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摘要：隨著社會經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，我國電力行業(yè)也穩(wěn)步發(fā)展，與此同時，信息化時代，燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)在火電廠燃料管理中得到廣泛的認可和應(yīng)用。本文闡述了燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)在火電廠燃料管理中的應(yīng)用，為實際管理提供了一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化管理系統(tǒng)；火電廠；燃料

燃料管理是火電廠管理的重要組成部分。通過分析可知，燃料成本占整個火電廠成本的70%左右，因此強化火電廠燃料的管理工作，有利于提高火電廠的經(jīng)濟效益。數(shù)字化管理系統(tǒng)在具體運用中能為煤場的數(shù)字化管理和燃料堆放、取料提供技術(shù)支持［1］。通常，燃料管理涉及電廠多個職能部門，如采購、檢驗、運輸、維護及財務(wù)等部門，人們需要對燃料的價格、數(shù)量、種類、采購計劃及機組運行等信息數(shù)據(jù)進行匯總分析。火電廠燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)能實現(xiàn)對燃料全過程的管理及實時監(jiān)控，提高火電廠的管理水平，增加經(jīng)濟效益，在一定程度上降低電廠的管理風險。

1數(shù)字化煤場系統(tǒng)

所謂燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，是將自動化、信息化與互聯(lián)網(wǎng)思維集于一體的管理模式，能有效提取煤場內(nèi)的斗輪機、原煤倉等設(shè)備運行信息，并將這些信息通過通信網(wǎng)絡(luò)平臺傳輸給管理人員、集控操作人員和燃料運行人員等，便于工作人員隨時掌握當前原煤倉中所配煤種的各項參數(shù)。利用該系統(tǒng)，火電廠可以從燃料采購到入爐都實現(xiàn)有效管理，同時可以對煤場內(nèi)如何堆煤、配煤、取煤及如何燃燒進行合理決策，實現(xiàn)煤炭燃燒的自動化管理。燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)是以實時監(jiān)測煤場運行情況為目標，通過定位技術(shù)、無線射頻技術(shù)和數(shù)據(jù)疊加等技術(shù)，從斗輪機、皮帶秤和原煤倉等設(shè)備直接或間接地實時采集數(shù)據(jù)，以三維數(shù)字化煤場方式展示煤場進出煤狀態(tài)，同時嵌入實時煤場視頻監(jiān)控畫面，使煤場管理人員、輸煤運行人員、集控人員可及時掌握煤場的動態(tài)存儲情況。鍋爐燃燒人員能提前掌握目前鍋爐原煤倉中的煤量、煤質(zhì)，以便及時根據(jù)機組負荷和鍋爐燃燒情況調(diào)整燃燒方式，從而達到安全、經(jīng)濟燃燒的目的，降低發(fā)電煤耗［2］。燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾方面：利用三維圖像，可以直觀地看到煤場的運行狀況；利用數(shù)字化煤場模式，使煤場管理人員對煤的堆放與取煤方式提出最優(yōu)的決策方案；實現(xiàn)燃料儲存定值存放的數(shù)字化管理；使卸煤、堆煤、取煤和上煤等數(shù)據(jù)聯(lián)動；通過對斗輪機的定位，實現(xiàn)煤場內(nèi)遠程監(jiān)控；工作人員可通過電子皮帶秤實時掌握并控制皮帶輸送煤情況；煤場內(nèi)一旦發(fā)生異常，可以立即預警提示；通過對整個煤場各個環(huán)節(jié)進行精細化管理，確保整個煤場管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準確性和完整性。

2對煤場進行數(shù)字化管理的關(guān)鍵技術(shù)

2.1視頻重構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)

該技術(shù)的關(guān)鍵是對畫面邊緣的檢測與處理，即選取圖像中局部亮度特別明顯的部分進行邊緣檢測。邊緣提取分三步：求出原始監(jiān)控圖像的橫向與縱向梯度；根據(jù)求出的橫向與縱向梯度得出具體的模值和幅角值；沿幅角方向求出模的最大值，獲得所需邊緣。

2.2煤堆三維立體實時測溫與控溫體系的關(guān)鍵技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人們可以利用紅外傳感器測量煤堆表面的溫度，通過無線射頻將信號傳輸給上位機，實現(xiàn)對整個煤場多點測溫的監(jiān)測與控制，并能實現(xiàn)及時報警，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對整個煤場溫度的在線監(jiān)控。該技術(shù)的關(guān)鍵是無線電通信技術(shù)，搭建監(jiān)測系統(tǒng)的硬件平臺并開發(fā)底層軟件，構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)，優(yōu)化節(jié)點定位方式。基于ZigBee的短距離無線通信方案研究，可以提供較為穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸平臺，并將溫度監(jiān)測結(jié)果上傳至用戶終端，實現(xiàn)整個煤場自動報警和實時監(jiān)控。

