燃煤電廠智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：燃煤費(fèi)用在燃煤發(fā)電廠經(jīng)營成本中占60-70%的比例。燃煤的準(zhǔn)確計(jì)量是電廠燃料管理不可或缺的部分，但入爐煤量、入廠煤量、煤場存量、煤倉煤量的計(jì)量系統(tǒng)相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)全區(qū)共享，難以實(shí)現(xiàn)管控一體化，為燃料精細(xì)化管理帶來較大制約。浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司在智能燃料的框架下，圍繞燃煤精確計(jì)量這個(gè)核心功能，設(shè)計(jì)開發(fā)了智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)；智能燃料；物聯(lián)網(wǎng)

一、前言

燃料費(fèi)用在燃煤發(fā)電廠經(jīng)營成本中占60-70%的比例[1]。燃煤的準(zhǔn)確計(jì)量是電廠燃料管理不可或缺的部分，為燃煤貿(mào)易結(jié)算、電廠煤耗計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐，直接影響著電廠的經(jīng)濟(jì)效益。目前，燃煤在接卸、輸送、存儲(chǔ)、摻配過程中，計(jì)量、分析技術(shù)、數(shù)據(jù)共享等方面存在不足，電廠燃料管理水平相對于主輔機(jī)設(shè)備管理而言水平較低，燃煤的堆損分析控制、煤倉煤量控制等缺乏有效的數(shù)據(jù)支持[2]。入爐煤量、入廠煤量、煤場存量、煤倉煤量的計(jì)量系統(tǒng)相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)全區(qū)共享，難以實(shí)現(xiàn)管控一體化，為燃料精細(xì)化管理帶來較大制約。為加強(qiáng)燃料精細(xì)化管理，更好控制發(fā)電成本，浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司在智能燃料的框架下，圍繞燃煤精確計(jì)量這個(gè)核心功能，設(shè)計(jì)開發(fā)了智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)。

二、電廠燃煤計(jì)量概況

燃煤電廠對燃煤的計(jì)量工作從整個(gè)生產(chǎn)過程來說，大約可分為三個(gè)方面：

（1）入廠煤的計(jì)量

電廠燃煤由陸路運(yùn)輸?shù)?，可用軌道衡及汽車衡及電子皮帶秤?jì)量；由水路運(yùn)輸?shù)?，?jīng)皮帶機(jī)上的電子皮帶秤計(jì)量后直接進(jìn)入煤場或生產(chǎn)過程。本文以樂清電廠為例，入廠煤的計(jì)量以電子皮帶秤為主要手段。入廠煤的計(jì)量與燃煤的貿(mào)易結(jié)算相關(guān)，其重要性不言而喻。而電子皮帶秤的計(jì)量受電子秤標(biāo)定、燃煤輸送時(shí)灑落點(diǎn)、皮帶張力、輸送皮帶跑偏等因素的影響，不可避免的會(huì)出現(xiàn)計(jì)量偏差。如何加強(qiáng)電子皮帶秤的管理，減少其誤差，是電廠燃料管理的重點(diǎn)工作之一。

（2）煤場存煤的計(jì)量

煤場盤煤目前主要有三種方式：手持式盤煤儀盤煤、堆取料機(jī)激光盤煤及無人機(jī)盤煤。其中尤以堆取料機(jī)激光盤煤和無人機(jī)盤煤精度較高。但無論哪種盤煤方式，測量的均是煤堆的體積，而燃煤的堆積密度受煤種及堆高的影響又各有不同，因此，煤場盤煤往往難以做到完全準(zhǔn)確。

（3）入爐煤的計(jì)量

入爐煤計(jì)量用于發(fā)電廠原煤倉上煤量的統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確的計(jì)算每爐或每倉的年、月、日上煤量，可以為電廠發(fā)電煤耗計(jì)算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。入爐煤計(jì)量也主要有三種方式：入爐煤電子秤皮帶秤計(jì)量、給煤機(jī)電子秤計(jì)量及煤倉稱重。

燃煤電廠對燃煤的計(jì)量手段多種多樣，但每種計(jì)量手段不僅本身存在誤差，彼此之間的計(jì)量數(shù)據(jù)也往往存在較大差異。入爐煤量、入廠煤量、煤場存量、煤倉煤量的計(jì)量系統(tǒng)相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)全區(qū)共享，難以實(shí)現(xiàn)管控一體化，為燃料精細(xì)化管理帶來較大制約。如何有效利用電廠各種燃煤計(jì)量數(shù)據(jù)，提高燃煤計(jì)量精度，是燃料管理工作的重點(diǎn)，也是本系統(tǒng)研發(fā)的目的所在。

三、智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)

