(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)浙江省電力設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 杭州 310012)

1 概述

隨著大氣污染防治行動(dòng)不斷深化，工業(yè)4.0智能生產(chǎn)目標(biāo)實(shí)施，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型不確定帶來(lái)的電力需求下降，對(duì)電廠在深度調(diào)峰、節(jié)能減排、安全可靠、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等方面深挖潛能提出新的更高要求。

燃煤發(fā)電廠的燃料成本占其經(jīng)營(yíng)成本約60%～70%，燃煤在接卸、輸送、存取、配煤摻燒過(guò)程中，由于計(jì)量、分析技術(shù)、數(shù)據(jù)共享不足，管理工具受限，燃煤的盤(pán)點(diǎn)分析、煤堆的安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用技術(shù)手段落后，造成來(lái)煤量缺乏及時(shí)有效監(jiān)管，堆煤超時(shí)而自燃熱值損耗增大，人力成本高等。通過(guò)建設(shè)智能燃料管理控制系統(tǒng)，可提高電廠的智能化、精細(xì)化管理程度。

2 建設(shè)構(gòu)想

圍繞燃料高效使用為中心點(diǎn)，建立從燃煤到廠信息采集、煤場(chǎng)管理、煤倉(cāng)管理、鍋爐燃燒整個(gè)運(yùn)行周期的智能化管理；全面采集燃煤及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，設(shè)計(jì)建立自動(dòng)、實(shí)時(shí)、完整和豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用自動(dòng)化和信息化手段，提高設(shè)備的自動(dòng)化和系統(tǒng)功能智能化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、煤炭、人員和系統(tǒng)間信息相互溝通；研究開(kāi)發(fā)分層次、多模塊、交互性、可拓展的應(yīng)用軟件平臺(tái)，規(guī)劃建立圖形化、數(shù)字化、實(shí)時(shí)性、高可靠、智能型的滿足電廠安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行要求的智能燃料管理控制系統(tǒng)。實(shí)際分析電廠全年內(nèi)運(yùn)行負(fù)荷與燃料供需關(guān)系，建立具有反饋功能的分析評(píng)估系統(tǒng)，預(yù)測(cè)電廠燃料需求，使得發(fā)電效益、鍋爐排放、燃料運(yùn)行成本之間得以最佳的耦合。

智能燃料管理控制系統(tǒng)包括燃煤采制化智能子系統(tǒng)、煤場(chǎng)智能控制子系統(tǒng)、智能計(jì)量及盤(pán)煤子系統(tǒng)、智能安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、智能配煤摻燒子系統(tǒng)、智能運(yùn)行維護(hù)管理子系統(tǒng)、智能分析評(píng)估子系統(tǒng)等。煤場(chǎng)有斗輪機(jī)條形煤場(chǎng)、圓形煤場(chǎng)、刮板取料機(jī)長(zhǎng)形煤場(chǎng)、球型煤場(chǎng)、方形煤場(chǎng)、蜂窩集束型煤場(chǎng)等多種形態(tài)，還有露天型與封閉型之區(qū)分，其中以斗輪機(jī)條形封閉煤場(chǎng)為機(jī)械作業(yè)狀態(tài)最復(fù)雜，煤場(chǎng)智能控制系統(tǒng)以斗輪機(jī)條形封閉煤場(chǎng)為例開(kāi)展研究。以浙江某電廠為例，智能燃料管理控制系統(tǒng)拓?fù)錁?gòu)架見(jiàn)圖1、智能燃料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

2.1 智能燃煤采制化子系統(tǒng)

智能燃煤采制化系統(tǒng)利用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。

2.1.1 采制樣

智能采制樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)采樣、自動(dòng)縮分、制樣、集樣，保證樣本的真實(shí)性，采樣頻度通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)煤炭流量由計(jì)算機(jī)控制選擇，保證采樣的公平性和公正性，采樣方法符合《煤炭機(jī)械化采樣》的要求。

采樣機(jī)至少實(shí)現(xiàn)一級(jí)破碎及縮分功能，煤樣可自動(dòng)分裝并設(shè)置一級(jí)噴碼或芯片錄碼，并在系統(tǒng)中自動(dòng)記錄煤種煤質(zhì)、船運(yùn)信息、樣品來(lái)源、采樣時(shí)間、重量等信息。

