為干擾，提高工作效率，確保燃料驗收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、安全性和透明性。

火電企業(yè)來煤主要分為火車煤、船運煤、汽車煤及部分皮帶輸煤，皮帶輸煤多為坑口電廠專用，占得比重較少，且與火車計量采樣極為相似，此處不做贅述。下面分別對火車煤、船運煤及汽車煤入廠驗收分別做介紹。

3.1 火車煤

（1）入廠環(huán)節(jié)：火車煤來煤前，值班人員根據(jù)“提煤單”進行大票錄入和車輛分批?；疖嚸喝霃S時通過車號識別裝置，系統(tǒng)自動識別火車車廂的車號、車型、自重、車種、車長等信息，根據(jù)車號自動與系統(tǒng)錄入的大票信息進行匹配。

（2）計量環(huán)節(jié)：火車煤通常采用兩種計量方法：一是軌道衡直接稱量法；二是采用檢尺丈量車廂容積，再根據(jù)裝滿車廂的煤量，換算成煤的密度（t/m3），從而計算煤量。由于后者存在誤差較大、計量方法較復(fù)雜、人為影響因素等缺陷，現(xiàn)今大中型火電企業(yè)普遍采用軌道衡驗收入廠煤量，而對檢尺計量驗收煤量已經(jīng)較少采用。

軌道衡分為靜態(tài)軌道衡和動態(tài)軌道衡，顧名思義靜態(tài)軌道衡是車輛在軌道衡臺面上于處于靜止?fàn)顟B(tài)下進行稱量；而動態(tài)軌道衡是車輛處于低速行駛狀態(tài)下進行稱量。為了縮短過衡時間，加快車輛的調(diào)度、周轉(zhuǎn)，多數(shù)企業(yè)采用動態(tài)軌道衡計量煤量。

車輛駛?cè)雱討B(tài)軌道衡，獲取車廂總重，系統(tǒng)將車號及過衡信息通過接口程序傳入到燃料智能化管控系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)計量環(huán)節(jié)無人值守。

（3）采用環(huán)節(jié)：火車煤采樣裝置分為火車煤流機械采樣裝置與皮帶煤流采樣裝置。

火車煤流機械采樣裝置又分為橋式和龍門式采樣裝置。該裝置是一種安裝在進煤鐵路線旁，從裝好煤的車廂中，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選點采取煤樣，并經(jīng)過破碎縮分制成一定粒度要求煤樣的專用設(shè)備。在預(yù)先設(shè)定程序的控制下，實現(xiàn)自動運行。

皮帶煤流采樣裝置通常分為皮帶端部采樣裝置和皮帶中部采樣裝置。皮帶端部采樣裝置是指初級采樣機安裝在皮帶輸送機端部位置，從輸送機端部料流中采集子樣的方式。皮帶中部采樣裝置是指初級采樣機安裝在皮帶輸送機中部位置，從水平或傾斜運行中的輸送帶上采集子樣的方法。皮帶煤流采樣裝置對來煤進行全斷面采樣并根據(jù)批次信息自動分配集樣桶，余料輸入斗提機或螺旋輸送機等設(shè)備返回到主煤流中。

由于火車煤流機械采樣裝置存在采樣深度有限、采樣盲點多、易出現(xiàn)混煤、堵煤等現(xiàn)象，在現(xiàn)在企業(yè)中逐漸退出歷史的舞臺，大部分企業(yè)采用皮帶煤流采樣裝置進行火車煤采樣。

3.2 船運煤

（1）入廠環(huán)節(jié)：部分沿海電廠采用船舶運煤，船舶入廠前，電子倉單發(fā)送至廠內(nèi)燃料部，燃料部錄入倉單信息（包含船名、供應(yīng)商、航次、批單號、煤種、代碼、裝船重量、卸船重量）并生成來煤預(yù)報信息。船舶到港后生成紙質(zhì)單據(jù)并遞送到至燃料部。

（2）計量環(huán)節(jié)：船運煤計量方法有水尺計量與電子皮帶秤計量。由于水尺計量存在人為觀測誤差大等缺陷，多數(shù)企業(yè)采用電子皮帶秤進行煤量計量。

