智能燃料入厂验收系统管理及优化措施研究

卢达

摘要：火力发电厂燃料成本占发电总成本比重较大，做好燃料入厂重量与质量验收工作，将有效降低燃料成本。本文根据火力发电厂智能燃料入厂验收系统实际运行情况，分析探讨入厂验收系统在运行中出现的实际问题，并分析研究合理的解决方案。

关键词：火力发电厂；智能燃料；入厂验收；计量；采样；制样；化验；

1 引言

火力发电是我国最主要的发电方式，主要利用煤炭作为燃料生产电能。据统计，燃料成本占到火力发电厂生产成本的70%～80%[1]。随着煤炭资源越来越紧张，煤炭价格持续上涨，火力发电厂的生产经营压力越来越大，燃料成本的降低将有效提高企业的盈利能力，确保企业可持续发展。

随着火力发电厂智能燃料系统的使用，有力的促进了燃料管理工作的智能化、专业化、信息化水平，燃料数据的全流程、痕迹管理，避免了人为因素的干扰，不断深挖燃料潜能，降低燃料成本。燃料管理工作由粗放式管理逐步迈入精细化、信息化管理。燃料的入厂重量和质量验收工作起到承前启后的作用，向前为燃料采购提供合理的采购方案，向后为配煤掺烧提供合理的掺烧方案，有效地提高燃料的采购、验收、掺烧等工作管理水平。

入厂验收系统主要包括重量验收和质量验收两部分，可划分为计量、采样、制样、化验四个模块，四个模块的有机结合确保了燃料的重量数据与质量数据的准确性，确保火力发电企业不发生亏吨亏卡现象，避免出现经营性风险与廉洁性风险。

2 计量模块研究分析

计量模块属于无人值守、自动称量，依靠IC卡识别车辆信息、自动计量，数据直接、实时上传至智能燃料系统。计量模块主要包括电子称量衡器、IC制卡、射频识别、车号识别比对、视频抓拍与监控、语音提示、LED屏提示、道闸、红外线对射防砸等设备。

整个计量工作属于无人值守、有人监督状态，电子称量流程规范化、标准化，提高车辆计重效率和准确性，避免了人工操作出现的错误和误差，避免人为干预计量数据[2]，防止计量数据出现作弊。

2.1 计量模块运行现状

车辆进入厂区后，司机持发货单到制卡室办理IC卡，由制卡人员手工输入车牌号、毛重、皮重、车辆尺寸等信息，匹配相应的来煤计划与供应商，完成车辆信息的录入工作。车辆驶入计量区域，射频识别装置读取IC卡信息，抬起道闸，车辆上衡，系统自动监测计量称重完毕，语音及LED显示屏提示该车辆允许驶离地衡，数据传至只能燃料系统，自动完成计量工作。

2.2 计量模块存在问题

（1）制卡、回卡工作需要通过人工办理，每班须两名工作人员，造成人力资源的浪费。

（2）手动录入车辆信息，易造成信息录入错误，录入时间长，导致车辆入厂等候时间长、车辆积压严重，厂区门口道路出现堵车现象，影响企业社会形象。

（3）人工制卡导致供应商信息泄漏，容易发生人员违规违纪现象。

（4）IC卡片识别效率差、信号接收装置故障率高，导致重复多次刷卡、刷卡识别过程浪费较多时间，制约车辆计量及采样、接卸时间。

（5）IC卡属于易耗品，日常使用中需要定期更换，造成一定的经济损失。

2.3 计量模块优化措施

（1）将车辆IC卡射频识别系统改造为车号自动识别系统，通过自动监测、识别车牌号，与智能燃料系统内车辆信息自动匹配，取消人工制卡环节，减轻人员工作量，避免人为干预。

（2）车辆入厂后自动识别车号入厂、无需等待，提高了车辆入厂效率，有效避免了车辆积压现象。

（3）开通车辆信息批量导入功能，避免逐车手工输入信息，提高了数据的准确性，同时也利于车辆的合理调运。

（4）开通应急处理模块，当系统故障时，可以手动输入车牌号，与智能燃料系统内车辆信息自动匹配，避免车辆无法过衡。

（5）取消IC卡射频识别系统后，现场设备明显简化，检修维护工作量降低，无需购买IC卡，减少物资采购费用。

3 采样模块研究分析

煤的形成过程极为复杂，由死亡的植物枝叶和根茎经过复杂的物理、化学等作用转变而成的，同时开采中煤炭破碎后颗粒度不均匀，导致其物理、化学性质差异很大。在煤炭品质验收过程中，采样部分对煤炭品质验收结果的影响最大，几乎达到80%[3]，由此可见，采取有代表性的煤样将是煤质验收中最为关键的环节。在煤炭采样过程中，为了采取具有代表性的煤样，除了必须遵循采样相关的国家标准、行业标准与制度外，还应考虑实际中存在的客观因素与主观因素的影响[4]，综合考虑，方可确保所采煤样代表整批煤炭的真实情况。