自動(dòng)制樣機(jī)具有自動(dòng)除鐵、輸送、稱(chēng)重、破碎、縮分、干燥等功能，可自動(dòng)制出6 mm、3 mm和0.2 mm等若干煤樣，煤樣可自動(dòng)分裝并設(shè)置二級(jí)噴碼或芯片錄碼，包含制樣時(shí)間、重量等信息。整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)、無(wú)人值守。

2.1.2 樣品輸送

采制樣機(jī)至存查煤樣間和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的樣品傳輸所需的輸送系統(tǒng)有人工搬運(yùn)、機(jī)器人搬運(yùn)、智能傳輸系統(tǒng)等。

圖1 智能燃料管理控制系統(tǒng)拓?fù)錁?gòu)架

機(jī)器人搬運(yùn)指由機(jī)器人按照規(guī)定操作程序、規(guī)定運(yùn)行路徑，自動(dòng)接收其他設(shè)備發(fā)出的操作指令來(lái)完成搬運(yùn)任務(wù)，能減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)量。機(jī)器人搬運(yùn)具有運(yùn)距遠(yuǎn)，靈活、方便、及時(shí)等特點(diǎn)。

圖2 智能燃料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能傳輸系統(tǒng)包括全自動(dòng)的存儲(chǔ)樣品柜和氣動(dòng)輸送裝置。存儲(chǔ)樣品柜的智能系統(tǒng)依據(jù)樣品條碼自動(dòng)安排儲(chǔ)存樣品位置、記錄樣品儲(chǔ)存時(shí)間、提醒樣品過(guò)期等功能。氣動(dòng)輸送裝置利用壓縮空氣和輸送管道可實(shí)現(xiàn)小瓶樣品的快速輸送，防止樣品輸送過(guò)程中可能產(chǎn)生的人為問(wèn)題。

2.1.3 化驗(yàn)分析

化驗(yàn)分析智能化是煤樣化驗(yàn)室人工輔助化驗(yàn)分析自動(dòng)化、在線化驗(yàn)分析自動(dòng)化兩種智能模式。

煤樣化驗(yàn)室人工輔助化驗(yàn)分析自動(dòng)化模式是指化驗(yàn)室所用的儀器設(shè)備，如萬(wàn)分之一天平、水分測(cè)定儀、工業(yè)分析儀、定硫儀、量熱儀等，均通過(guò)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)相連，測(cè)量數(shù)據(jù)可自動(dòng)上傳至智能燃料管理控制系統(tǒng)平臺(tái)，再上傳至廠級(jí)ERP系統(tǒng)，可設(shè)定采用人工校核確定后傳送或自動(dòng)傳送，本地保留備份數(shù)據(jù)。成品煤樣條碼掃瞄后，通過(guò)人工輔助送取，把煤樣分配給各個(gè)分析儀器進(jìn)行分析，降低化驗(yàn)室工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高數(shù)據(jù)上報(bào)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

在線化驗(yàn)分析自動(dòng)化模式是指集采、制、化、棄等操作于一體，布置分析點(diǎn)上部，內(nèi)部包含13 mm樣制粉和XRF分析模塊，采用X熒光法，在線測(cè)定煤中各元素組成，輸出報(bào)表測(cè)定結(jié)果有碳、氧、氮、全硫，灰分，水分，揮發(fā)份，熱值，Al，Si，F(xiàn)e，Mg，Ga，Ti，Na，K 等。

2.2 煤場(chǎng)智能控制子系統(tǒng)

綜合利用自動(dòng)化控制技術(shù)、三維測(cè)控技術(shù)、激光實(shí)時(shí)檢測(cè)煤流技術(shù)、精確定位技術(shù)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)、安全防護(hù)系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)，創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取斗輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)全自動(dòng)智能控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和緊急狀態(tài)干預(yù)，運(yùn)行人員只要在集控室上位機(jī)做簡(jiǎn)單操作步驟就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)斗輪機(jī)智能遠(yuǎn)程控制，以達(dá)到減員增效目的。

系統(tǒng)主要包括：

掃描系統(tǒng)：建立激光掃描系統(tǒng)獲取堆場(chǎng)的三維數(shù)據(jù)庫(kù)。在斗輪機(jī)懸臂左右兩側(cè)各裝一只激光掃描裝置，利用激光掃描裝置在斗輪機(jī)堆取料作業(yè)時(shí)同時(shí)掃描煤堆的外形圖像，并將圖像數(shù)據(jù)和斗輪空間位置信息實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)接?jì)算機(jī)平臺(tái)。通過(guò)使用三維建模技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)，對(duì)空間位置信息數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)平臺(tái)進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，構(gòu)建出三角網(wǎng)格模型，還原被測(cè)煤場(chǎng)的真實(shí)形狀，科學(xué)計(jì)算出料場(chǎng)體積，最終通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出煤場(chǎng)儲(chǔ)煤量。