2.3建立大煤質(zhì)全動態(tài)分析數(shù)據(jù)庫及煤質(zhì)評價體系

煤質(zhì)分析大致可以分為元素分析和工業(yè)分析，分析對象包括發(fā)熱量、灰成分、全硫、灰熔融特性、自燃特性以及煤燃燒特性。基于大煤質(zhì)全分析數(shù)據(jù)庫，人們可以從煤的安全、效率指標、經(jīng)濟指標和環(huán)保指標等角度出發(fā)，直接引入煤質(zhì)評價體系，對單種煤與混煤進行煤質(zhì)評價研究。

2.4建立開發(fā)設(shè)備性能預測模型

在研究燃用煤種與運行條件變更對鍋爐燃燒狀況的影響時，人們應(yīng)從多個方面進行考慮，如煤的粉碎性、磨煤機內(nèi)的爆炸性、結(jié)渣性、燃燒性以及二氧化碳排放量等，建立鍋爐性能預測模型，并給出鍋爐在特定條件下的節(jié)能環(huán)保運行方案。

3燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的硬件、軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

3.1硬件體系結(jié)構(gòu)

燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)采用的是B/S結(jié)構(gòu)，而用于系統(tǒng)的服務(wù)器為HS，這種服務(wù)器對整個系統(tǒng)的安全與維護來說是非常有利的。在燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)中，數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)主要包括三大部分，即電廠服務(wù)器、系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器及客戶端。其中，電廠服務(wù)器負責獲取系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，可使相關(guān)工作人員統(tǒng)計查詢結(jié)果，優(yōu)化決策。這就實現(xiàn)了對煤場燃料管理的無縫銜接。而系統(tǒng)中的服務(wù)器與客戶端使用的框架結(jié)構(gòu)是B/S結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)后臺服務(wù)器建立了計算機程序與數(shù)據(jù)信息庫。

3.2煤場系統(tǒng)軟件功能

依據(jù)火電廠對煤場燃料管理的需求，人們對數(shù)字化智能管理系統(tǒng)進行綜合分析，可以總結(jié)出煤場數(shù)字化管理系統(tǒng)的功能。一是管理煤場的存煤時間，并直觀顯示煤場內(nèi)的存煤量。二是利用圖片顯示，合理制定取煤方案及煤場計劃。上述功能的實現(xiàn)，必須建立在安全、環(huán)保及經(jīng)濟的基礎(chǔ)之上，并需要具備有現(xiàn)代數(shù)字化配煤的特點。同時，該系統(tǒng)還能對煤場內(nèi)煤堆溫度進行檢測管理，對燃料管理人員進行統(tǒng)計等。

4燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的應(yīng)用

燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)具體應(yīng)用于火電燃料管理中，可以從系統(tǒng)的設(shè)置、工作流程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和查詢、煤場實時工況、電廠燃料工作計劃、燃料管理系統(tǒng)的目標和管理模塊的設(shè)置等方面進行科學合理的設(shè)計。

4.1系統(tǒng)設(shè)置

火電燃料管理人員需要對數(shù)字化管理系統(tǒng)的部分內(nèi)容進行設(shè)置，如具體工作內(nèi)容、軟件使用權(quán)限和工作便捷度等。在對煤場進行設(shè)置時，人們要考慮煤場的半徑、仰角和名稱。用戶管理是指設(shè)定數(shù)字化管理系統(tǒng)的用戶名稱和用戶密碼，部門管理是指數(shù)字化管理系統(tǒng)結(jié)合火電廠實際生產(chǎn)和運行情況，合理設(shè)置不同部門的具體工作職能，崗位管理是指設(shè)置的不同崗位和工作流程，權(quán)限設(shè)置是指根據(jù)火電燃料管理的實際情況，對不同使用者設(shè)置不同的訪問權(quán)限，確保數(shù)字化管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

4.2工作流程

工作流程的有效控制是燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)運行的關(guān)鍵，能夠為燃料提供配、燒、堆等合理決策。具體來說，主要包括購煤計劃、取煤記錄和工作提醒等內(nèi)容。例如，在火電燃料管理中，人們可以利用數(shù)字化管理系統(tǒng)，結(jié)合煤場的實際存煤和煤種摻雜情況，提出切合實際的購煤計劃，同時在購煤時要重點關(guān)注燃煤的成分、揮發(fā)分和存煤發(fā)熱量等信息。智能化配煤是利用數(shù)字化管理系統(tǒng)結(jié)合火電廠實際運行情況，自動計算最佳的配煤方案，確保配煤的合理性。

4.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計和查詢

人們可以利用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計功能，自動查詢火電廠各方面數(shù)據(jù)信息，其主要查詢盤煤、上煤等信息。此外，該系統(tǒng)還可以評價煤種摻燒情況，查詢有關(guān)報表信息。入港查詢能夠快速查詢火電廠的來煤信息，盤煤查詢能夠統(tǒng)計火電廠近一周的燃料總量。