汽车煤机械采样装置主要包括机械部分和控制软件两部分，包括螺旋钻采样头、破碎机、一/二级皮带、斗提机、缩分器、集样器、除铁器、控制系统等设备。机械采样装置可以实现随机布点、全深度采样等功能，采样代表性高，但是仍存在采样死区，易发生不法供应商在底部、拉紧等部位掺假行为。

3.1 采样模块运行现状

车辆进入机采区域后，通过IC卡识别车辆信息，机械采样装置接收智能燃料采样方案（包含采样位置和点数），采样头按要求行至采样位置进行采样，采样完毕后进行初级破损、缩分，落入集样桶内，通过扫描设备二维码，自动匹配合样桶，完成同一批次煤样的合样工作，全程避免煤样集样操作错误。车厢平均分成

18个面积相等的采样区域，根据采样方案设置采样点数、区域，随机采点、全深度采点，确保采样的准确性。

3.2 采样模块存在问题

（1）子样称重装置布置在集样器上部，该装置处易发生粘煤、卡涩堵煤现象，无法确保所称煤样全部进入集样桶，导致系统子样重量与实际子样重量不一致。

（2）采样方案设置不合理，仅简单根据车辆载煤重量进行采样点数的分配，未考虑车型对采样深度、采样量造成的影响。

（3）车辆定位系统不精确，导致实际采样区域与采样方案布置区域存在较大偏差。

（4）控制软件为机采厂家提供，与智能燃料系统兼容性差，智能燃料系统下达指令执行不到位，采样机实际采样信息反馈不准确。

（5）采样头接料仓设计偏小、型式不合理，造成接料仓内煤样积压堵煤，煤样卸样不流畅，粘煤混样现象时有发生。

（6）设备落煤管、一二级皮带、破碎机等撒煤、堵煤、粘煤严重，易发生煤样混样现象。

（7）机采设备对车厢底部、拉紧处采样效果差，使车厢底部、拉紧位置成为采样死区，给不法供煤商提供可乘机会。

（8）缩分器旋转采样部位磨损严重，无法采集二级皮带煤流底部煤样。

（9）采样过程中扫描、定位、采样头移动、缩分、破碎、弃样等各个流程设置不合理，采样时间偏长，降低采样效率。

（10）采样头触底保护可靠性差，易造成厢底损坏或上部行车损坏。

3.3 采样模块优化措施

（1）子样称重装置应布置在集样器底部，确保称量准确，子样称重装置不与煤样发生接触，避免子样称重装置堵煤造成煤样混杂。

（2）优化采样方案的精确性算法，根据车辆净重，与缩分系统联锁，按照一定的重量比例进行采样缩分间隔的自动调整，可有效避免大小车、高低车现象。

（3）更换车辆定位方式，采取激光、红外等多种方式进行车厢尺寸及高低的定位，准确扫描车厢位置，确保车厢分区准确，采样点位执行准确。

（4）由智能燃料软件开发方对采样设备控制软件进行更换，覆盖原设备PLC控制系统，确保智能燃料系统下达的指令100%执行。

（5）更换接料仓型式及大小，避免出现粘煤堵煤现象。

（6）对采样头触底保护传感器安装位置、高度、报警值等进行试验优化，提高触底保护的真实可靠性。

（7）加强设备维护检查，分析堵煤粘煤原因，通过维护或设备的更换，彻底消除堵煤积煤现象，消除煤样混杂现象。

（8）修改采样、破碎、缩分等流程工作顺序、时间间隔，降低采样时间，提高采样效率。

（9）研究汽车煤人工定点定量采样方案，根据不同车型卸煤后形成的煤堆形状制定不同的采样方案，确保采样点可以涵盖车厢上、中、下部、拉紧等位置，减少随意采点形成的煤样误差。

4 制样模块研究分析

煤炭制样的目的是通过破碎、混合、缩分、过筛、研磨、空气干燥等环节将采集的煤样制备成可用于煤炭化验分析的煤样[5]。在煤炭品质验收过程中，制样部分对煤炭品质验收结果的影响较大，达到16%[3]。

制样设备主要包括颚式破碎机、锤式破碎机、联合制样机、磨样机、破碎机、缩分器、标准筛、烘箱、十字分隔板、刮板、标准铲等设备。

4.1 制样模块运行现状

当机采煤样或人工煤样到达制样室后，由采样人员、制样人员共同进行煤样的交接，通过扫描二维码，在智能燃料入厂验收系统完成煤样的交接登记，按照系统给定的制样方案依次完成制样的各个步骤，最终到达具备煤炭化验分析的样品，送至化验室进行分析化验。