煤流系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)皮帶煤流量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。在懸臂皮帶靠近斗輪側(cè)安裝一只激光掃描型煤流量檢測(cè)裝置，激光掃描皮帶橫切面，獲取斗輪懸臂皮帶實(shí)時(shí)流量，作為堆取煤控制調(diào)節(jié)參數(shù)，并與取料設(shè)定值的比較，采用閉環(huán)PID功能模塊，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整回轉(zhuǎn)速度，保持取料量恒定，提高取煤效率。

定位系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)大車(chē)、斗輪及懸臂位置的精確定位。包含斗輪機(jī)大車(chē)的軌道位置、懸臂俯仰角度以及懸臂回轉(zhuǎn)角度等位置數(shù)據(jù)庫(kù)。其中大車(chē)位置精度要求小于50 mm，俯仰角度精度要求小于0.2°，水平回轉(zhuǎn)角度精度要求小于0.3°。定位方式采用冗余方式，左右大車(chē)采用增量型編碼器、高速計(jì)數(shù)模塊組合形式, 單圈12位以上，編碼器安裝于大車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)尾部，同時(shí)采用多點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)裝置(基于RFID技術(shù)，校準(zhǔn)點(diǎn)含地址碼)，精確定位大車(chē)位置。在軌道上間隔20 m安裝一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，斗輪機(jī)上安裝校準(zhǔn)接收器，在斗輪機(jī)行走過(guò)程中，接近預(yù)埋在軌道上的校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)校準(zhǔn)大車(chē)的位置。懸臂俯仰、回轉(zhuǎn)角度檢測(cè)編碼器采用增量型編碼器, 單圈12位以上, 并設(shè)零位校正。

控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)遠(yuǎn)程全自動(dòng)無(wú)人控制作業(yè)。斗輪機(jī)按工藝流程自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備(主令電源合閘、自動(dòng)啟動(dòng)液壓油站系統(tǒng)、啟動(dòng)運(yùn)行聲光報(bào)警、大車(chē)行走、懸臂皮帶、斗輪……)，自動(dòng)尋址到指定位置后自動(dòng)開(kāi)始作業(yè)。

防護(hù)系統(tǒng)：指斗輪機(jī)內(nèi)部自身的各部件安全報(bào)警保護(hù)、斗輪機(jī)機(jī)械對(duì)人體傷害保護(hù)及人員資質(zhì)許可保護(hù)等。行人安全防護(hù)：在斗輪機(jī)大車(chē)前后靠近軌道側(cè)各安裝行人檢測(cè)保護(hù)裝置，當(dāng)斗輪機(jī)作業(yè)過(guò)程中檢測(cè)到行人或障礙物時(shí)，大車(chē)自動(dòng)停止行走，行人離開(kāi)或障礙物撤除后恢復(fù)行走，有效防止安全事故發(fā)生。安全報(bào)警界面：斗輪機(jī)各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)配置過(guò)載保護(hù)裝置、過(guò)力矩保護(hù)聯(lián)鎖等，實(shí)時(shí)報(bào)警顯示在人機(jī)界面上。出入防護(hù)：在斗輪機(jī)主要位置增設(shè)出入防護(hù)系統(tǒng)，只有授權(quán)人員才可以出入。如果有多臺(tái)斗輪機(jī)是共軌運(yùn)行，則需設(shè)置共軌防撞閉鎖：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩臺(tái)斗輪機(jī)的三維位置信息，配置光電測(cè)距、機(jī)械斷電，限位檢測(cè)等多種不同安全防護(hù)設(shè)施，進(jìn)行安全警報(bào)與遠(yuǎn)程監(jiān)控聯(lián)動(dòng)、智能調(diào)控斗輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。在輸煤控制室的上位機(jī)和操作臺(tái)上分別設(shè)置軟緊急與硬緊急停止按鈕等功能開(kāi)關(guān)。

