武善磊

【摘 ?要】近年來，隨著人們對火電廠燃料的逐漸關(guān)注，燃料智能化建設(shè)已經(jīng)成為了企業(yè)增強(qiáng)自身競爭力的主要發(fā)展方向。本文就對燃料智能化管理在火電廠中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

【關(guān)鍵詞】燃料;智能化;火電廠;應(yīng)用

燃料智能化管理隨著工業(yè)4.0進(jìn)程在各行業(yè)進(jìn)入精細(xì)管理階段?；诖髷?shù)據(jù)，以計(jì)算機(jī)管理為核心的管理模式已經(jīng)逐漸成熟?，F(xiàn)以某發(fā)電企業(yè)燃料智能化運(yùn)營狀況來看，基本采用數(shù)據(jù)庫管理模式，以分散的工業(yè)計(jì)算機(jī)作為單元處理，以現(xiàn)場測量設(shè)備完成就地?cái)?shù)據(jù)采集及實(shí)際控制。但是目前形成的燃料管理模式只是滿足了燃料智能化管理的運(yùn)營，在可靠性及性能維護(hù)方面卻有待進(jìn)一步完善，在系統(tǒng)使用過程中逐步修補(bǔ)各類缺陷基本了滿足日常燃料管理工作，但是一些設(shè)計(jì)上的缺失需要在經(jīng)驗(yàn)推廣下中得以完成，最終實(shí)現(xiàn)全面技術(shù)管理。

1、火電企業(yè)燃料管理現(xiàn)狀分析

（1）計(jì)量環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在已構(gòu)建燃料智能化管控系統(tǒng)的火電廠，在入廠煤汽車計(jì)量環(huán)節(jié)所采用的自動識別技術(shù)都是RFID無線射頻技術(shù)。RFID無線射頻技術(shù)的實(shí)施是需要配置一張RFID射頻卡（車輛識別防偽電子標(biāo)簽）、一個(gè)遠(yuǎn)距離讀卡器。當(dāng)來煤車輛在入廠前辦理完車輛注冊手續(xù)后，衡器值班員會給注冊車輛發(fā)放一張車輛識別防偽電子標(biāo)簽，并需要將其貼于車輛前擋風(fēng)玻璃上。車輛上磅稱量前，通過遠(yuǎn)距離讀卡器自動識別車輛相關(guān)信息并自動完成計(jì)量工作。

（2）采樣環(huán)節(jié)。火電企業(yè)煤炭采樣多數(shù)使用機(jī)械采樣裝置，部分企業(yè)或機(jī)采裝置故障時(shí)，人工采樣還普遍存在。機(jī)械采樣時(shí)，存在采樣盲區(qū)、采樣深度不夠等問題，煤樣的代表性不能保證，且不能自動識別來煤信息、不能自動采樣、不能隨機(jī)布點(diǎn)、不能自動確定采樣方案和分配存樣罐、不能實(shí)現(xiàn)樣品封裝等問題，采樣方案、選點(diǎn)、布點(diǎn)采用人工方式確定及操作，存在較大的管理漏洞。人工采樣方式，在車廂頂部或卸車后表面采取煤樣，勞動強(qiáng)度大、規(guī)范性差，無法預(yù)判、監(jiān)管及管理。

（3）制樣環(huán)節(jié)。目前火電企業(yè)均采取共有煤樣進(jìn)行全水分煤樣、存查煤樣、一般分析煤樣的制備。制樣方式為人工離線制樣，勞動強(qiáng)度大、工作效率低、環(huán)境差，制樣的規(guī)范性、樣品的代表性完全取決于制樣員的責(zé)任心、情緒、精神狀態(tài)、體能等因素，不可控，難以監(jiān)管。多數(shù)制樣人員不論制備的樣品質(zhì)量如何，全部采取相同的制樣流程，不能保證各粒度級的樣品最小留樣量，無法保證樣品的代表性。

（4）送樣、存樣環(huán)節(jié)。煤樣在傳輸過程中，煤樣桶或煤樣袋的封閉措施簡單，煤樣安全處于不可控的風(fēng)險(xiǎn)之中。存樣室靠雙鑰匙措施管理，煤樣安全仍存風(fēng)險(xiǎn)。