在一些沿江沿海的火電企業(yè)，通過海輪將煤運至企業(yè)專用碼頭，卸煤后由輸煤皮帶將煤轉(zhuǎn)運進電廠。在輸煤皮帶上安裝電子皮帶秤，因其準(zhǔn)確度可達到±2‰，準(zhǔn)確度較高，在火電企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

（3）采樣環(huán)節(jié)：企業(yè)采用皮帶煤流采樣裝置對船運煤進行采樣，當(dāng)卸船機通過抓斗抓取一斗煤樣送入皮帶時，入廠皮帶動作，輸煤程控系統(tǒng)發(fā)送皮帶運行信號至管控中心識別系統(tǒng)，識別系統(tǒng)將采樣動作指令傳遞至皮帶機械采樣裝置控制系統(tǒng)開始采樣。當(dāng)卸船機停止作業(yè)時，入廠皮帶不動作，識別系統(tǒng)通知采樣機停止運行。

3.3 汽車煤

（1）重車入廠環(huán)節(jié)：汽車煤對于所有車輛都必須進行“車輛信息卡”和“礦別卡”雙卡驗證，“車輛信息卡”和“礦別卡”由電廠編碼室人員統(tǒng)一印制發(fā)放。通過射頻技術(shù)獲取雙卡信息，自動進行車輛合法性判斷并根據(jù)礦點信息分配采樣方案。

（2）計量環(huán)節(jié)：應(yīng)用RFID無線射頻技術(shù)，實現(xiàn)車輛電子標(biāo)簽自動讀取，通過紅外線車輛定位系統(tǒng)對汽車停車位進行定位，徹底杜絕車輛不完全上衡和多臺車輛同時上衡的現(xiàn)象。系統(tǒng)實現(xiàn)了儀表聯(lián)機取數(shù)，自動記錄車輛毛重，實現(xiàn)了汽車煤計量過程自動計量、無人值守。

（3）采樣環(huán)節(jié)：汽車駛?cè)氩蓸訁^(qū)域，系統(tǒng)通過掃描車輛信息卡獲取車輛基本信息，采樣機通過超聲波定位裝置確定停車方位，并且根據(jù)該車輛對應(yīng)的煤樣信息自動形成采樣方案，自動選擇采樣點、自動選擇集樣桶，通過PLC控制原理控制采樣頭完成多點隨機全斷面采樣，并將采樣信息傳輸?shù)焦芸刂行南到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫。整個采樣過程做到無人值守，確保煤樣信息真正具有代表性，減少人為干預(yù)，提高采樣效率。

3.4 火車煤、船運煤及汽車煤共同進入的環(huán)節(jié)

全自動制樣環(huán)節(jié)：全自動制樣機分為在線制樣與離線制樣兩種方式。在線制樣流程如下：采樣機采集到的煤樣，在系統(tǒng)控制下進行初級破碎縮分后通過全封閉皮帶傳送到指定全自動制樣機，全自動制樣機根據(jù)煤樣信息進行相應(yīng)的破碎、縮分、烘干等操作，自動制備出一個6 mm全水分煤樣、一個3 mm存查煤樣及一個0.2 mm存查煤樣、一個0.2 mm化驗樣，并完成自動封裝、芯片寫碼。自動制樣系統(tǒng)實現(xiàn)了對煤樣的自動稱重、自動破碎縮分、自動調(diào)節(jié)縮分比、自動封裝寫碼，真正達到了無人值守。采制樣一體化的布局與傳統(tǒng)的采制樣相比，減少了采樣送樣、制樣接樣、混樣環(huán)節(jié)，減少了制樣人員的工作量，實現(xiàn)了采制樣過程透明化、機械化、無人干預(yù)。

離線制樣流程如下：對于采樣機與全自動制樣機布置位置相對較遠(yuǎn)無法實現(xiàn)在線制樣的電廠，采用離線制樣方式。離線制樣方式又分為汽車送樣與氣動傳輸兩種方式，下面分別做介紹。