監(jiān)視系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)全方位監(jiān)視。在斗輪機(jī)的各個(gè)關(guān)鍵部位(斗輪、皮帶機(jī)構(gòu)、大車(chē)、尾車(chē)等)安裝7～8個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字式高清攝像機(jī)，圖像通過(guò)視頻網(wǎng)絡(luò)傳送至輸煤控制室顯示終端，斗輪機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，運(yùn)行人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行情況。光纜配置宜采用柔性且至少12芯的單模光纜。

2.3 智能計(jì)量及盤(pán)煤子系統(tǒng)

在卸煤系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)上布置雙疊加砝碼皮帶秤在線核查裝置，用于來(lái)煤、上煤計(jì)量。該裝置包含在線遠(yuǎn)程自動(dòng)校驗(yàn)與診斷系統(tǒng)，采用雙砝碼疊加“模擬單位長(zhǎng)度恒定載荷的效果”的方法，通過(guò)比較主秤、副秤計(jì)量差異值超過(guò)設(shè)定值，電腦控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，并指令副秤自動(dòng)加載砝碼進(jìn)行在線核查，實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤在有效溯源周期內(nèi)是否保持其計(jì)量性能的遠(yuǎn)程在線校驗(yàn)和核查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與排除異常情況引起的計(jì)量缺陷，提升電子皮帶秤計(jì)量精度的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和設(shè)備的運(yùn)行可靠性。

煤場(chǎng)三維實(shí)時(shí)盤(pán)煤系統(tǒng)利用激光技術(shù)，掃描煤場(chǎng)內(nèi)部的煤堆，建立煤堆三維形狀數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)場(chǎng)煤堆實(shí)時(shí)三維模型，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤場(chǎng)內(nèi)煤堆三維形狀和實(shí)際堆放情況，展示煤場(chǎng)分層分堆綜合屬性信息，模擬計(jì)算煤堆煤量。掃描數(shù)據(jù)通過(guò)光纖實(shí)時(shí)傳輸?shù)街悄苋剂瞎芾砜刂葡到y(tǒng)平臺(tái)。

煤堆激光盤(pán)煤檢測(cè)系統(tǒng)可以安裝在斗輪機(jī)的頭部?jī)蓚?cè)或封閉煤棚上部的軌道機(jī)器人處、或固定安裝在煤場(chǎng)上空區(qū)域。安裝在斗輪機(jī)頭部的方案，受激光盤(pán)煤檢測(cè)系統(tǒng)掃描死角影響，煤堆外側(cè)是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)，因此安裝在煤棚軌道機(jī)器人或煤場(chǎng)上空區(qū)域處的方案的測(cè)量精度較高。

2.4 智能安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

智能安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要有煤堆溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、可燃性氣體和煤塵濃度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)、皮帶明火監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)等三部分內(nèi)容。根據(jù)煤場(chǎng)儲(chǔ)存燃煤特性及煤場(chǎng)類(lèi)型不同，智能安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包含的側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別，對(duì)于斗輪機(jī)條形封閉煤場(chǎng)這種大空間型式儲(chǔ)煤場(chǎng)，如果內(nèi)部通風(fēng)條件較好，其可燃性氣體和煤塵濃度監(jiān)測(cè)相比會(huì)難度較大。通過(guò)對(duì)廣東神華國(guó)華惠州熱電廠與大唐太原第二熱電廠的斗輪機(jī)條形全封閉煤場(chǎng)調(diào)研，廣東神華國(guó)華惠州熱電廠的全封閉煤場(chǎng)內(nèi)沒(méi)有設(shè)計(jì)布置智能安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用頂部開(kāi)天窗通風(fēng)，據(jù)運(yùn)行人員反饋，煤場(chǎng)內(nèi)的煤塵濃度較高，場(chǎng)內(nèi)灰蒙蒙，在夏季溫度較高時(shí)，煤場(chǎng)內(nèi)水煤氣味會(huì)較重，現(xiàn)進(jìn)行增加頂部開(kāi)天窗通風(fēng)改造，以期改善內(nèi)部環(huán)境。大唐太原第二熱電廠的全封閉煤場(chǎng)內(nèi)設(shè)計(jì)布置了智能安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，據(jù)運(yùn)行反饋，煤場(chǎng)內(nèi)的煤塵濃度監(jiān)測(cè)出現(xiàn)多次觸發(fā)，但可燃性氣體監(jiān)測(cè)沒(méi)有觸發(fā)過(guò)。

