摘　要:分析了火力发电厂燃料管理中煤样管理的现状,从原煤样转运系统、全自动制样系统、全自动封样系统、样品自动传输系统、自动存样系统、煤样自动化验系统等方面阐述了火力发电厂煤样在线自动传输与管理的理念。
关键词:煤样管理;在线自动传输;制样系统;存样系统;燃料管理;煤质;燃料智能化

　　1　概　　述
　　火力发电企业燃料成本逐年升高, 在当前煤炭市场供大于求的情况下, 煤炭采购成本仍占企业成本的70%以上, 而燃料管理工作在火力发电企业中通常易不被重视。在市场经济环境下, 粗放型管理模式的弊端逐步显现, 如在来煤接卸方面, 入厂煤质检中易出现亏吨及亏卡的现象、来煤车煤质不合格而出现的“包馅” 现象, 不仅给入厂煤的质量检测工作带来巨大困扰, 也给企业带来重大的经济损失。

　　燃煤火力发电厂是将煤燃烧产生热能转化为电能的生产单位, 其主要原料为煤炭, 煤质的好坏直接关系到锅炉的安全运行和火电厂的经济效益[1] ,因而从数据源头对煤样进行科学管理, 可实现对煤质信息的真实有效管控。

　　2　煤样在线管理
　　传统方式的煤样管理涉及采制化环节, 大部分工作均由人工完成, 人为因素风险太高, 无法保证样品的代表性和可靠性。随着科技的进步, 结合国家两化融合政策, 以下针对煤样管理业务提出样品在线自动传输与管理的理念。将煤样管理业务中的采样、制样、封样、存样、取样、化验各环节看成一条自动化生产线, 把煤样样品看成自动化生产线上的一个流转产品, 利用物联网技术、传感技术、光电技术、机电一体化技术, 实现全过程无人干预, 提高工作效率, 做到人样分离, 样品管理自动化、智能化。

　　煤样在线自动传输与管理涵盖了转样(采样送样)、制样、封样、存样、取样、化验等环节, 利用原煤样转样系统、全自动制样系统、自动封样系统、自动存样系统、自动取样系统、自动化验系统等智能化设备, 实现机采煤样(13 mm)、全水分煤样(6 mm)、存查煤样(3 mm)、分析煤样(0.2mm) 的自动封装、自动标识、自动传输,防止样品的水分损失及煤样污染, 保证了煤样的代表性。

　　2.1　原煤样转运系统
　　在采样机和全自动制样机之间架设原煤样转运系统, 实现入厂、入炉煤采样制样的一体化。原煤样转运系统如图1所示。
 

　　图1　原煤样转运系统

由图1原煤样转运系统可知:
　　(1) 对采样设备进行改造, 保留原有集样装置, 增加一路出料到原煤样转运系统(上料仓)。
　　(2) 在采样机侧增加上料仓, 功能包含空瓶存储、集样、将已收集到的煤样定量封装到煤样瓶中、煤样瓶暂存并自动发送到缓存仓。
　　(3) 增加缓存仓, 主要对采样机原煤样进行缓存, 等待制样指令。
　　(4) 在制样机侧增加下料仓, 功能包含接收并暂存煤样瓶、自动开瓶、倒样、卸料、空瓶清理、空瓶暂存、空瓶回传至缓存仓。
　　(5) 架设自动传输管道系统, 负责煤样瓶和空瓶在上料仓和下料仓之间的自动传输。
　　(6) 若是多个采样机, 只需增加上料仓、缓存仓、管道及分路器即可, 安装简单, 设备扩展与兼容性强。

2.2　全自动制样系统
　　自动从采样机获取煤样, 实现采制一体化, 彻底消除人为因素对煤样信息的影响。全自动制样机装置按照实际需求, 通过PLC和多种传感器监控制样设备的状况, 实现煤样制作全自动化, 系统能够自动将原煤样制备成≤6 mm、≤3 mm、≤0.2mm 煤样, 煤样质量符合GB474—2008 《煤样的制备方法》中的相关要求。进入系统煤样, 经过破碎、缩分、研磨、烘干, 最后≤6 mm 留样粒度不少于1.25kg (全水样), ≤3 mm 留样粒度不少于0.75kg (备查样), ≤0.2mm 留样粒度不少于60g (化验样)。

　　2.3　全自动封样系统
　　全自动封样系统与自动制样系统无缝对接, 在密闭环境下自动对输出样品进行封装、标识, 自动将制样系统输出的煤样封装到标准样品瓶中。系统支持自动给瓶和给盖, 自动封装写码, 大大降低了系统的人工参与度, 提高了系统的自动化水平。与样品传输系统无缝衔接, 根据指令自动将封装的成品样通过管道传递至化验室或存样间。

