智慧燃料系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

王帆　沈炳華

摘 要針對火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)為實際研究對象，依托于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過采集燃料運行過程和煤從離港到上倉燃燒過程中所有數(shù)據(jù)，然后智能分析數(shù)據(jù)相關(guān)性，提出燃料管理部門和運行部門工作和決策，增強火電行業(yè)核心競爭力，提高企業(yè)社會效益和經(jīng)濟效益。本文簡化了工作流程，規(guī)范電廠科學(xué)化生產(chǎn)模式，監(jiān)控力度生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)加大。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)挖掘 智慧燃料系統(tǒng) 智能分析 采集

1 引言

近年來，煤電矛盾和煤炭供需矛盾有增無減，物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的高速發(fā)展為發(fā)電企業(yè)設(shè)備的自動化和燃料管理的智能化提供了基礎(chǔ)。電廠硬件設(shè)備的技術(shù)升級改造，如斗輪機實現(xiàn)全自動控制、電子皮帶秤高精度主副秤系統(tǒng)、智能實時盤煤、煤溫實時檢測、采制化在線智能管控等，燃料運行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了與主機系統(tǒng)的實時共享，使智慧燃料系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)成為了可能。本文提供必要科學(xué)手段，使用方便界面友好功能完善，優(yōu)化燃料管理和指揮決策，數(shù)據(jù)管理需求能充分滿足不同層級，具有輔助決策能力綜合查詢能力。

2 火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)分析

智慧燃料系統(tǒng)采用現(xiàn)代化的技術(shù)為火電廠研制的一個大型軟件系統(tǒng)，為提高火電行業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益，增強企業(yè)競爭力，發(fā)揮了積極作用?；痣姀S燃料管理生產(chǎn)過程具有舉足輕重地位，約占發(fā)電總費用70%，保證企業(yè)生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)，降低發(fā)電成本，加速資金周轉(zhuǎn)，減少資金占用，滿足生產(chǎn)經(jīng)營需要，促進燃料的節(jié)約，降低采購成本，追求目標(biāo)是使企業(yè)獲取良好收益?；痣娦袠I(yè)智慧燃料系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

針對火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)現(xiàn)有情況，發(fā)現(xiàn)其存在以下共同問題。

（1）煤入廠時管理混亂，規(guī)范具有不可執(zhí)行性。

（2）填寫不容易，表述不清晰相關(guān)表格。

（3）針對非常困難相關(guān)業(yè)務(wù)查詢工作，工作效率降低并且費時費力，相關(guān)數(shù)據(jù)不能當(dāng)場調(diào)出，某些數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象嚴(yán)重。綜上所述，火電行業(yè)智慧燃料系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 煤堆測溫模塊

煤場管理中，自熱、自燃現(xiàn)象普遍存在，煤堆自熱、自燃不僅浪費能源增加發(fā)電成本而且自燃產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化硫等有害氣體嚴(yán)重的污染環(huán)境。煤堆自燃往往需要具備三個主要條件。

（1）煤質(zhì)有自燃傾向。

（2）供氧條件好。

（3）散熱條件差。

本文針對進廠煤質(zhì)進行分析，對易燃的煤種，在堆放的過程中，優(yōu)先考慮堆放在散熱條件好的煤場中，另外對煤堆進行實時測溫。對煤堆的不同位置進行測溫棒實時測試，實時采集煤堆的溫度。當(dāng)某個測點溫度達到50度的時候，軟件會發(fā)出高等級的報警，現(xiàn)場必須及時行動，根據(jù)測點位置描述，在測點附近尋找自燃點，及時把自燃的煤堆翻開、冷卻、再壓實，最后再把測溫探頭插入，繼續(xù)監(jiān)測煤溫。

2.2 智慧摻燒模塊

根據(jù)機組對燃煤煤質(zhì)參數(shù)的要求，人工輸入熱值、硫分、灰熔點等約束條件。依據(jù)煤場存煤的煤質(zhì)、庫存量等、實時煤價以及歷史摻燒方案等綜合信息計算分析得出按照成本由低到高排列的推薦配煤方案列表，供運行人員選擇。運行人員可以手工調(diào)整得到最終的配煤方案，并保存到方案歷史庫中，為以后的配煤摻燒提供參考。

摻燒系統(tǒng)同時提供指定煤種按照不同比例計算出摻配后混煤的煤質(zhì)參數(shù)，計算時也可以限制煤種數(shù)，限定某種煤的使用量使生成的配比方案更容易和實際情況相符。

根據(jù)歷史摻配方案及機組實際燃燒的分析數(shù)據(jù)，摻燒系統(tǒng)計算出機組適合燃燒的煤種信息，為機組配煤提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，為煤種采購提供決策依據(jù)。

2.3 堆煤上倉模塊

煤船從港口發(fā)出后，船運信息錄入或傳送到系統(tǒng)中；系統(tǒng)在煤船到達前，提醒工作人員做好煤船靠泊準(zhǔn)備。堆煤模塊會根據(jù)天氣，煤船運煤量，煤種特性，設(shè)備狀態(tài)、電廠現(xiàn)存煤量及煤場現(xiàn)存煤種的分布等條件計算出位置最優(yōu)的煤堆位置供卸船堆煤。上倉模塊根據(jù)機組負荷曲線、煤場儲煤情況、輸煤設(shè)備工況、原煤倉煤位煤量、天氣情況等，選擇最優(yōu)的摻配方案，進行最優(yōu)取料計劃，包括預(yù)計取料作業(yè)時間、取料煤種、煤量、取料區(qū)域（煤場位置），取料去向（原煤倉編號）等。上倉過程中，系統(tǒng)實時顯示原煤倉分層狀況，包括煤位、煤種、煤量、占比、給煤機的流量圖等信息，為工作人員調(diào)整上倉煤種、煤量提供決策依據(jù)。