因此，在開(kāi)展設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)就燃用煤種、燃煤揮發(fā)份含量以及廠址區(qū)域的環(huán)境溫度、煤場(chǎng)型式與封閉程度等具體情況作詳細(xì)分析后，確定智能安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包含某幾種類(lèi)型或全套方案。

2.4.1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通過(guò)紅外測(cè)溫儀對(duì)整個(gè)條形煤場(chǎng)煤堆外表面進(jìn)行全方位無(wú)縫掃描,實(shí)時(shí)監(jiān)控煤堆區(qū)域相對(duì)溫度變化，對(duì)溫度高于其他區(qū)域的局部區(qū)段采取智能測(cè)溫棒進(jìn)行實(shí)測(cè)重點(diǎn)監(jiān)控,信息數(shù)據(jù)納入智能燃料管理控制系統(tǒng)，在場(chǎng)煤堆實(shí)時(shí)三維模型中展示煤堆溫度分布，支持分區(qū)高溫報(bào)警和報(bào)表生成等功能，并把該區(qū)域列為智能上煤模型中優(yōu)先取煤選項(xiàng)。紅外測(cè)溫儀加裝旋轉(zhuǎn)云臺(tái)，可以360度全方位掃描煤場(chǎng)內(nèi)煤堆外表面溫度變化。

2.4.2 可燃性氣體、煤塵濃度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)

在全封閉煤場(chǎng)內(nèi)部布置可燃性氣體監(jiān)測(cè)裝置和煤塵濃度監(jiān)控裝置，信息數(shù)據(jù)納入智能燃料管理控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控煤場(chǎng)噴霧抑塵系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)，避免抑塵、通風(fēng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，節(jié)約能耗。監(jiān)測(cè)裝置可采用固定測(cè)點(diǎn)或機(jī)器人移動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2.4.3 皮帶明火監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)

在煤場(chǎng)出入口皮帶，采用在線式紅外激光測(cè)溫儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶煤流溫度，實(shí)現(xiàn)溫度曲線保存及回放，高溫報(bào)警，實(shí)現(xiàn)明火噴淋系統(tǒng)自動(dòng)控制聯(lián)動(dòng)等功能。

2.5 智能配煤摻燒子系統(tǒng)

根據(jù)煤場(chǎng)燃煤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(包括煤種煤質(zhì)、煤量、煤溫等)，結(jié)合鍋爐配煤燃燒特性、鍋爐效率、鍋爐排放等指標(biāo)要求，形成配煤策略。選擇最優(yōu)上煤方案，指令運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)取煤上煤。

根據(jù)配煤地點(diǎn)、方式及配煤精確程度要求情況，配煤摻燒可有煤場(chǎng)配煤摻燒或分倉(cāng)配煤摻燒等方式。分倉(cāng)配煤摻燒的配煤精確程度高于煤場(chǎng)配煤摻燒。

2.5.1 配煤策略模型

根據(jù)煤場(chǎng)儲(chǔ)煤數(shù)據(jù)庫(kù)信息(煤質(zhì)、煤量、煤溫、存放時(shí)間長(zhǎng)短等)，結(jié)合鍋爐配煤摻燒試驗(yàn)及歷史的配煤方式與配煤特性構(gòu)建配煤模型，分析預(yù)測(cè)各煤種配煤組合的運(yùn)行特性，包括配煤煤質(zhì)、燃燒特性、鍋爐效率、鍋爐排放等指標(biāo)，對(duì)比設(shè)定目標(biāo)值，依據(jù)安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保不同優(yōu)選策略，從配煤組合中自動(dòng)選擇最佳方案。

通過(guò)大量鍋爐燃燒試驗(yàn)，獲取基礎(chǔ)配煤數(shù)據(jù)，采用回歸分析和仿真方法，建立智能配煤摻燒基層模型，如煤質(zhì)元素分析預(yù)測(cè)模型、配煤煤質(zhì)預(yù)測(cè)模型、配煤灰熔點(diǎn)預(yù)測(cè)模型、煤燃燒動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型、燃燒特性分析模型、配煤燃燒特性預(yù)測(cè)模型、飛灰含碳量預(yù)測(cè)模型、排煙溫度預(yù)測(cè)模型、鍋爐效率計(jì)算模塊、燃燒NOx預(yù)測(cè)模型、燃燒SO2預(yù)測(cè)模型、結(jié)渣傾向性預(yù)測(cè)模型、入爐煤優(yōu)化調(diào)配模型等。