　　2.4　自动传输系统
　　样品自动传输系统是一套实现样品从采样到化验全过程无缝衔接的专业系统, 以样品传输过程“无人值守、人样分离” 为目标, 率先引入先进的“即化即取” 管理理念, 全面采用物联网、自动化、在线监测等技术, 为样品作业过程自动化处理提供了可靠的技术支撑, 为物联网技术在我国传统火电工业开创了全新的应用, 对燃料智能化管理带来全新的变革。样品自动传输系统如图2所示。
 

图2　样品自动传输系统示意图
　　样品自动传输系统的特点如下:
　　(1) 系统能够根据化验工作的进度要求, 支持化验室“即化即取”, 由化验员刷卡按票取样, 为化验前样品传递实现了有效的人样分离管理
　　(2) 系统提供全程运行状态和负荷在线监测,并将监控信息提交监控中心监控, 便于随时掌握样品流工作状态。
　　(3) 系统可与自动制样系统、智能存样系统、后台监控系统、管控系统实现无缝衔接和信息共享。

2.5　自动存样系统
　　自动存样系统实现了样品存取数字化、智能化, 支持远方和就地双模式作业。系统通过采用工业程控技术、物联网技术、机电一体化技术, 改变了火电企业传统样品管理模式, 以“人样分离、盲存盲取” 为目标, 有效实现了煤样成样的自动存取管理。

　　系统自动识别样品信息, 随机安排仓位, 自动存取, 全程记录, 有效实现了“人样分离、盲存盲取”, 开创样品管理模式新纪元。系统支持独立的就地手动存取模式和远方自动存取模式, 可与全自动制样系统、全自动取样系统无缝对接。

　　系统可根据样品的有效期设定时间, 自动预警样品到期信息, 并按预定要求与流程自动处理弃样,并将实时信息向后台监控中心预警系统支持标准的智能化通信规约, 与集控中心智能监控系统通信,监控中心可在线监测和下达遥控命令系统存在意外、故障情况下, 支持人工手工进库存样。为防止人为取错样, 样品存储位具有防误取解闭锁功能。

2.6　煤样自动化验系统
　　化验室标准化、网络化和智能化是燃料智能化建设的重要环节, 不仅可确保从样品采集、制样到最终取得数据的业务一致性, 更是对严肃的化验工作建立程序化作业的基础, 是提升燃料管理现代化水平的体现。标准、网络、智能化化验室不仅实现了化验设备之间的互联互通, 还实现了化验仪器联网运行、过程在线监控、报告自动生成, 对于全水分析等部分工作可完全实现自动化验, 建立标准化的作业程序, 使得化验过程清晰、透明、可控。

(1) 化验设备网络化联网。确保设备之间能够建立直接的数据通信, 为化验设备之间的数据通信和不同设备执行化验行为的程序化控制提供了系统性基础。
(2) 化验过程程序化作业。通过对设备开启以及数据采集行为与样品读码行为的绑定, 以及设备顺序与化验类型之间的业务设定, 可以有效约定样品在化验室的化验行为, 对化验行为标准化, 以起到规范作业、防止漏项的作用。
(3) 化验数据自动化管控。依靠设备网络化实现设备间和设备与其他系统间的互联互通, 化验结果的确认和传递将由系统按照作业程序自动完成,避免了人工转录的低效和易错的弊端。
(4) 化验过程可视化监督。系统的程序化和数据控制行为可用网络与监控中心和视频系统实现在线可视化监控, 当出现违背程序化行为时, 能够起到及时监控的作用。
(5) 化验作业自动化。全水分化验已经可以通过在线自动化验的方式替代了人工化验作业。

3　应用效果
　　系统在范坪电厂、宝鸡电厂、民权电厂、铜陵电厂、东胜电厂等均有应用, 实现了入厂煤采样、制样、化验过程自动化处理, 保证了煤样信息的安全性, 规避了入厂煤采制化过程人为干扰因素; 有效地降低了人员劳动强度, 极大地提高了工作效率, 能够节约和充分利用能源, 有效地控制生产成本, 提高管理运营水平, 获得了客户的广泛赞誉和认可。

4　结　　语
　　基于燃煤质量直接影响火电厂的安全稳定生产及经济效益, 因而对火电厂燃煤进行燃料管理十分必要。因此利用创新性的智能化技术, 对样品进行科学化管理成为燃料管理工作的重中之重。燃料样品的在线科学管理, 保证了煤质数据的真实有效,为企业安全运行决策提供有效数据支撑, 为企业安全生产, 提高整体经济效益保驾护航。

参考文献:[1]　郭向佳.煤质对火力发电厂的影响[J].民营科技,2011 (12):180.

作者：陈丽英,贺立志,韩康(远光共创智能科技股份有限公司,广东珠海　519000)