4.4實時運行情況

火電廠可以利用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，開展生產(chǎn)管理，具體表現(xiàn)為實時監(jiān)測入爐煤、煤場三維信息以及各個機組運行情況。入爐煤監(jiān)測可以實時反映目前爐煤的煤質(zhì)和尾氣排放情況，以準確預測未來幾小時的入爐煤情況，進而為火電廠工作人員提供重要的決策依據(jù)。

4.5燃料工作計劃

為了將燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)運用于火電燃料管理中，人們要制定和完善火電廠燃料工作計劃。該計劃能夠滿足煤場可持續(xù)性運營，為實現(xiàn)高效運營，火電廠在開展燃料管理時要合理配置人力、物力等資源，成立數(shù)字化煤場管理項目小組。另外，可以聘請專家評估數(shù)字化燃料方案的具體實施效果，提升燃料管理的整體水平。基于燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，火電廠應(yīng)當在燃料管理中完善系統(tǒng)業(yè)務(wù)，包括入庫管理、煤質(zhì)管理和煤場管理，加強數(shù)字化燃料管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓，做好數(shù)字化煤場管理設(shè)備改造工作。

4.6燃料數(shù)字化管理目標

燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)是將傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)等綜合利用的結(jié)果，同時也是實現(xiàn)煤場燃料從采購到入爐等一系列全過程的一體化管理系統(tǒng)。燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)燃料從入廠到計量、采樣、化驗等環(huán)節(jié)的自動化管理，同時可以實現(xiàn)對信息流、燃料流以及燃料資金流的嚴格管控。燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)包括很多重要環(huán)節(jié)，如燃料的入場、數(shù)量的統(tǒng)計、采集樣本、制作樣本、燃料的化驗、數(shù)字化煤場、燃料入爐管理、燃料數(shù)字化集中管控系統(tǒng)、燃料管理系統(tǒng)等。火電廠燃料數(shù)字化管理未來能夠?qū)崿F(xiàn)三大目標。一是燃料全過程管理實現(xiàn)數(shù)字化管理，電廠燃料管理的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)一體化，有關(guān)燃料的各種管理數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)自動生成并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實時傳輸，使燃料的管理全過程實現(xiàn)信息化。二是燃料的價值管理實現(xiàn)數(shù)字化，能夠根燃料的數(shù)量、質(zhì)量和價格信息對燃料成本進行自動核算，確保火電廠燃料信息的準確性和真實性，從而有效提高系統(tǒng)管理效率。三是燃料控制管理實現(xiàn)數(shù)字化，能夠?qū)崟r監(jiān)控燃料流中每項工作的具體過程，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，會自動啟動報警，以提高燃料流的安全性和可靠性。

4.7火電廠燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的模塊化設(shè)計

4.7.1火電廠燃料的入場與計量管理。燃料入場管理主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)自動識別進廠車輛和列車、調(diào)度智能化、數(shù)字化燃料計量等。通常，火電廠的燃料主要靠火車和汽車運輸，管理人員只要將燃料的相關(guān)信息寫入RFID無線射頻卡中，和系統(tǒng)的原計劃信息進行對比，系統(tǒng)將自動完成進出廠車輛識別、采集煤樣和稱量等工作，并且將所有相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交痣姀S燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。火電廠稱量燃料的方式主要有軌道衡、皮帶稱、汽車衡等。無論使用哪種衡器，其都會通過RFID技術(shù)對車輛進行自動識別，同時可以將稱重的具體數(shù)據(jù)與礦源信息等自動匹配、自動上傳到燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。4.7.2樣本的采集和制作。一般情況下，火電廠使用全斷面機械采集煤樣本，利用無線射頻識別技術(shù)和相關(guān)機器視覺技術(shù)相結(jié)合的方式來實現(xiàn)自動定位采樣，這樣在燃料采樣過程中可以實現(xiàn)隨機設(shè)置多個采樣點、全程無人操作。同時，系統(tǒng)可以按照設(shè)定標準自動生成采樣方案，無人操作采樣的實現(xiàn)在一定程度上消除了人為干擾對采樣質(zhì)量的影響。全自動制樣機可以自動從取樣機中獲取煤樣，實現(xiàn)采樣、取樣的一體化。可以說，從最開始通過采樣機進行取樣、破碎，到烘干、縮分，再到樣本的封裝、編碼和RFID識別等，全過程都將實現(xiàn)無人操作。

5結(jié)語

火電廠燃料管理要充分應(yīng)用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)燃料從入場到入爐全過程的自動化和智能化。與傳統(tǒng)的燃料管理方式相比，它提升了燃料管理的效率和精度，有效降低了燃料成本核算帶來的風險，也提升了火電廠的燃料管理效率和經(jīng)濟效益。所以，在火電廠燃料管理中，應(yīng)用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)是火電廠未來發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻：

［1］姚曉明.數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)在火電廠燃料管理中的應(yīng)用分析［J］.科技與企業(yè)，2015（3）：21.

［2］雷先偉.數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)在火電廠燃料管理中的應(yīng)用分析［J］.大科技，2015（8）：91-92.

作者:蘇宏剛 單位:國家能源集團山西魯晉王曲發(fā)電有限責任公司