基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)是智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)的。該平臺(tái)利用各種方式的通訊技術(shù)，連接入廠煤電子皮帶秤、入爐煤電子皮帶秤、給煤機(jī)電子秤、煤倉料位儀、斗輪機(jī)激光盤煤儀、無人機(jī)盤煤系統(tǒng)等計(jì)量裝置，實(shí)時(shí)采集各計(jì)量裝置的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

（2）基于ID跟隨的全程計(jì)量

為實(shí)現(xiàn)燃煤的精細(xì)化管理，系統(tǒng)對每個(gè)批次的不同煤種生成一個(gè)唯一的跟蹤ID，該ID附帶了煤的眾多關(guān)聯(lián)屬性，包括煤種、船名、船次、日期、發(fā)貨煤量、水尺煤量等。

結(jié)合皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及斗輪機(jī)位置姿態(tài)等數(shù)據(jù)，在燃料卸煤、堆煤、上倉、入爐等過程中通過ID對不同煤種進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，掌控燃煤實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息（包括煤所處位置、煤量、、時(shí)間等變化信息），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全程計(jì)量。

全程計(jì)量主要分以下三個(gè)步驟：

創(chuàng)建：在燃煤從前港離港時(shí)，電廠收到船運(yùn)單，即創(chuàng)建全程跟隨ID。當(dāng)一艘船運(yùn)輸多個(gè)煤種時(shí)，多個(gè)ID被創(chuàng)建。

跟隨：在整個(gè)運(yùn)輸、存儲(chǔ)、輸送等過程中，ID始終跟隨燃煤的作業(yè)及流轉(zhuǎn)狀態(tài)。過程包括：離港、錨地、靠泊、卸煤、輸送、存儲(chǔ)、上倉、煤倉給料等。

結(jié)束：在該批次燃煤的所有煤全部被上倉并燃燒完畢后，ID的生命周期隨著燃煤的生命周期結(jié)束而結(jié)束。

（3）基于大數(shù)據(jù)的智能分析

智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)主要分析燃煤在運(yùn)輸及流轉(zhuǎn)過程中的煤量的變化關(guān)系，通過全程燃煤跟隨ID，對煤的流轉(zhuǎn)全程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，直至燃煤全部進(jìn)鍋爐燃燒完畢。系統(tǒng)按批次記錄煤在前港（運(yùn)單）、碼頭（驗(yàn)收）、入廠皮帶秤、煤場盤點(diǎn)、入爐皮帶秤、給煤機(jī)等煤量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行累積，計(jì)算煤場存煤、煤倉存煤，并通過對大數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)以下功能：

a）提高燃煤計(jì)量精度：針某一批次燃煤的水尺量、入廠煤量、盤煤量、上倉煤量進(jìn)行比對，如其中某個(gè)計(jì)量數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)存在較大偏差時(shí)，則該計(jì)量裝置可能存在計(jì)量偏差。系統(tǒng)可發(fā)出報(bào)警，提醒檢修人員對該裝置進(jìn)行檢查校驗(yàn)，從而提高計(jì)量精度。

b）獲取途損、場損等多種燃料管理數(shù)據(jù)，加強(qiáng)燃料管理：通過燃煤在各個(gè)階段的計(jì)量數(shù)據(jù)，按批次分析煤量的途損和場損等數(shù)據(jù)。如通過比對某一批次燃煤的入爐、入廠煤電子皮帶秤的累積量，即可獲得該批次燃煤的場損等。

c）獲取堆積密度，減少盤煤誤差：根據(jù)煤量和盤煤的體積數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)前煤場的堆積密度，并運(yùn)用大量歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析該煤種在煤場的統(tǒng)計(jì)堆積密度，從而提高盤煤精度。

d）煤倉動(dòng)態(tài)監(jiān)測：根據(jù)煤倉料位計(jì)、給煤機(jī)實(shí)時(shí)給煤流量等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)智能分析煤倉中各煤種的煤位、煤量，為入爐煤種切換做出實(shí)時(shí)精準(zhǔn)預(yù)測和監(jiān)測。

四、結(jié)束語

智能燃煤計(jì)量系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)獲取計(jì)量裝置的各種數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，通過數(shù)據(jù)挖掘、智能分析獲取燃料管理的各種數(shù)據(jù)，提高燃煤計(jì)量精度，為電廠燃煤的精細(xì)化管理提高保障，為實(shí)現(xiàn)智能燃料系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，具有廣闊的應(yīng)用推廣前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小虎，數(shù)字化燃料管理系統(tǒng)技術(shù)研究[J].南方能源建設(shè).2017（4）

[2]周洪元，燃煤電廠智能燃料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技中國.2018（4）