燃燒經(jīng)濟(jì)分析：采集燃燒煤質(zhì)、鍋爐飛灰含碳量、氧量、排煙溫度、環(huán)境溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)鍋爐燃燒的實(shí)際運(yùn)行效率計(jì)算，分析評(píng)估配煤燃燒經(jīng)濟(jì)性。其中飛灰含碳量按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，否則由預(yù)測(cè)模型提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

燃燒安全分析：建立在線實(shí)時(shí)的鍋爐熱力計(jì)算模型，實(shí)時(shí)計(jì)算鍋爐各換熱面的熱力學(xué)參數(shù)，通過(guò)鍋爐換熱面熱力學(xué)參數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間變遷分析，預(yù)測(cè)水冷壁或高溫受熱面結(jié)渣的可能性。

燃燒環(huán)保指標(biāo)分析：采集燃燒NOx、SO2、煙塵排放濃度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)配煤摻燒排放進(jìn)行分析評(píng)估，提高環(huán)保指標(biāo)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。

智能配煤摻燒系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)功能：因鍋爐負(fù)荷處于多變狀態(tài)，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)不能用于系統(tǒng)自主建模，通過(guò)建立穩(wěn)定工況在線評(píng)判模型，后臺(tái)進(jìn)行穩(wěn)定工況智能化選取，獲取并存儲(chǔ)穩(wěn)定工況下的鍋爐運(yùn)行參數(shù)(包括燃燒控制參數(shù))和入爐煤及其摻燒模式、鍋爐效率、NOx濃度等相關(guān)參數(shù)，作為優(yōu)化和完善智能模型的自主學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)源，提高智能摻燒模型的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果的吻合程度。

2.5.2 智能上煤模型

依據(jù)配煤策略模型，結(jié)合煤場(chǎng)煤質(zhì)分布情況、輸煤系統(tǒng)設(shè)備工作狀態(tài)、煤堆溫度及存放時(shí)間情況等，智能制定取煤方案，指令斗輪機(jī)取煤作業(yè)，提高上煤效率，降低運(yùn)行成本。

2.5.3 煤倉(cāng)動(dòng)態(tài)顯示模型

根據(jù)精確配煤摻燒方案，實(shí)時(shí)比較分析煤倉(cāng)進(jìn)煤量和磨煤機(jī)的流量，得出煤倉(cāng)內(nèi)各煤種的煤量，為制定煤場(chǎng)取煤方案提供煤量數(shù)據(jù)。

2.5.4 煤種自燃氧化損耗分析模型

通過(guò)煤堆智能測(cè)溫棒實(shí)時(shí)將檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)，結(jié)合煤場(chǎng)管理子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲得煤堆的溫度分布和變化趨勢(shì)，對(duì)不同煤種存放時(shí)間、煤質(zhì)數(shù)據(jù)(熱值)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、仿真，建立不同煤種溫度變化、煤質(zhì)數(shù)據(jù)變化和時(shí)間軸的智能分析堆煤自燃氧化損耗模型，預(yù)測(cè)無(wú)煤堆智能測(cè)溫棒煤堆區(qū)域自燃氧化損耗程度，提高煤炭?jī)?chǔ)存的安全性，為智能制定配煤摻燒策略及上煤方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.6 堆場(chǎng)管理子系統(tǒng)

利用斗輪機(jī)精確定位、煤堆區(qū)域溫度建立的數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合系統(tǒng)產(chǎn)生的時(shí)間維度，通過(guò)三維圖形方式全面直觀的展示煤場(chǎng)多維度數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)煤場(chǎng)中燃煤信息，包括燃煤儲(chǔ)存指標(biāo)、煤質(zhì)構(gòu)成、燃煤堆放ID地址、煤堆溫度、煤堆體積及煤量、時(shí)間等情況。通過(guò)信息可隨時(shí)了解燃煤使用情況，為燃煤采購(gòu)提供依據(jù)。

系統(tǒng)智能生成入廠煤堆放方案，在煤堆圖形上預(yù)示堆放后效果(煤堆處于高亮狀態(tài))，用戶確認(rèn)后系統(tǒng)發(fā)出堆放入庫(kù)指令，系統(tǒng)支持對(duì)多批來(lái)煤進(jìn)行批量入庫(kù)操作。

接受取煤指令，系統(tǒng)智能優(yōu)選預(yù)示取用堆煤圖形效果并高亮顯示，用戶確認(rèn)后系統(tǒng)發(fā)出取煤?jiǎn)?dòng)指令，取煤完成后，煤堆圖形處于固化狀態(tài)。操作執(zhí)行時(shí)間可預(yù)設(shè)也可手動(dòng)調(diào)整。