（1）汽車送樣：在各個采樣間設(shè)計安裝次級煤樣收集單元，在全自動制樣機的離線煤樣上料裝置前端設(shè)計安裝分散次級樣品自動分選供料單元。次級煤樣集樣桶的運輸系統(tǒng)通過運輸車實現(xiàn)，運輸車與次級煤樣收集單元及分散次級樣品自動分選供料單元無縫對接。

次級煤樣收集單元主要實現(xiàn)采樣機來料時自動上桶接料、自動稱重、讀寫碼信息關(guān)聯(lián)、灌裝、自動封蓋等功能。次級煤樣桶經(jīng)封蓋后，自動輸送到樣桶緩存位，等待運輸車進行對接。

運輸車為人工駕駛電動車，具備反復(fù)充電功能。運輸車應(yīng)保證與次級煤樣收集單元、分散次級樣品自動分選供料單元接口對接，具備電動開關(guān)廂門、自動裝卸樣桶及車內(nèi)樣桶固定等功能。

分散次級樣品自動分選供料單元實現(xiàn)多批次不同編碼樣桶自動讀碼分選、自動開蓋、自動將樣桶擺放到全自動制樣機的離線煤樣上料裝置，從而實現(xiàn)離線全自動制樣。

（2）氣動傳輸：氣動管道傳輸系統(tǒng)由中央控制機、全自動工作站、半自動工作站、動力風(fēng)機單元、轉(zhuǎn)換器、旁通管及傳輸管道組成。通過傳輸管道將采樣機與全自動制樣機聯(lián)接在一起，通過動力風(fēng)機的吸氣和吹氣，使管道內(nèi)形成正負(fù)空氣壓力差，在中央控制系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)煤樣瓶從采樣機到全自動制樣機的氣動傳輸。從而實現(xiàn)離線全自動制樣。

（3）煤樣傳輸環(huán)節(jié)：全自動制樣機制備的煤樣通過氣動管道傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了存樣間、全自動制樣間、常規(guī)制樣間和化驗室各設(shè)備的聯(lián)接，在中央控制系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)煤樣瓶在各點的往返運動。從而實現(xiàn)煤樣在多點的全自動存樣、取樣和棄樣，做到全程自動化，全封閉，無人為參與。

（4）智能存查樣環(huán)節(jié)：存查煤樣主要是進行化驗室質(zhì)量管理，原始化驗結(jié)果有疑問或丟失時進行再檢驗或發(fā)生品質(zhì)糾紛或疑問時進行再檢驗。智能存查樣柜主要用于存查樣的存儲及部分化驗樣的暫存。智能存查樣柜與氣動傳輸系統(tǒng)無縫對接，實現(xiàn)煤樣從全自動制樣機到智能存查樣柜、從智能存查樣柜到化驗室的氣動傳輸，通過智能存查樣柜管理煤樣的存樣、取樣及棄樣操作，實時顯示存查煤樣的位置，實時監(jiān)督查詢存查煤樣的狀態(tài)，并將存查煤樣管理與門禁系統(tǒng)結(jié)合，確保存煤、取煤動作可控、在控。智能存查樣柜通過網(wǎng)絡(luò)與管控系統(tǒng)進行連接，通過存查樣管理系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，系統(tǒng)實時顯示煤樣的位置、制樣存樣時間、煤樣類型、封裝碼及存取人員信息。

