数字化煤场 建设方案
武汉博晟信息科技有限公司
2013年12月
1.1 数字化煤场 1.1.1
智能化煤场管理
智能化煤场管理以煤场信息实时掌握为目标，通过定位技术、无线射频技术、数据叠加等技术从斗轮机、皮带秤、原煤仓等设备直接或间接实时采集数据,以三维数字化煤场方式展示煤场进出煤状态，同时嵌入实时煤场视频监控画面,煤场管理人员、输煤运行人员、发电运行人员能够及时掌握煤场的动态存贮情况，为配煤掺烧提供准确及时的现场燃煤信息,锅炉燃烧人员能够提前掌握目前锅炉原煤仓中的煤量、煤质，以便于及时根据机组负荷以及锅炉燃烧情况提前调整燃烧方式，从而达到安全、经济地燃烧，降低发电煤耗.
煤场导航如下：
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1.1.1.1 煤场信息
(1)煤场信息
通过本模块，用户可以查看电厂煤场信息.
煤场信息包括:煤场编码、煤场名称、顺序号、备注、煤场类型、煤场长度、
煤场宽度、煤场底部标高、煤场容量、存煤数量.
参考界面如下：
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(2)煤场分区
根据工作需要将电厂现有煤场按照不同煤质划分为若干区域，作为煤场管理其他环节对煤场具体部位精确定位的基础。
根据电厂煤场中实际煤的分布情况，在系统中动态建立煤场和煤块，模拟实际煤场中燃煤的进出情况，方便用户查询统计以及动态显示煤场信息.
根据煤场中现煤指标,系统给出最优建议堆放意见，最大限度地减少燃煤在存储过程中的损耗,从而降低燃料成本。
1.1.1.2 数字化煤场管理
将煤场所有的信息和过程数据用3D模型展现出来,用户可以通过系统实时和直观了解到煤场的存煤情况,存煤煤种、煤质，煤场的堆放情况，安全预警等.同时可通过相关模块实现来煤登记,堆料安排，取料安排，取料记录，煤场修正等功能.
3D煤场的进、出煤场燃煤量数据通过皮带秤采集并自动导入系统,煤场里面煤质信息通过接口由燃料管理系统获得，通过加权平均计算出煤场煤质的综合信息.
系统将煤场各部分信息完整信息进行展示,动态显示各个煤场中各块、各层燃煤信息,其中包括燃煤储存指标、煤质构成、燃煤在煤场中的分布、煤场温度等情况，用图形直观的表示出来,方便用户随时了解燃煤使用情况，为燃煤采购提供采购依据.
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主要内容包括：
（1）燃煤储存指标
储煤场最小容量应满足全部机组最大负荷运行一定天数（可设定）天以上的用煤量。一般情况下,按机组满负荷运行测算，煤炭库存在预定天数以上用煤量为正常库存煤量，需用煤量为库存警戒线。
（2）储存管理
系统对于存取煤历史进行记录，实时展现。
燃煤储存应按“烧旧存新、合理掺配”的原则进行煤种分类分堆的存放，根据机组生产情况、煤场设施、面积大小等在合理组织调配燃煤的情况下,科学组织燃煤的堆存或燃用。
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（3)存煤结构
根据电厂需要,在每月月底进行煤场盘点,系统根据盘点情况记录盘点及收耗存统计分析进行煤种、发站、供煤单位分析,煤场煤质统计,并以图形形式直观展示出来。
（4）存煤图
存煤图则是根据系统的数据采集结果实时跟踪变化的，燃料管理人员更能清
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晰明了的了解煤场存煤情况.
1.1.1.3 堆取煤管理
系统取自输煤系统与斗轮机定位系统数据形成读堆取煤信息，取得数据主要包括:堆煤时间、堆煤量、取煤时间、取煤量、剩余煤量、入厂煤批次号、煤堆编码等。数据及来源主要包括：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
监控示意图：
数据 出煤场煤质 出煤场煤量 出入厂煤量 入筒仓煤量 堆取煤位置（斗轮机定位) 犁煤器 三通挡板 叶轮给煤机 环式给煤机 皮带给煤机 皮带采样机 皮带机 备注 标准化验室系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 数量基于现场输煤系统 6
1.1.1.4 煤场测温记录
根据煤场分区，每月定时对煤场各区域进行实测煤堆温度，维护测温记录.如果其他系统对煤场温度进行了测量，可以直接从相关系统读取数据，如巡点检系统中.