2.4 全程計量模塊

運煤船發(fā)出后開始對該批煤計量進行實時跟蹤，記錄船運單煤量、煤船水尺結(jié)算煤量、入場皮帶秤煤量、堆場盤點煤量、入爐皮帶秤煤量等信息，通過前后計量數(shù)據(jù)的比對，發(fā)現(xiàn)計量偏差，提高計量精度。通過全程計量，系統(tǒng)分析煤的途損、場損、入爐煤量等，為輸煤單耗、度電成本等關(guān)鍵經(jīng)濟指標(biāo)提供可靠數(shù)據(jù)，同時為班組的競賽排名提供數(shù)據(jù)支持。通過全程計量，工作人員可獲得煤場的煤堆動態(tài)，包括煤場存煤量、煤堆溫度、堆煤天數(shù)、煤炭價格等信息，對采購部門煤種的采購提供決策指導(dǎo)。

2.5 智能分析模塊

針對歷史數(shù)據(jù)進行分析處理，采用大數(shù)據(jù)挖掘計算機技術(shù)，燃料全流程實時計算機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，建立相關(guān)預(yù)測及分析模型，通過對各中數(shù)據(jù)信息的綜合、歸納、分析等形成了一個智能化的燃料數(shù)據(jù)平臺。為數(shù)字化煤場提供了堅定的基礎(chǔ)。以堆煤為例，系統(tǒng)以煤種跟蹤為基礎(chǔ)，記錄煤種通過卸船機，皮帶機，斗輪機等設(shè)備堆放在煤場過程中每個設(shè)備的運行時間，耗電量等信息。為堆煤成本計算提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和堆煤過程優(yōu)化提供基礎(chǔ)。

3 智慧燃料系統(tǒng)應(yīng)用價值分析

整體實現(xiàn)燃料管理系統(tǒng)，其目的旨在提高效率，實現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)鍵部分全部功能，針對通用性開發(fā)模式，設(shè)置子模塊功能共同屬性，詳細設(shè)計需求分析。通過實地調(diào)研燃料部流程，設(shè)計系統(tǒng)需求分析結(jié)構(gòu)，層次劃分電力行業(yè)生產(chǎn)調(diào)度流程，描述關(guān)聯(lián)的子模塊，參考提供系統(tǒng)開發(fā)依據(jù)，明確系統(tǒng)及用戶的需求，架構(gòu)設(shè)計相關(guān)功能需求分析，繪制清晰的系統(tǒng)層次。實現(xiàn)系統(tǒng)過程進行實際需求調(diào)整，滿足用戶實際需求準(zhǔn)則，測試對應(yīng)子模塊或功能模塊，燃料管理系統(tǒng)上線運行并獲得用戶認(rèn)可。

針對系統(tǒng)業(yè)務(wù)獲得較大收獲，技術(shù)整體開發(fā)調(diào)研與溝通現(xiàn)場，其重要性充分認(rèn)識團隊合作，團隊協(xié)作能力鍛煉了自己，語言表達能力與理解能力鍛煉了自己。針對系統(tǒng)技術(shù)進行了詳細學(xué)習(xí)，軟件工程思想體會系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)模式，實際應(yīng)用距離整體開發(fā)，燃料管理系統(tǒng)深刻感受到了理論重要性。實現(xiàn)交付使用燃料管理系統(tǒng)開發(fā)工作，克服困難完成團隊和個人功能需求。智慧燃料系統(tǒng)應(yīng)用價值主要有以下幾個方面內(nèi)容。

（1）消除了燃料、生成、運行等部門之間信息獨立的問題。使各部門數(shù)據(jù)共享可全面了解電廠生成情況。

（2）集中式監(jiān)控銜接了設(shè)備、視頻和燃料業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，最大程度的控制了人為因素，盡可能避免人為作弊。

（3）合理的配煤摻燒保證機組熱值穩(wěn)定，促進設(shè)備治理，提高設(shè)備性能，直接影響機組經(jīng)濟指標(biāo)數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)字化煤場管理、智能堆取、配煤摻燒、設(shè)備治理等手段良性循環(huán)，直接導(dǎo)致煤炭采購總成本，煤炭消耗總成本、煤場管理成本下降。

（5）配煤、煤場管理以及配煤摻燒促進設(shè)備改造，導(dǎo)致設(shè)備使用率增加，燃燒穩(wěn)定，煤質(zhì)穩(wěn)定，非計劃停機次數(shù)減少，電量增加。

4 結(jié)論

針對電廠燃料進行全過程管理，實現(xiàn)了對船運煤船的調(diào)度，煤種的堆放，煤種的上倉燃燒，提供了一攬子方案。充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化，智能化，自動化的優(yōu)勢，企業(yè)效益與社會效益獲得巨大，電廠燃料管理實現(xiàn)降低成本，決策指導(dǎo)加強，管理水平提高，采購成本降低，改造傳統(tǒng)企業(yè)的道路開辟現(xiàn)代高科技手段。以后的工作中，將進一步改進和優(yōu)化系統(tǒng)功能充分發(fā)揮智慧燃料系統(tǒng)的作用。

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作者簡介

王帆（1972-），男，浙江省平湖市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司燃料部主任工程師。研究方向為智慧燃料系統(tǒng)應(yīng)用。

作者單位

1.浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司燃料部 浙江省平湖市 314201

2.杭州集益科技有限公司 浙江省杭州市 310012