（5）化驗室網(wǎng)絡(luò)管理環(huán)節(jié)：燃料化驗管理是入廠質(zhì)量驗收的末端環(huán)節(jié)，化驗結(jié)果與燃煤的經(jīng)濟指標(biāo)及發(fā)電企業(yè)效益息息相關(guān)，傳統(tǒng)化驗作業(yè)采用人工操作、分散式管理，化驗結(jié)果容易因人為因素導(dǎo)致偏差和錯漏。為了解決傳統(tǒng)化驗作業(yè)的缺陷，提高化驗工作的信息化和智能化程度，采用化驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，建立一體化標(biāo)準(zhǔn)實驗室，確?；灁?shù)據(jù)在化驗室不落地的直接存儲到智能管控平臺的化驗室信息系統(tǒng)。化驗室網(wǎng)絡(luò)管理主要由智能化管控平臺、化驗管控終端、化驗儀器組成，化驗管控終端完成與化驗設(shè)備的接口，對化驗設(shè)備進行控制，接收設(shè)備提交的化驗數(shù)據(jù)，通過運算，得出化驗結(jié)果。智能化管控平臺與化驗管控終端形成接口，交互化驗信息。數(shù)據(jù)采集完成后，同一煤樣的所有指標(biāo)即實時生成化驗單，相關(guān)管理人員可查詢已提交到服務(wù)器的所有化驗單信息，并對數(shù)據(jù)進行審核。

（6）智能化管控中心：以智能化管控平臺為中心，通過子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，信息技術(shù)、控制技術(shù)相結(jié)合。與衡器建立數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)自動計算；與采樣機控制系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)自動生成采樣方案；與全自動制樣機接口，自動生成編碼信息；與化驗設(shè)備接口，自動接收化驗數(shù)據(jù)；與視頻門禁系統(tǒng)接口，自動獲取所需視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對各設(shè)備運行情況的實時監(jiān)控，并在設(shè)備發(fā)生異常時可以通過報警信息迅速做出響應(yīng)。系統(tǒng)具備與自動識別系統(tǒng)的接口，可以動態(tài)顯示車輛入廠后各個環(huán)節(jié)中數(shù)量及車號信息，方便監(jiān)控人員進行車輛的調(diào)度。以燃料管理智能化、燃料信息實時化、燃料數(shù)據(jù)全面化、燃料異常管理主動化為目標(biāo)，以必要的硬件設(shè)備為支撐，以數(shù)據(jù)采集技術(shù)、接口技術(shù)、圖形化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，以組態(tài)、流程方式直觀展示燃料管理環(huán)節(jié)，逐漸形成燃料管理智能化、信息集成化、業(yè)務(wù)主動反饋模式?；谌剂瞎芾砭W(wǎng)絡(luò)集中、設(shè)備接口完備、多系統(tǒng)協(xié)調(diào)同步，實現(xiàn)燃料管理提升。

4 燃料智能化建設(shè)給火電企業(yè)帶來的機遇

通過燃料智能化建設(shè)：以機械化作業(yè)、自動化控制、信息化管理的手段來升級改造傳統(tǒng)燃料管理模式，促進火電企業(yè)燃料管理實現(xiàn)質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

（1）實現(xiàn)管理方式的轉(zhuǎn)變，使燃料管理由人工操作轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械自動化、網(wǎng)絡(luò)信息化，節(jié)約人力資源、實現(xiàn)無人值守，提高工作效率，增強煤樣代表性及化驗準(zhǔn)確性。

（2）實現(xiàn)管控對象的轉(zhuǎn)變，使燃料管理由對采制化人員的管理轉(zhuǎn)變?yōu)閷υO(shè)備的維護管理，實現(xiàn)了管理工作程序化、規(guī)范化。

（3）實現(xiàn)工作質(zhì)量的轉(zhuǎn)變，使燃料管理由粗放式管理轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)化管理，通過管控系統(tǒng)實時采集各環(huán)節(jié)設(shè)備數(shù)據(jù)、加工處理并編織成各種信息表格，及時提供給管理人員預(yù)測數(shù)據(jù)及管理依據(jù)，達到優(yōu)化進煤、準(zhǔn)確計量、真實化驗、優(yōu)化摻配等輔助決策效果。

近年來隨著電力體制改革的不斷深入，發(fā)電成本控制已經(jīng)成為發(fā)電企業(yè)增強核心競爭力的關(guān)鍵因素。對燃料成本的控制已成為火電企業(yè)提高自身競爭力的主要途徑，然而燃料智能化建設(shè)是針對火電企業(yè)燃料管理量身打造的控制系統(tǒng)，燃料智能化的建設(shè)必將給火電企業(yè)帶來新的革命。

參考文獻

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