火力發電企業燃料智能化管理系統研究與應用

李金進

（國能神福（龍巖）發電有限公司， 福建 龍巖 364000）

0 引言

國民經濟快速發展，電力企業做出的貢獻非常大。在我國能源供應系統中，火力發電的占比大。當前，國家提升了大氣污染治理的要求，縮減煤炭供應市場空間，致使煤炭價格持續增長。長期以來，火力發電企業開展經營管理工作時，生產流程、管理模式的問題非常多，此次研究立足于燃料管理、鍋爐運行控制、配煤摻燒等問題，設計燃料智能化管理系統，運行實踐驗證，系統可以提升火電廠的生產效率、管理水平。

1 燃料智能化管理系統的應用意義

傳統的燃料智能化管理，將采制化、運行人員當作管理對象，燃料很難獲得較高的管理效率。但是引入智能燃料管理系統，重點設備管理智能化，全面提升管理效率。智能燃料管理系統，高度集成網絡技術、自動化識別技術、信息技術，以數字化方式管理燃料。之后通過自動識別技術，比如激光二維碼技術、射頻識別技術，實時追蹤燃料，掌握燃料流向與使用，實現精細化管理目標，不斷提升火電廠燃料管理效率[1]。

2 燃料智能化管理系統

2.1 系統網絡構成

按照燃料管理需求，設計一套完整的燃料管理智能化系統。遵循可靠性、實用性、適應性原則，保證系統的安全運行。對于燃料智能化管理系統來說，以服務器為核心，通過局域網建設防火墻，維護系統運行的安全性。利用交換機裝置，實現數據的傳輸、轉換功能。在智能化管理系統中，優化改造采制樣設備，加強設備的自動化水平，實現自動化采樣與制樣。設置智能化系統監控中心可以動態監控和管理設備運行狀態。

圖1 為智能燃料管理系統的構成。涉及到燃料管理信息、自動識別等兩大子系統其中，前者主要收集燃料計量數據、采制樣數據、盤煤儀數據，對數據進行系統化分析、處理之后，保證燃料調度的合理性，科學控制燃料庫存。后者主要針對燃料進出廠、采樣、計量，實行自動化監控與管理。

圖1 燃料智能化管理系統

2.2 識別模塊

利用激光二維碼技術，自動識別燃料信息。煤炭運輸車輛要辦理注冊手續，形成二維碼標簽，并且將標簽粘貼在車身。掃描設備可以自動識別車輛信息，建立入場檔案。引入激光二維碼技術后，能夠，收錄車輛編碼、礦點、煤種、重量等信息，以智能化系統管理燃料全過程。利用自動識別系統，可以核對汽車車輛信息，保證車輛信息、燃料信息的一致性[2]。如果信息偏差大，系統自動發出警報。當信息無偏差時，則向智能系統傳輸燃料信息，通過數據庫接收信息，并作為入場信息進行記錄和存儲。利用自動識別技術，追蹤燃料質量、使用狀態，保證燃料的管理效果。

2.3 計量模塊

計量系統可以應用到車輛承重、計量中，利用自動識別技術，系統可以通過“車牌識別驗證系統”識別車牌，獲取該煤車載貨信息。通過“異常及防作弊”系統檢測，調用“紅綠燈控制系統”及“語音播報系統”，告知檢測是否合格及下一步指令信息。運煤車輛在稱重系統停穩之后生成重量記錄，借助終端設備傳輸信息，之后通過管理系統接收信息。語音提示稱重結束后，屏幕顯示卸煤地點。完成卸煤操作后，要再次計量燃料重量，自動打印凈重磅單，作為結算憑證。利用計算機系統，實現自動化稱重，降低人為誤操作性，獲得準確的計量結果。

2.4 采制樣與化驗模塊

燃料管理系統，利用通信技術、識別技術，預先對煤炭車輛設置抽檢率，隨機進行系統判定車輛的抽檢，實現采樣的自動化操作。自動掃描車輛煤炭信息，確定自動采樣方案，同時掌握采樣單元、間隔、位置等。借助自動識別技術，隨機布置采樣點，避免出現采樣盲區。在采樣工作中，還要控制好采樣深度，使樣品具備代表性，自動傳輸信息。收集信息后，向自動制樣系統傳輸信息，利用自動制樣機配制樣品。樣品配制后，開始進行封裝、噴碼操作，實現一體化的采樣、制樣操作[3]。將系統與化驗儀器連接之后，能夠自動收集化驗指標，并向系統傳輸信息，自動生成樣品。相關人員注重審核化驗單，提交到上級部門進行二次審核。樣品化驗網絡系統，能夠對化驗全過程實行在線監控，控制化驗質量，出具詳細的化驗報告。

2.5 門禁管理系統

技術人員建立視頻門禁系統，實現全廠的無盲點監控。將關鍵區域作為監控重點，尤其是燃料儲存現場、采樣間、化驗間、存樣間、監控室，將視頻門禁設備安裝在以上區域，共同形成門禁管理系統，自動識別、控制身份。工作人員通過門禁通道時，要經過身份識別器的校驗，如果可以讀取數據信息，則發出放行指令。

2.6 電瓶車原煤樣自動轉運

電瓶車原煤樣自動轉運系統，涉及原煤樣自動存取系統、自動桶式封裝機、電瓶車轉運設備。采樣機端，增設自動桶式封裝機，同時配置自動存儲系統、電瓶車轉運設備。利用自動桶式封裝機，自動分樣、封裝、標識煤樣，實現自動化換桶。原煤樣自動存取，系統利用信息化、機械化管理方式，實現自動存樣、取樣、合樣功能。電瓶車轉運設備，聯合原煤樣自動存取系統使用，只需要通過啟動裝車、卸車按鈕，完成自動化裝樣、卸樣操作[4]。與氣動傳輸系統相比，電瓶車自動轉運系統的優勢如下：第一，可以回收利用煤樣桶蓋，投入生產之后，不會產生較多的后續成本。第二，樣品輸送距離的限制小，能夠提升輸送效率，樣品緩存率高，不會對正常生產產生影響。第三，各個單元可以獨立運行，具備較高的穩定性，故障率非常低，維護操作簡單。