（5）化驗(yàn)環(huán)節(jié)。火電企業(yè)化驗(yàn)室均滿足煤炭質(zhì)量驗(yàn)收的需要，可進(jìn)行全水分、工業(yè)分析、發(fā)熱量、全硫的測定，有的化驗(yàn)室還能做氫元素、煤灰熔融性等測定?；?yàn)設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，化驗(yàn)數(shù)據(jù)多數(shù)由人工記錄和計(jì)算，效率低、易出錯(cuò)。儀器設(shè)備參數(shù)的設(shè)定，如熱容量、樣品質(zhì)量等由化驗(yàn)人員抄寫和錄入，風(fēng)險(xiǎn)不可控。若改變化驗(yàn)全水分時(shí)的前后稱量質(zhì)量，使全水分值改變從而影響收到基低位發(fā)熱量該結(jié)算指標(biāo)。且全水分煤樣無存查，無追溯，無再現(xiàn)性。化驗(yàn)環(huán)節(jié)人為影響因素多，風(fēng)險(xiǎn)不可控。

（6）管理方面?；痣娖髽I(yè)燃料管理人員對燃料計(jì)量、化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，辦理結(jié)算業(yè)務(wù)。但手工統(tǒng)計(jì)相關(guān)計(jì)量、驗(yàn)收、結(jié)算、報(bào)表等數(shù)據(jù)，效率低，易出錯(cuò)?；痣娖髽I(yè)的庫存煤管理尚需改進(jìn)，目前不能做到分區(qū)、分堆存放，品種、數(shù)量、質(zhì)量和價(jià)格等信息無法準(zhǔn)確計(jì)量，給混配摻燒帶來難度，影響煤炭安全、經(jīng)濟(jì)、清潔燃燒。

2、燃料智能化管理在火電廠的探索及應(yīng)用

2.1智能全自動制樣系統(tǒng)

與采樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對接，通過提升機(jī)將采取的煤樣送入全自動智能制樣機(jī)內(nèi)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動輸送、稱重、破碎、縮分、干燥、制粉、廢樣回收、留樣轉(zhuǎn)運(yùn)等功能，最終制備出6mm全水分煤樣、3mm存查煤樣及0.2mm分析煤樣，并能實(shí)現(xiàn)多種規(guī)格煤樣的自動封裝、自動包裝噴碼、煤樣信息自動錄入。燃料全自動智能制樣系統(tǒng)能自動稱量煤樣，自動控制縮分比例，設(shè)備在破碎、干燥等環(huán)節(jié)設(shè)有清理裝置，在縮分、煤樣運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)設(shè)有氣動脈沖吹掃裝置，杜絕煤樣殘留，留樣通過傳送帶自動送至自動存查樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制樣全過程無人值守，清除制樣人為誤差，排除人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)人與煤樣無接觸，杜絕作弊現(xiàn)象。

2.2智能全自動存查樣系統(tǒng)

智能全自動存查樣系統(tǒng)主要由硬件及軟件2大部分組成。硬件系統(tǒng)主要由組合式柜架、智能機(jī)器人、氣送系統(tǒng)、煤樣檢測系統(tǒng)等組成。軟件系統(tǒng)主要由運(yùn)動控制系統(tǒng)、存查庫數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)、權(quán)限管理系統(tǒng)組成。系統(tǒng)通過氣送管道與全自動制樣系統(tǒng)對接，將全自動制樣產(chǎn)生的6mm全水分樣、3mm存查樣、0.2mm分析樣自動傳送到全自動存查庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)3mm存查樣的存查管理，6mm全水分樣和0.2mm分析樣的轉(zhuǎn)運(yùn)及暫存管理。系統(tǒng)智能機(jī)器人的運(yùn)動控制采用伺服控制系統(tǒng)，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的中樞系統(tǒng)，通過接收權(quán)限管理系統(tǒng)中授權(quán)的存樣信息、取樣信息，控制系統(tǒng)將指令發(fā)送給智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)煤樣盲存盲取，同時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)權(quán)限管理系統(tǒng)中授權(quán)的樣瓶存放期限信息，自動定期清理?xiàng)墭?。系統(tǒng)在存放、查取、棄樣過程中煤樣的信息流始終伴隨著煤樣實(shí)物流進(jìn)行流轉(zhuǎn)，當(dāng)煤樣瓶到達(dá)全自動樣品存查庫時(shí)，系統(tǒng)就通過管控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獲取樣品信息，存樣時(shí)通過讀取樣品信息進(jìn)行對比確認(rèn)，保證信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)保證樣品和樣品信息的一一對稱，不會發(fā)生丟失樣品情況。在樣品進(jìn)行取樣轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，也會對樣品進(jìn)行讀碼確認(rèn)，同時(shí)將樣品信息通過管控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送到下一級，保證煤樣的信息流伴隨煤樣實(shí)物流進(jìn)入化驗(yàn)流程進(jìn)行流轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)從采制到化驗(yàn)的全程無人值守過程。并能將數(shù)據(jù)信息傳到燃料管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息流的無縫式對接。