1.1.1.5 煤场盘点记录
利用激光盘煤仪，快速测量煤堆上特征的三维数据,并自动记录其空间坐标，然后，将测量数据传到系统中，采用数字内插技术拟合煤堆表面形状，从而求出整个煤场的存煤体积，计算燃煤吨数和人工盘煤相比，可以提高火电厂煤场储煤量检测的精度,降低盘煤时间和费用,以便于电厂进行成本核算、经济效益评估和科学管理，为提高火电厂煤场管理水平、降低消耗提供技术保证.
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1.1.1.6 斗轮机运行监控系统
斗轮机运行监控系统以无线信号收发器、无线基站组和无线局域网为手段，基于斗轮机行走编码器、俯仰编码器、回转编码器及工作站信息对于斗轮机运行情况进行监控，包括斗轮机运行轨迹、运行状态等都能远程纳入监控，实时地计算出某煤场的存煤量并方反映堆取煤的过程。
(1）斗轮机调度记录
对每值斗轮机的调度记录进行维护，对应时间段内应取煤地理位置记录到系
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统中,可通过曲线监视斗轮机运行情况，对于未按调度记录进行运作的时段系统用红色轨迹标记工作区间并给出提示，对于执行偏差进行示警，及时处置并调整。
(2）斗轮机运行曲线
系统以曲线图的方式展示斗轮机在最近时间对应区域内运行的轨迹,管理人员可查询每台斗轮机在特定时间段内的取煤点曲线，可查询到曲线对应的明细数据表。
（3）斗轮机运行分析
将每值要求上煤数量、质量与斗轮机运行取煤进行对比，以调度执行对比曲线图进行展示，每日形成斗轮机执行概况发值班管理人员，对于未按调度计划执行得时段系统将红色轨迹显示，提醒管理人员。
(4)斗轮机异常报警
系统自动比较斗轮机取煤量与取煤位置数据,偏差超过预设范围,系统向值班人员及调度人员发送预警信息.
记录将自动汇总到异常报告模块,每天定时生成异常报表,通过腾讯通发送至指定人员.
1.1.1.7 翻车运行记录
记录每值翻车机运行情况,翻车机运行记录以列表方式展现，信息包括翻车机系统检查（重车调车部分、翻车机本体、抑尘装置、牵车部分等)、翻车机系统值班记录表（包括接班存重车数、本班到重车数、交班存重车数、接班存重车数、本班排空数、交班存空车数、当班记录明细等)。
1.1.1.8 燃料运行管理
实现对燃料运行日志管理，包括燃料运行日志、批次煤车压停日志、油区运行日志，具体如下:
（1） 燃料运行日志:记录燃料运行值班主要情况，包括上煤情况、设备交班
情况、与值班记事；
（2） 批次煤车压停日志：记录来煤煤车压停、交班、采样、卸车主要信息; （3） 油区运行日志：实现油区运行情况记录，包括燃油情况、运行记事;
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（4） 运行工作指令：对运行部分下达的燃料运行调度指令进行管理。
1.1.1.9 设备工况监视
不同煤种进入到不同原煤仓以后，系统能对煤仓内煤种进行实时跟踪，当煤仓中存在多种煤种时，对煤种间的分界面进行监测，在煤种发生改变时提示运行人员注意;同时，当煤位偏低或偏高时，提醒燃料运行人员;系统时刻监视当前的制粉系统运行状况和锅炉燃烧及排放情况,在预定的优化目标下对制粉系统和燃烧器运行做出优化调整，保证锅炉处于最佳的运行状态。
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1.1.1.10 实时筒仓监视
系统根据皮带秤与筒仓犁煤器、给煤机信号,将筒仓煤仓的存煤状态实时的反应到页面中,包括各仓中每种上煤的剩余煤量(上煤量-耗用煤量），煤仓中的煤质(热值、挥发分、硫分）和单价情况,以及不同煤质的煤在给煤机不同出力下可以耗用的时间(小时）。需要根据上煤和耗用量以及筒仓形状计算出每种煤相对应的高度,在页面上画出来。并在页面中同时将掺配方案中制定的上煤方案用虚拟上煤的方式展现，包括煤质和单价以及预计耗用时间。
1.1.2
智能配煤掺烧管理
以锅炉设计参数、来煤信息、发电计划、负荷分布、煤场库存、历史掺配评价、设备运行工况等因素为基础生成最经济、最环保、综合最优的掺配方案.
