大型电厂燃料管理“三大项目”的建设与应用 (上)
一、研究背景和内涵
(一)“燃料三大项目”建设背景
阳城国际发电有限公司年耗煤量约750万吨,日均进厂煤车在600辆以上,在高峰期更是24小时不间断进煤,煤质管控难度较大。在近几年,为降低入厂标煤单价,该公司不断优化采购结构,压减长协煤量,提高市场煤量。但市场煤多是由中间供应商使用多种经济煤种掺配制成,在此过程中,掺配不均匀、掺杂使假的现象日益突出,尤其在电煤供应紧张、价格上扬的2009-2011年,供煤商掺杂使假的方式层出不穷、不断翻新,令人防不胜防,进一步加大了该公司煤质管控难度。
面对新形势、新问题,依靠人“看、摸、听”等方法[1,2],已无法满足煤质管控要求。且传统的管控方法上还存在处罚无依据标准,人工采样、化验周期长,煤质数据可靠性较低等问题[3,4]。
(二)“燃料三大项目”的提出
在困局之中,该公司全体干部职工积极探索、克难奋进,依靠技术和管理创新,开展了自动采样、自动制样、自动化验等设备设施建设,构建了煤质信息管理系统,形成了燃料自动化管理的初级系统,再辅之以有奖举报、志愿者监督等各种“人防”措施,该公司煤质管理水平得到明显提升,热值差指标从2011年的280千焦/千克,降至2013年的121千焦/千克。
进入2014年,大唐集团公司经过周密策划,创造性地部署推进燃料入厂验收监管系统、数字化标准化验室和数字化煤场即燃料“三大项目”建设,开创了电力行业“数字燃料”的新局面。该公司因其装机规模大、用煤量大、煤源复杂、运输多样、接卸量大、掺配难度高等特点,具有较强的代表性,被列为重点示范推进单位之一。
(三)“燃料三大项目”的内涵
1.入厂燃料全过程智能化管控系统
利用自动化程序对业务流程进行闭环控制和视频监控,实现进煤车辆入厂排队、随机布点、自动采样、子样称重、自动打包、自动计量、煤沟监卸、空车回皮、票据打印等流程的规范化、标准化和数字化管理。
2.数字化标准化验室
数字化标准化验室,就是通过计算机程序对制样、化验等关键环节的时间、质量、温度、标定物质等因素进行控制,实现交接样监督、制样化验过程管理、数据审核和视频监控各环节的数字化管控。
此外,该公司还设立了调度监控中心,监控点覆盖了各关键部位,同时对重要场所实施了门禁管理,这种人防与技防相结合的“双保险”模式,有效防控了企业的经营风险。
3.数字化煤场
新增了三维动态展示、入库、出库、盘点、智能配煤、智能采购、收耗存统计等功能模块,实现了数字化煤场软硬件联动控制与精细化管理。
总而言之,燃料“三大项目”,就是通过大数据互联网 技术与管理创新,实时、准确、可靠地采集燃料收、耗、存对应的量、质、价等原始数据,对燃煤计划、验票、采样、称重、监卸、制样、化验、审核等环节进行第一步到最后一步的网络闭环管理,同时与分子公司燃料管理信息系统、集团公司燃料调度中心实现“三位一体”,为集团化管控、科学化决策、精细化管理提供了可靠依据。
图1 燃料“三大项目”流程图
二、研究内容及措施
(一)入厂燃料全过程智能化管控系统
图2 入厂燃料全过程智能化管控流程
模块一:入厂排队
车辆远端扫描,近端确认发卡,入厂车辆井然有序,避免了插队和套牌等现象。发卡时扫描二维码实现卡、单分离,系统自动分配采样机与汽车衡,杜绝了人为干预。
1.车辆登记:预先进行车辆注册登记,把车型、车牌等信息提前录入系统,并制作一张射频卡粘贴在挡风玻璃上,用于车辆身份识别。
图3 车辆登记
2.排队登记:车辆入厂时,通过无线射频技术读取射频卡信息,并根据不同车型、不同通道自动对车辆排号登记。
图4 排队登记
3.计划控制:根据日进煤计划生成相应数量的二维码调运单,隐蔽了供煤单位信息,且超48小时或多打印均无效。车辆凭二维码入厂,有效减少了人为干预,提升了车辆进厂的有序性,缩短了进厂时间。
图5 汽车进煤计划控制
4.自动分配:系统综合采样机、汽车衡的检修情况,以及车辆等候情况等相关信息,自动分配车辆的入厂采样、计量通道,并通过语音、LED指引司机行驶至目的地。
图6 自动分配系统
模块二:自动采样
采样随机布点,样桶随机分配,确保了采样的代表性。
1.集中控制:通过引入自动化控制系统,并配套相关采样设备,实现了采样机集中控制,一个人可同时监控多台采样机,优化了人力资源配置。
图7 集中控制系统
2.自动采样:系统可根据车型数据,对采样方式进行自动化调整,确保对每台车辆都能进行全断面采样。自动采样系统的创新点如下:
图8 自动采样
一是采样随机性:根据采样工作的相关国标,系统自动把采样区域分成18个采样区域,并且随机分配采样区域,系统实时分析实际区域和随机分配的采样区域是否一致,如果不一致系统报警并暂停采样,直到有权限的人员检查确认无误后,才能恢复采样。
图9 随机采样方案
二是采样安全性:因为没有车辆停放规定,曾经出现过采样头打坏车头的不安全事件。对此,该公司优化采样机控制逻辑,并利用码盘定位技术,实现了根据不同车辆的长度,精准安排停放位置,杜绝了采样头损坏车头的事件。
图10 采样的安全性
精准匹配采样深度:汽车底部煤一直是采样工作的难点,如果采样头离车厢底部太高,就不能采集到底部煤,样品的代表性就会受到影响;如果采样头离车厢底部太低,采样头打到车厢底部,可能引起车辆损坏或采样机损坏。该公司通过优化采样机的控制逻辑,利用码盘定位技术,实现了根据不同车辆高度,精确控制采样深度,提高了采样的表性和安全性。
图11 精准匹配采样深度
3.煤样称重:对从每台车采集的子样量进行称重,并作记录。如采样量不符国标要求,系统立即报警,工作人员可及时发现、处理。
图12 煤样称重
4.自动打包:样包信息写入IC卡,样包重量同步上传至系统服务器,实现样包数据无缝衔接。
5.喷雾抑尘:在采样头拔出的过程中,弃料下落容易产生扬尘,对此,该公司自主设计了随动喷雾抑尘装置,有效抑制了采样过程中的扬尘。
图13 喷雾抑尘
模块三:智能计量
车辆计量时通过车号比对等一系列措施防止作假,出现异常立即报警并中断流程。
1.集中控制:通过串口服务器,实现了计量衡器串口设备与TCP/IP网络接口数据双向传输,多台衡器集中控制。
图14 集中控制
2.无人计量:通过车号比对、视频监控、自动判稳、语音提示、LED显示多种技术,引导司机过衡称重。
图15 无人计量
3.自助打单:运煤司机自助打印单据。
图16 自助打单
模块四:煤场监卸
1.自动比重:煤的比重是指煤在绝对密实状态下单位体积的固体物质实际质量,即去除内部孔隙及颗粒间的空隙后的密度,是表征煤物理特性的指标,对于同一煤种,比重越大热值越低。
2.监卸确认:通过无线手持PDA对煤车卸煤地点、煤质情况进行现场控制。
图17 监卸确认