2.3樣瓶氣送系統(tǒng)

樣瓶氣送系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、風(fēng)向切換器、中轉(zhuǎn)站、管道換向器、收發(fā)站、傳輸瓶、中央控制站、傳輸管道等組成，其工作原理是采用吹氣和吸氣的形式來對樣瓶進(jìn)行輸送，是全自動制樣室、化驗(yàn)室、全自動存查樣柜、廢瓶棄樣室等多個(gè)站點(diǎn)的聯(lián)接紐帶，能自動完成0.2mm的分析樣，3mm存查樣及6mm全水分樣的傳送。避免了煤樣輸送環(huán)節(jié)的人為干預(yù)，杜絕人為換樣風(fēng)險(xiǎn)。

2.4在線全水分自動檢測系統(tǒng)

集接樣、縮分、攤平、干燥、分析結(jié)果、自動棄樣等功能于一體的全自動全水分檢測系統(tǒng)，在采樣現(xiàn)場或者制樣現(xiàn)場自動測試煤樣全水分，分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，避免人工干預(yù)和手工抄寫數(shù)據(jù)造成誤差。

3、展望

此套燃料智能化管控系統(tǒng)是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件與當(dāng)今比較先進(jìn)的測控設(shè)備組合而成。由于此種燃料管理是首次由設(shè)想變?yōu)閷?shí)際，遇到的問題在逐步改進(jìn)。較為突出的是：對各廠家設(shè)備的可靠性期望過高，特別是軟件維護(hù)方面，由于是封閉的后臺系統(tǒng)，當(dāng)數(shù)據(jù)通訊出現(xiàn)故障時(shí)，對故障的明確判斷比較困難，需要軟件廠家遠(yuǎn)程協(xié)助分析故障原因然后解決問題。且由于燃料管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，系統(tǒng)中斷對燃料管理流程影響較大。且各項(xiàng)數(shù)據(jù)關(guān)系到煤質(zhì)監(jiān)督及結(jié)算等重要環(huán)節(jié)因此系統(tǒng)可靠性引起的問題對燃料管理影響較大。另外由于煤源的不確定性引起系統(tǒng)的系統(tǒng)漏洞同樣存在，由于煤源的不確定性對采樣及批次管理產(chǎn)生影響，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)采制計(jì)劃時(shí)需要將這以因素考慮在內(nèi)，導(dǎo)致一些極端情況出現(xiàn)時(shí)不能完全投入自動化，需要人為干預(yù)進(jìn)行管理，且此種狀況需要在嚴(yán)格監(jiān)督下進(jìn)行，嚴(yán)重增加各級工作量，這些不可控因素需要在煤源管理中進(jìn)一步改進(jìn)。

4、結(jié)束語

燃料智能化系統(tǒng)在近五年的成長中逐步趨于完善，首先在設(shè)計(jì)施工過程中將后期維護(hù)充分考慮，軟件維護(hù)提供開放平臺便于系統(tǒng)管理，各測控設(shè)備狀態(tài)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測，就地設(shè)備安裝工藝采用嚴(yán)格工程管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等一些列措施來確保燃料智能化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)便利，性能安全。遠(yuǎn)期設(shè)想燃料智能化系統(tǒng)將加入更多測控設(shè)備，采集更多數(shù)據(jù)并運(yùn)用大數(shù)據(jù)庫管理模式實(shí)時(shí)監(jiān)測燃料的來耗存量質(zhì)價(jià)的變化，實(shí)現(xiàn)燃煤管理的精細(xì)智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]付融冰，張慧明.中國能源的現(xiàn)狀[J].能源環(huán)境保護(hù)，2017，19（1）：8-12.

（作者單位：國電科學(xué)技術(shù)研究院有限公司太原分公司）