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设置或选择配煤目标（约束条件）单煤化验数据执行配比优化计算配比优化决策模型否是否有解？是原始配方推荐表调整约束条件对原始配方执行5%自动调整对配方进行手动调整推荐实用配方表实用配方
1.1.2.1 智能掺配管理
系统提供默认的配煤特性目标,也可以由用户根据锅炉燃烧特性，对配煤的煤质特性,包括发热量、挥发分、硫分、水分、灰分、灰熔融性、灰成分的范围以及配煤结渣特性、着火特性、燃尽特性和排放特性等进行设置。
用户可以建立典型负荷的配煤煤质特性需求表。在需要进行配煤计算时,直接选择相应的负荷，就能自动调用该负荷下的煤质特性参数作为优化目标。
(1) 负荷计划管理
负荷计划电量数据来源有两种: 1)通过Excel导入数据；
2）从网调数据采集接口获取数据。
每天采集网调下发计划电量，并以接口方式导入到系统。对电厂机组每日的发电计划进行登记,导入数据后生成日负荷曲线,指导配煤掺烧。
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(2) 模拟掺配计算
系统提供两种优化算法供选择：线性关系和非线性关系。用户可以选择任意一种进行计算,也可以同时选择两种进行比对计算。
经过掺烧经验所得，热值、挥发分、硫分基本成线性关系,可采用线性计算。 灰熔点不存在线性相关性，采用模糊数学或人工神经网络法求解. (3) 掺配操作指导
可以通过设定目标值,自动在煤场中寻找掺配列表。 可以通过指定掺配单燃煤，系统帮助分析，掺配混煤指标。 (4) 经济掺配计算
系统提供神经网络算法等多种最优方案求解的算法模型，主要有:最经济方案、最环保方案、综合最优方案。以设定的目标为优化方向,在保证锅炉稳定燃烧的前提下,进行配比计算.对求解得到的优化掺配结果，按原则（成本、环保、综合）进行排序.用户可以在自动计算所得到的原始配方的基础上，自动执行5％调整（也可以设定为其它的调整比例）。用户可以手工调整原始配方或执行5%调整后得到的各煤种的掺配数量，重新进行计算与比较，得到实用配方.
模拟掺配计算：线性算法如下图
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根据配煤方案从煤场中选择燃煤如下图：
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可以通过指定掺配单燃煤,系统帮助分析,掺配混煤指标，并且形成上煤指令单
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(5) 掺烧方案分析
确定配煤的比例后，能够自动对配比煤的各种参数进行计算,并利用系统提供的模型，对锅炉燃料稳定性的影响、对各煤种可烧时间等进行分析。用户也可以手工输入各种掺配方案，计算出配比煤的煤质参数及其可烧时间分析.
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(6) 掺烧经验表
利用系统提供的优化配比算法，计算出各典型工况下的掺配比例，从而建立机组在各个典型工况下的单煤的典型配比表。企业在进行配煤作业时，可以根据电厂存煤实际情况和预期工况，直接选择相应的配比表中的配比方案进行掺配。
(7) 掺烧历史记录
系统会自动通过跟踪燃煤掺配前单煤的各项指标,掺配后混煤的指标,以及锅炉运行情况，系统分析数据，建立掺配模型和燃煤掺配历史数据库,根据掺配历史数据优化神经网络模型，更加精确指导发电企业燃料掺配，从而为后续掺配方案提供参考。可以与燃料管理系统实现接口.