當(dāng)煤場(chǎng)存煤量低于正常發(fā)電庫(kù)存、溫度超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置值、存煤時(shí)間超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置值、斗輪機(jī)未按指令堆取煤時(shí)，系統(tǒng)向?qū)?yīng)人員發(fā)送預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)預(yù)警。

2.7 智能運(yùn)行維護(hù)管理子系統(tǒng)

建立先進(jìn)的設(shè)備管理方法和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修技術(shù)，以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)為前提的設(shè)備預(yù)防性維修管理模式，有利于提高設(shè)備的工作連續(xù)性及安全可靠性,是實(shí)現(xiàn)電廠設(shè)備管理智能化的必要條件。

電廠設(shè)備智能運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)主要有設(shè)備的壽命管理、質(zhì)量管理、危機(jī)管理等。

2.7.1 壽命管理

轉(zhuǎn)動(dòng)部件需要監(jiān)控主要指碎煤機(jī)、篩煤機(jī)、滾筒、減速器、電動(dòng)機(jī)軸承部位的溫度、振動(dòng)，在需要檢測(cè)的軸承部位安裝振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀和溫度監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至智能燃料管理控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)展分析，異常情況發(fā)出報(bào)警，由運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)軸承溫度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)聲音情況，根據(jù)軸承生命周期由系統(tǒng)確定啟動(dòng)相應(yīng)處理程序。包括托輥軸承等數(shù)據(jù)庫(kù)將記錄軸承安裝位置、進(jìn)庫(kù)時(shí)間、軸承型號(hào)、品牌、托輥制造商、每次運(yùn)行時(shí)間、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、潤(rùn)滑油脂加注時(shí)間、損壞原因等信息，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在壽命后期發(fā)出相應(yīng)預(yù)警加強(qiáng)測(cè)量周期監(jiān)控，對(duì)設(shè)備剛剛大修后或接近大修時(shí)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線變化明顯的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，可加強(qiáng)測(cè)量間隔密度，以防突發(fā)事故而造成故障停機(jī)；系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄，參照軸承生命周期，自動(dòng)提醒需要跟換或加注潤(rùn)滑油脂等周期性維護(hù)操作。

2.7.2 質(zhì)量管理

系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄，統(tǒng)計(jì)部件的使用壽命及損壞原因，分析得出各個(gè)維修部件在不同制造商品牌、制造質(zhì)量、使用壽命的質(zhì)量等級(jí)，為備品備件采購(gòu)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)意見(jiàn)。

2.7.3 危機(jī)管理

落煤管、膠帶積煤自燃監(jiān)測(cè)：在正對(duì)容易積煤區(qū)域且不受煤炭沖擊的落煤管部位開(kāi)設(shè)監(jiān)測(cè)窗口，窗口外側(cè)固定帶紅外窗口的密封錐形凸臺(tái)罩，將配保護(hù)裝置的紅外測(cè)溫儀安裝在紅外窗口處，紅外探頭對(duì)著積煤區(qū)域，也可在容易積煤的落煤管部位外表面粘貼熱電偶獲取溫度數(shù)據(jù)，測(cè)得溫度數(shù)據(jù)傳輸至智能燃料管理控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)展分析,異常情況發(fā)出報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)處理程序。

在皮帶機(jī)尾部滾筒、拉緊裝置間等區(qū)域安裝帶紅外測(cè)溫的紅外熱成像攝像機(jī)監(jiān)測(cè)這些區(qū)域的積煤情況或斷帶后膠帶墜落堆積情況，監(jiān)測(cè)積煤自燃情況，圖像及測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)傳輸至智能燃料管理控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)展分析，異常情況發(fā)出報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)處理程序，如受智能燃料管理控制系統(tǒng)指令控制的帶電磁閥沖洗裝置清除積煤。

對(duì)于運(yùn)煤系統(tǒng)的其他設(shè)備及其零部件可參照相應(yīng)模式開(kāi)展智能化管理。

2.8 智能分析評(píng)估子系統(tǒng)

利用已有的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，根據(jù)電廠的實(shí)際需要，可建立的如煤質(zhì)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)、煤量分析評(píng)估系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)分析系統(tǒng)等多個(gè)智能分析評(píng)估系統(tǒng)。

