三維數(shù)字化管理系統(tǒng)圓形煤場應(yīng)用實踐

張海洋，臧杰

(華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261441)

三維數(shù)字化管理系統(tǒng)圓形煤場應(yīng)用實踐

張海洋，臧杰

(華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261441)

煤場管理是電廠燃料管理的重要環(huán)節(jié)，介紹了三維數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)在華電萊州發(fā)電有限公司圓形煤場的應(yīng)用推廣情況，論述了系統(tǒng)的主要功能和特點。該系統(tǒng)的建設(shè)能提升煤場的精益化管理水平，實現(xiàn)煤場燃料信息的數(shù)字化管理，對煤場的庫存盤點、摻配摻燒、采購建議、防自燃等工作提升都有積極的促進作用。

三維數(shù)字化管理系統(tǒng)；圓形煤場；精益化管理；煤場管理；燃料管理

0 引言

華電萊州發(fā)電有限公司(以下簡稱萊州公司)一期2臺百萬千瓦機組配套建設(shè)了2個圓形煤場，直徑120 m，煤場擋煤墻凈高度17 m，儲煤量共36萬t，足可供應(yīng)全廠20 d所用。投產(chǎn)后，針對圓形煤場堆存煤面積小、摻配摻燒難度大、煤場管理粗放等問題，開展了三維數(shù)字化煤場項目試點建設(shè)。項目采用高精度傳感器和計算機軟件技術(shù)，三維展現(xiàn)儲料分布的位置、形態(tài)及煤質(zhì)信息，為煤場管理提供了真實、高效、全方位的數(shù)據(jù)信息，并在此基礎(chǔ)上基于萊州公司的生產(chǎn)管理要求，開發(fā)試用智能摻配、科學(xué)采購等指導(dǎo)功能模塊，將煤場精細化管理提升到一個新的臺階[1]。

1 系統(tǒng)布置

三維數(shù)字化煤場試點項目搭建全時三維煤場測量系統(tǒng)和堆取料機定姿定位系統(tǒng)，實現(xiàn)全天候、高精度的煤場形態(tài)和堆取料機姿態(tài)位置信息采集，并通過組建的千兆光纖局域網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)實時傳輸回集控中心中央控制站，完成數(shù)據(jù)的計算、分析及應(yīng)用。

全時三維煤場測量系統(tǒng)采用3臺安裝在圓形煤場頂部檢修棧道上的三維激光掃描儀，全天候自動掃描煤場儲煤形態(tài)并構(gòu)建三維模型，計算煤場內(nèi)的儲煤量。

堆取料機定姿定位系統(tǒng)，包括堆料臂的俯仰、回轉(zhuǎn)裝置，刮板機的俯仰、回轉(zhuǎn)裝置，保證堆取料作業(yè)時的精確定位。

中央控制站布置在輸煤程控室，配置服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、計算管理軟件和接口軟件，對采集的煤場形態(tài)數(shù)據(jù)和堆取料機定姿定位數(shù)據(jù)進行匯總、處理，同時與已有的燃料信息管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，最終以虛擬三維和多維度數(shù)據(jù)標簽的形式展現(xiàn)煤場動態(tài)的量、質(zhì)、價、位、形信息。

2 實現(xiàn)功能

2.1 三維數(shù)據(jù)采集及存煤量計算

通過3臺盤煤儀掃描煤場形狀并構(gòu)建三維模型，計算出煤場內(nèi)的儲煤量，并自動根據(jù)煤場作業(yè)導(dǎo)致的形態(tài)變化掃描后更新三維模型，得到不同煤種、不同時間來煤的精確存儲位置和存量。以往采用Excel軟件編制的煤場動態(tài)管理示意圖，只能大致描述圓形煤場內(nèi)堆煤的煤種信息和存煤位置，并估算存煤重量，準確度差，且所有工作必須手工輸入，在每次存煤和上煤后都要進行更新，工作量大。采用三維數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)后，在每次堆取料后，系統(tǒng)自動進行盤煤，對煤場存煤數(shù)據(jù)進行更新并顯示在系統(tǒng)中，較以往手工繪圖更精準高效。

2.2 堆取料作業(yè)范圍計算

根據(jù)煤場的實際儲煤分布及摻配用煤要求，自動計算出堆取料機取料作業(yè)范圍，并通過直觀的圖形信息展現(xiàn)給運行人員，提高上煤煤種的精確度，避免摻配取煤出現(xiàn)較大誤差。

2.3 煤場儲煤量變化實時監(jiān)測

生產(chǎn)過程中，煤場的卸煤、上煤、轉(zhuǎn)場等操作影響煤場儲煤量及儲煤分布變化，數(shù)字化煤場系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測煤場形態(tài)及儲量變化。

2.4 燃煤數(shù)據(jù)歷史可溯

某一批次燃煤進廠時，系統(tǒng)可精確知道該批次來煤的具體堆放位置、堆放形態(tài)及質(zhì)量。在持續(xù)的生產(chǎn)過程中，該批次燃煤的使用情況根據(jù)三維形態(tài)實際變化詳細記錄，當(dāng)出現(xiàn)虧噸情況時可查詢某一批次來煤在廠內(nèi)的實際使用情況，真正實現(xiàn)全生命周期精細化管理。

2.5 堆取料指導(dǎo)