(8) 值长试烧记录
值长试烧记录，主要对新矿来煤，新煤种，或者是新配比例煤种，入炉燃烧情况的电子记录台帐。把新煤种进行试烧后，记录制粉系统、火焰稳定性，是否结焦情况等情况，本台帐既是一个燃料管理部门和发电部之间信息沟通的工具，也可作为配煤掺烧很重要技术参考和分析资料。
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1.1.2.2 煤场堆取料方案管理
(1) 配煤方案管理
当操作站发出配煤指令时，系统服务器能开启系统软件进行优化配比计算，软件从系统数据库里调用所需数据进行计算，同时，系统数据库通过数据采集接口从SIS系统获得实时数据，经过计算后将优化配煤结果分别以数据、图表等形式显示在界面上.在煤场当前存煤煤质差异不大时，系统将首先提示进行煤场配煤，根据存煤位置选择合适的煤种，给出配煤比例，及给煤机的转速比,并向煤场运行人员发出配煤指令及上煤指令；当煤场当前存煤的煤质差异较大时，系统将建议进行煤仓配煤，即分磨掺烧，系统智能计算给出配煤比例，及每个仓的上煤煤种,并向煤场运行人员发出上煤指令。此外，配煤人员可人工设定配煤模式，即选择煤场配煤(叶轮给煤机配煤）或者煤仓配煤（分磨掺烧）。
(2) 取料方案管理
系统发现新的上煤指令以后，系统根据实时存煤情况，计算出合理的取料方案，取料方案将具体到采用何种取料设备(包括斗轮机和给煤机）、煤种的详细取料位置(存放煤场,多少米到多少米）。系统将取料方案提交给燃料运行人员，燃料运行根据系统自动取料决策或人工设定的取料决策进行上煤。
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(3) 购煤建议
综合煤场存煤状况和煤种的掺烧状况，给出购煤建议，主要关注燃煤的存放时间、硫分、发热量、挥发分和成本.
1.1.2.3 原煤仓动态监控
通过读取煤位、上煤煤种、给煤机给煤量、犁煤器状态等信息，实时跟踪监测进入煤仓的煤种,对煤质、煤位等信息，在线计算煤仓中当前煤种的煤量可以维持燃烧的时间，在更换煤种或者仓烧空之前给出提示，并为给煤机优化提供基础。
（1)实时煤仓信息
将各原煤仓的存煤状态实时的反应到页面中，包括各原煤仓中每种上煤的剩余煤量（上煤量—耗用煤量），煤仓中的煤质(热值、挥发分、硫分）和单价情况,以及不同煤质的煤在给煤机特定功率下可以耗用的时间（小时）。需要根据上煤和耗用量以及原煤仓形状计算出每种煤相对应的高度，在页面上画出来。并在页面中同时将掺配方案中制定的上煤方案用虚拟上煤的方式展现，包括煤质和单价以及预计耗用时间.
(2）煤种变化提醒
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不同煤种进入到不同原煤仓以后,系统能对煤仓内煤种进行实时跟踪，当煤仓中存在多种煤种时,对煤种间的分界面进行监测，在煤种发生改变时提示运行人员注意。
(3）入炉煤按日煤质波动图
根据每日消耗煤量、煤质，生成煤量、煤质波动曲线图,该图可以和发电量对比，即可得出正平衡标准煤耗率波动曲线.
（4）入厂入炉热值差分析
每月出具入厂、入炉热值差水分差对比分析月报,分析月报以折线图与数据表相结合方式展现，系统每月定时生成热值分析报表.
（5） 入炉煤价
根据耗煤记录对于入炉煤价进行统计与分析：
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2 系统接口
必选设备及施工
序号 项目 1 1.1 1。2 1。3 2 2。1 2。2 2.3 3 3。1 硬件服务器 服务器 数据库 操作系统 温湿测量装置 温度测量装置 湿度测量装置 施工及辅材 斗轮机定位装置 斗轮机实时动态方案一 温度测量 湿度测量 10 取编码器数值 IBM3850 Oracle 10G WinServer 2008 规格 备注 3.1.1 斗轮机位移编码器 3。1。2 斗轮机回转编码器 3。1。3 斗轮机府仰编码器 3。1。4 斗轮机工控机 3。1.5 状态监控程序 3。1。6 接口 3。1。7 施工及辅材 3.2 斗轮机实时动态方案二 3。2.1 斗轮机位移编码器 3.2.2 斗轮机回转编码器 3。2。3 斗轮机府仰编码器 编码器数据若准确，可以直接接口读取 编码器数据若准确，可以直接接口读取 编码器数据若准确,可以直接接口读取 研华工控机 驻留工控机 改造编码器 接近开关2+轴承2+信号线2 接近开关2+限位开关4+信号线 超声波传感器2+进口IKO杆端关节轴承PHS16LA 2 MOXA I/O E1242 MOXA I/O E1210 研华工控机 驻留工控机 AWK-4121—EU—T 无线AP AWK—4121-EU-T 3。2.4 三编码器信号取值 3。2。5 斗轮机工控机 3。2。6 状态监控程序 3。2。7 接口 3.2。8 施工及辅材 4 4。1 4.2 4.3 无线网络 斗轮机A无线客户端（发送端） 厂网接收端 施工及辅材
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