煤質(zhì)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)：根據(jù)智能燃煤采制化子系統(tǒng)獲得即時(shí)煤質(zhì)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)積累的對(duì)應(yīng)煤種的大量分析數(shù)據(jù)及預(yù)設(shè)的偏差值，分析其煤質(zhì)數(shù)據(jù)是否存在異常偏差，如發(fā)現(xiàn)異常，可及時(shí)把該信息反饋到化驗(yàn)分析終端，提醒在分析對(duì)象棄樣前檢查分析儀器準(zhǔn)確性和再次對(duì)煤樣進(jìn)行重復(fù)性化驗(yàn)分析，確定異常數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；對(duì)照數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)供煤方提供的煤質(zhì)數(shù)據(jù)，如煤質(zhì)偏差超預(yù)設(shè)的偏差值，系統(tǒng)發(fā)出警告并啟動(dòng)請(qǐng)求第三方檢驗(yàn)確認(rèn)程序；系統(tǒng)接收第三方檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，啟動(dòng)供需雙方對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)流程，經(jīng)確認(rèn)后，系統(tǒng)將自動(dòng)修正堆放在煤場(chǎng)內(nèi)該煤種的數(shù)據(jù)庫(kù)煤質(zhì)數(shù)據(jù)。

煤量分析評(píng)估系統(tǒng):在車(chē)輛卸車(chē)裝置前或卸船機(jī)上安裝激光三維盤(pán)煤裝置，掃描車(chē)或船上煤堆三維形狀，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的車(chē)輛或船型數(shù)據(jù)，計(jì)算出煤堆體積及煤量值，與汽車(chē)衡、軌道衡或水尺測(cè)得計(jì)量數(shù)據(jù)及預(yù)設(shè)的偏差值對(duì)比，分析其數(shù)據(jù)是否存在異常偏差，如發(fā)現(xiàn)異常，可及時(shí)把該信息反饋到計(jì)量裝置終端，提醒進(jìn)行計(jì)量裝置準(zhǔn)確性標(biāo)定，并利用煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)異常情況，開(kāi)展異常原因分析與處理；通過(guò)大量的數(shù)據(jù)及計(jì)量裝置準(zhǔn)確性標(biāo)定，可完善和修正數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)不同煤種在車(chē)輛、船艙、煤場(chǎng)堆放的比重，使計(jì)算比重值越來(lái)越接近實(shí)際比重值，提高了發(fā)現(xiàn)計(jì)量裝置異常及時(shí)性；對(duì)于異常計(jì)量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)發(fā)出警告并啟動(dòng)請(qǐng)求第三方確認(rèn)程序；系統(tǒng)接收第三方核算結(jié)果數(shù)據(jù)，啟動(dòng)供需雙方對(duì)核算結(jié)果確認(rèn)流程，經(jīng)確認(rèn)后，系統(tǒng)將自動(dòng)修正數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)計(jì)量數(shù)據(jù)，含堆放在煤場(chǎng)內(nèi)該煤種的煤量數(shù)據(jù)。

設(shè)備狀態(tài)分析系統(tǒng)：根據(jù)設(shè)備及部件的振動(dòng)、溫度、電流值、壽命值、加注潤(rùn)滑油脂及維護(hù)情況、啟動(dòng)使用頻率等數(shù)據(jù)，綜合判定設(shè)備及部件所處的運(yùn)行狀態(tài)為優(yōu)異、良好、注意、不能使用四種狀態(tài)，設(shè)備在檢修或解除聯(lián)鎖期判定為不能使用狀態(tài)，設(shè)備狀態(tài)為注意、不能使用時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出警告；依據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，遵照規(guī)定時(shí)間內(nèi)檢驗(yàn)設(shè)備可投入率原則，智能選擇運(yùn)煤系統(tǒng)的運(yùn)行控制方案。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建立智能燃料管理控制系統(tǒng)，不僅有助于電廠減少煤炭的無(wú)功耗損，降低運(yùn)行成本增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益，還能助力電廠實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，減少或避免安全事故，提高電廠的安全運(yùn)行。利用積累的大量數(shù)據(jù)，不斷完善和豐富智能管理控制系統(tǒng)，建立專(zhuān)家系統(tǒng)，進(jìn)一步推動(dòng)電廠由智能化向更高層的智慧進(jìn)行轉(zhuǎn)變，滿足經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和科學(xué)管理水平提高的需求。