使用人員根據(jù)當(dāng)前煤場分布情況、生產(chǎn)負荷需求、配煤摻燒方案制定出堆取料方案后，輸入精確的堆取料位置，系統(tǒng)將該數(shù)據(jù)發(fā)送至位置控制終端，運行人員按照系統(tǒng)提示的堆取料范圍進行相關(guān)操作，同時系統(tǒng)記錄下該操作執(zhí)行時間，用于同步匹配三維掃描數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精確的堆取料操作及操作后的圖形更新。

2.6 摻配和采購指導(dǎo)

煤場的科學(xué)規(guī)劃存儲為復(fù)雜煤源儲存管理提供了新的思路，結(jié)合三維煤場動態(tài)測控系統(tǒng)實時測量的儲量數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)的煤質(zhì)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了不同煤種儲存量的實時反饋，有效縮短了生產(chǎn)用煤采購計劃周期，降低了安全用煤儲存時間，減少了存煤熱值損耗。另一方面，智能摻配模塊提出了滿足萊州公司鍋爐燃燒特性及發(fā)電負荷所需的精確摻配方案，對所需煤種燃燒特性有了更全面的評估，為科學(xué)采購提供了煤種選擇的依據(jù)。

3 系統(tǒng)優(yōu)點

經(jīng)過一段時間的試用總結(jié)，該套系統(tǒng)主要的優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 煤場盤煤管理工作

3.1.1 使用前

(1)月度頻率盤煤。(2)單個煤場盤煤耗時3 h。(3)受堆取料機機械限位，每個煤場有30°的盤存盲區(qū)。(4)依靠堆取料機盤煤，影響設(shè)備使用效率，盤煤時不能工作。(5)煤場盤存結(jié)果只有形態(tài)和體積數(shù)據(jù)，沒有關(guān)聯(lián)性。

3.1.2 使用后

(1)周期性或堆取料作業(yè)完成后進行煤場測量。(2)每個煤場測量計算時間5 min。(3)無測量盲區(qū)。(4)不依靠堆取料機進行盤煤，煤場作業(yè)過程中可以進行掃描。(5)提供煤場過程數(shù)據(jù)，形態(tài)、體積、關(guān)聯(lián)的相關(guān)屬性直觀展現(xiàn)。

3.2 煤場摻配管理工作

3.2.1 使用前

(1)定時人工繪制煤場儲煤分布圖。(2)人工畫圖效率低，實時性差，形狀與分界面精確度較低。(3)內(nèi)部儲煤實際情況無法知曉。(4)摻配取煤依靠人工經(jīng)驗，容易取錯，取煤量無法精確保障。(5)摻配效果無法真實評估。

3.2.2 使用后

(1)依靠三維激光掃描儀自動、快速、精確繪制。(2)動態(tài)測量過程中，對于料堆的實時變化過程進行測量記錄，實時、真實地反饋不同料堆的邊界、位置和形態(tài)。(3)動態(tài)測量能夠真實反映不可見的內(nèi)部料堆分布情況。(4)可視化展示摻配方案，并指導(dǎo)運行人員進行精確取煤，異常作業(yè)報警提示。(5)能夠精確記錄實際上煤情況，計算不同煤種上煤量，為摻配效果評估提供準確的數(shù)據(jù)依據(jù)[2-4]。

3.3 煤場數(shù)據(jù)管理工作

3.3.1 使用前

(1)人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)。(2)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)容易形成數(shù)據(jù)孤島，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性差。(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析困難，指導(dǎo)性和前瞻性差。(4)歷史數(shù)據(jù)依靠人工查詢。

3.3.2 使用后

(1)數(shù)據(jù)自動入庫，存儲和統(tǒng)計。(2)通過各類接口實現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈管理，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性強。(3)具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊，為摻配燃燒、科學(xué)采購提供決策依據(jù)。(4)歷史數(shù)據(jù)可追溯，實現(xiàn)了燃料的全生命周期數(shù)據(jù)管理[3,5-6]。

4 結(jié)束語

三維數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)在萊州公司試運行以來，根據(jù)電廠提出的實際需求，逐步新增完善各項功能，較好地實現(xiàn)了項目的預(yù)期目標，試用期間大幅度提高了煤場的精益化管理水平，也為后續(xù)智能電廠輸煤相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗。

[1]孫云峰.數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)在電廠燃料管理中的應(yīng)用研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2011.

[2]夏季.火電機組配煤摻燒全過程優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用[D].武漢：華中科技大學(xué)，2013.

[3]馮星林.H火電廠智能煤場管理系統(tǒng)的綜合評價研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

[4]馬愛莉.三維重建技術(shù)在數(shù)字化煤場中的應(yīng)用研究[D].西安：西安工業(yè)大學(xué),2011.

[5]黃立新.燃料智能化管控系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用前景[J].華電技術(shù)，2016，38(9):56-58.

[6]吳學(xué)慶,楊濤.智能煤場管理系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用[J].發(fā)電設(shè)備, 2012,26(4):271-274.

(本文責(zé)編：白銀雷)

2017-03-13；

2017-04-24

TM 62

B

1674-1951(2017)05-0060-02

張海洋(1983—)，男，重慶涪陵人，工程師，從事電廠輸煤系統(tǒng)設(shè)備管理方面的工作(E-mail:ocean328@163.com)。

臧杰(1983—)，女，山東濱州人，工程師，從事電廠燃料經(jīng)營管理方面的工作。