3 自動化識別技術的應用

3.1 自動化識別技術

自動識別技術涉及網絡技術、射頻識別技術、激光二維碼技術。在燃料管理的各環節，均可以應用自動化識別技術，比如入場自動識別，可以采集車輛信息，順利開展采樣與稱重工作。在自動識別系統中，技術人員要合理使用射頻識別技術，自動識別、讀取樣品標簽，選擇存儲樣罐。車輛稱重控制中，向系統傳輸相關信息，通過數據接口，對輕車衡、臨時煤場實行自動化識別，同時記錄燃料的稱重時間。

3.2 自動識別技術優勢

燃料智能化系統中，自動識別技術可以識別運輸車輛的進出信息，將系統的輕車衡接口、稱重接口、采樣接口融合在一起。通過互聯網管理系統，可以加強人與人、人與物、物與物的關聯性，高度基層相互獨立的環節。通過自動識別技術，可以定位識別、分析判斷系統元素，全面提高燃料管理效率。火電廠燃料管理工作中，要合理用自動識別技術，既要監控和管理燃料，還要做好人員的監管工作。為了發揮出自動化識別技術的作用，技術人員要不斷提升系統、技術操作能力，展示出自動化識別技術的優勢。

3.3 自動化識別技術的效果分析

使用智能化系統管理燃料，可以全面提升煤炭裝卸效率，保證裝卸管理的有效性。比如火電廠利用自動化識別技術，建立燃料智能化管理系統，未增加運維費用，且煤炭裝卸成本得到了控制，理順火電廠和煤運車隊的關系，全面提升煤炭裝卸效率。通過智能化管理系統，實時監控運煤車輛，保證車輛停靠的準確性，降低了煤炭轉運過程的摻水、調包等風險。通過自動化識別技術，可以節省火電廠的燃料管理成本，年成本節約達到上千萬元[5]。投入燃煤智能管理系統之后，減少了人員配置成本，采樣、制樣效率得到明顯的提升。自動化識別技術、燃料智能管理系統融合在一起，可以減少燃料損失費用，用于彌補智能化系統的建設成本。

4 無人值守斗輪機智能技術研究

4.1 全自動堆取物料

煤場進行三維建模時，將3D 激光盤煤裝置安裝在斗輪機懸臂兩側，通過該裝置快速掃描導輪機的局部作業區，聯合3D 模型除噪算法、形態學技術，去噪處理相應的噪聲點，同時修復模型。回轉取料時，應當注重優化與控制工作。通過建模模型的邊緣位置，反向控制斗輪機懸臂，從而實現回轉取料，提升斗輪機大車運行的自動化水平。通過射頻識別技術，明確斗輪機懸臂角度、打車定位。聯合斗輪機懸臂的盤煤裝置，獲取煤料堆點云信息，設置自動取料角度，確保斗輪機懸臂可以自動化擺臂。

4.2 斗輪機操控

斗輪機運行期間，基于取料任務界面，由控制員接收配煤指令，之后將指令發送至斗輪機，實現自動化啟動、取料操作。同時傳輸配煤指令，由輸煤程序控制端接收指令，選擇輸煤皮帶的可行路徑，一鍵啟動輸煤皮帶。此外，系統還可以自動生成編碼。在分散控制系統內，輸煤控制系統手動錄入編碼，解碼后自動選擇、一鍵啟動輸煤皮帶。斗輪機司機接受任務之后，自主定位斗輪機，并且開展取料操作。

4.3 實施效果

燃料智能化管理系統運行之后，合理應用人工智能技術及大數據技術，保證配煤摻燒的精細化，爐膛出口污染物下降20%、混煤煤質硫分提高1.18%。系統實行日煤炭采購價格機制，聯合數據庫刷新機制、燃料成本模型，提升分倉配煤方案的技術性、經濟性，增加經濟煤種消耗量，維護配煤摻燒效益。圖2 為配煤摻燒邏輯圖。

圖2 配煤摻燒邏輯圖

在智能配煤摻燒指令引導下，無人值守斗輪機，可以優化行走、換層、旋轉、換跺等動作，實現無人化精準取料操作。與人工堆取方式相比，無人控制斗輪機的操作規范性較高，明顯減少了操作人員的工作量。利用燃料智能化管理系統，可同時控制多段輸煤皮帶的路徑，分層展示不同煤層、不同煤種。

5 燃料智能化管理系統的應用展望

多數火電發電企業經營中，開始引入燃料智能化管理系統，不再依賴傳統的人力監管模式，開始轉為自動化智能管理，保證驗收的準確性。為了滿足企業的生產需求，技術人員要持續研發系統技術，優化系統結構布局，同時要制定嚴格的管理標準，更新燃料智能化系統。

6 結語

火力發電企業建立燃料智能管理系統，充分發揮出計算機技術、自動識別技術、網絡通信技術的優勢。通過系統技術，全面提升火電廠的運營效率，從而降低運營成本，持續增加經濟效益。燃料智能管理系統運行中，合理搭配自動識別技術，可以提升燃料數據采集的準確性，為火電廠燃煤管理提供技術支持，從根本上增加火力發電企業的經濟效益。