4.2 制样模块存在问题

（1）制样破碎设备磨损严重，破碎粒度达不到要求，影响制样设备精密度。

（2）制样设备后期投入少、长时间未更换，制样效率大大降低，样品的代表性得不到保障[6]。

（3）来煤矿点较多、样品数量较多，制样工作紧张，导致制样工作无法精细化操作，存在一定的制样误差。

（4）制样设备每年校验一次，日常的水分散失、精密度校验等频次偏少，不利于监测设备工作状态。

（5）制样工作内容增加，设备增多，导致设备空间布局不合理，工作环境恶劣，影响工作效率和准确性。

4.3 制样量模块优化措施

（1）加强设备日常维护检查，及时更换磨损件，确保设备精密度不降低。

（2）加强设备后期投入，及时更换先进设备，提高煤样制备的代表性。

（3）合理控制来煤矿点，避免煤样品种过多，使制样人员及设备超负荷运行，导致煤样偏差变大。

（4）加强日常设备的校验工作，及时发现设备偏差情况。

（5）合理增大制样工作空间，满足工作需求。

5 化验模块研究分析

在煤炭品质验收过程中，化验部分对煤炭品质验收结果的影响较大，达到4%[3]。影响虽小，但我们不容煤炭化验忽视，因为化验结果是煤炭结算的最终依据[7]。

化验设备主要包括全水分仪、测硫仪、热量仪、工业分析仪、测氢仪、灰融仪、鼓风干燥箱、智能马弗炉、天平等设备。

5.1 化验模块运行现状

现煤化验室全水分仪、天平、水分仪、测硫仪、热量仪、工业分析仪、测氢仪、灰融仪等设备均已接入智能燃料系统，样品的重量、化验数据等实时传入智能燃料，数据全流程可跟踪，随时可分析数据的准确性、是否存在异常，是否存在人为干预等，同时入厂化验结果与入炉化验结果、机组燃烧运行情况等进行对比，进一步验证入厂煤炭品质是否验收到位。

5.2 化验模块存在问题

（1）设备使用年限偏长，故障率较高，频繁发生实验中仪器故障现象，导致试验失败，实验数据延迟上报，人员加班现象。

（2）天平、工业分析、测氢仪等属于不同厂家，与智能燃料系统兼容性较差、数据传输产生异常。

（3）数据通过数据库进行中转传输，易发生数据库修改现象。

（4）室内空气对流、温度湿度控制不佳，影响精密仪器的稳定性和精密度。

（5）仪器未更新换代，仪器精密度不佳。

5.3 化验模块优化措施

（1）加强设备日常维护检查，及时更换磨损件、传感器，确保设备精密度不降低。

（2）完善数据接口方式，提高数据兼容性，确保数据直接、实时传输至智能燃料系统，避免中转传输。

（3）规范数据库使用，采取技术措施防止数据库修改；完善数据修改审批制度，数据修改流程痕迹管理，避免随意人为修改。

（4）优化各实验室通风系统，确保温度、湿度稳定，避免出现异常温度、湿度变化。。

（5）加强设备后期投入，及时更换先进设备，提高化验设备的精密度。

6 总结

通过对智能燃料入厂验收系统在运用中产生的问题分析，合理制定整改措施，逐步通过逻辑优化调整及技术改造、设备更换等，消除验收系统存在的隐患问题，再依靠完善的燃料制度、有效地监督体系、良好的廉洁教育、信息的透明公开、智能化的应用，确保公平公正做好煤炭入厂验收工作，杜绝出现异常煤质入厂，杜绝出现人员违纪违法现象。

总之，做好燃料入厂验收工作有助于火力发电厂降低燃料成本，提高企业盈利能力和竞争力。

参考文献：

[1]王小虎，数字化燃料管理系统技术研究[J]，南方能源建设，2017（1）:53-56.

[2]吴娜，周航，电子汽车衡无人值守自动称重管理系统[J]，衡器，2013（9）:46-49.

[3]韩建辉，钱锋，关于煤炭采样方式及问题的探讨[J]，山东化工，2019（22）:117-119.

[4]张雄，如何保证煤炭人工采样的代表性[J]，煤炭技术，2015（1）:341-343.

[5]朱小勇，张员根，煤炭采样制样常见的问题及解决策略[J]，2017（16）:72-74.

[6]尚英莲，关于煤炭企业采制化管理的分析探讨[J]，2016（6）：209-210.

[7]樊丽华，刘 炜，谈如何控制煤化验数据的准确性[J]，2012（4）：97-98.

[8]王艳阳，刘旺强，阳城电厂汽车衡无人值守系统简析[J]，中国计量，2011（5）:107-108.