火電企業燃料全過程技術診斷新模式的構建與應用

崔修強，喬龍

(華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南 250014)

0 引言

煤炭是火電企業最大的成本，約占發電總成本的70%左右，直接影響著企業的效益水平和競爭力。各火電集團公司采取了很多舉措著力加強燃料監管工作，但傳統的燃料監管方式耗時耗力，發現處理問題也往往滯后，而且各基層電廠在燃料監管與業務技術方面的水平也參差不齊，因此燃料監管亟須從宏觀層面進行規范[1]。

為解決上述問題，華電國際技術服務中心研發了燃料全過程監管與診療平臺，構建燃料全過程監管新模式，實現燃料設備、設施的自動化診斷、提示、預警，在燃料全過程在線監管中發現問題，督促整改，“用平臺說話”，通過智能化手段使燃料專業技術模塊化，建立燃料在線技術診斷指標體系，指導開展“燃料技術診斷”工作,從而實現企業燃料管理格局的統一布置、全面覆蓋。

1 燃料全過程在線監管與診療平臺功能

“燃料全過程在線監管與診療平臺”利用工業4.0、互聯網+、大數據分析等技術，并結合現場實際需求以及工作經驗進行研發，平臺接入涵蓋采、制、化、計量以及采購統計各個環節的全過程數據，搭建了開放式、可擴展、自優化的診療平臺[2]，通過對火電企業燃料全過程信息流進行實時的診斷分析，挖掘各項指標變化趨勢的產生原因，并提供問題的解決方法，實現對燃料過程數據與設備設施實時在線監管。平臺主要包括在線監管、遠程診斷、閉環管控、綜合評價4個主要功能。

1.1 在線監管

通過對汽車衡、軌道衡、采樣機、制樣機、化驗等設備的各項參數進行實時在線提取，集中展現設備運行參數、設備狀態、設備故障等信息，并以生產工藝流程圖的形式進行展現，具有靈活的圖元繪制、邏輯定義和圖形編輯功能，為實時掌控驗收全過程和在線診斷提供基礎數據支撐。

依據參數的使用類別和關鍵性將現場參數分為基礎參數、核心參數和指標參數3大類。核心參數是評判設備性能的重要參考，與整體的運行狀況直接相關，是影響驗收質量的關鍵部分。如采樣頭的采集重量、子樣數目、采集子樣的方法正確與否直接反映了采樣機設備的性能狀況，從而判斷采取子樣的代表性[3]。

1.2 遠程診斷

遠程診斷主要是對現場采集的數據進行分類匯總，針對驗收的不同過程建立汽車衡、軌道衡、采樣機、制樣機、化驗設備診斷模型，對異常參數和關鍵環節進行在線診斷。

根據設備參數和歷史數據，平臺挖掘數據各指標間的邏輯關系，對數據的準確性和可靠性進行初步判斷，可以在線對設備的精密度、偏倚等進行分析。系統利用自身的故障診斷知識庫，對計量、采制化設備狀態數據進行分析診斷，得出設備故障類型、發生部位、因素分析等結論。

1.3 閉環管控

平臺具備異常診斷處理結果的診療跟蹤功能。針對整改完畢的異常情況，可實時查看異常情況的實時處理狀態。對已完成的異常處理，形成案例分析庫，可為其他電廠提供參考，并可溯源異常處理的流程、方法及結論。針對診斷模型存在的漏洞及不足，可利用案例庫進行自我學習和修正，實現平臺的自我升級。

采用遠程醫學理念，引入三級診療手段。在三個層面同時為“患者”會診，提高診斷治療效率。將醫學遠程診斷、遠程會診及護理、現場診療的三級診療理念引入平臺，對現場數據進行采集，通過平臺審查異常參數，利用“專家模型”進行診斷。同時對診斷效果進行“健康評估”，針對治療無效的“病癥”組織現場專家會診，并修正“專家模型”。

1.4 綜合評價

通過數據分析、在線診斷、精準治療，平臺形成一套完善的評價機制，對燃料計量、采樣、制樣、化驗等各環節進行分環節、分要素評價，并權衡各環節比重，建立完善的評價體系。平臺開發同型設備的對標功能，在線評估不同廠家設備性能及不同單位的操作水平，在線評價各基層電廠燃煤驗收水平。

2 燃料全過程技術診斷新模式的構建

燃料全過程技術診斷依托全過程在線監管與診療平臺，以燃料全過程數據流為基礎，以遠程在線分析與診斷為方法，以三級精準治療為手段，以綜合分析對比為抓手，實現燃料全過程的在線“診斷和治療”，將專業技術模塊化，將整體軟件組態化，重視過程監管，及時發現問題，結合專家現場診斷，在平臺層面提供解決問題的方法和途徑。

2.1 燃料全過程技術診斷指標體系

依據“二八”法則與質量管理理論，影響燃料驗收質量好壞的6個因素是人、機、料、法、環、測。人，指進行燃料全過程工作的人員；機，指燃料全過程中所有設備；料，指煤樣、藥品等；法，指計量、采樣、制樣、化驗環節使用的方法；環，指各個驗收環節所處的環境； 測，指檢測過程。基于上述六要素，運用KPI關鍵績效指標思想，通過繪制魚骨圖等方法，對各個要素進行分解，配置績效標準，確定權重，建立一套完整的燃料技術診斷指標體系，形成科學嚴謹的燃料全過程評價機制。將宏觀的燃料全過程評價與實際工作的細節行為結果聯系起來，制定了《燃料全過程在線技術診斷標準》，為開展燃料集中遠程在線監管工作起到了規范性的標尺作用，指導電廠依據評價標準自檢查自提升。

2.2 燃料數據流在線監管

燃料全過程數據流分為直接數據、計算數據、指標數據對應3個層級，各層數據都有各自的范圍值，當監測數據超出范圍值，發出警示。使區域公司、技術中心、基層單位能夠依托平臺，實現燃料管理各環節的在線監管，實時查看流程，對設備工作狀態、人員情況等監管要素實時掌握。

2.3 創建在線診療模型

平臺研發過程中，創建了100余項燃料“專家診斷模型”與數理統計分析模型，利用大數據挖掘技術，通過全過程參數的在線診斷與深度分析，實現對異常情況的遠程在線監管與診療。專家診斷模型能實現再優化功能，把現場的實際情況和專家、技術人員的經驗不斷總結、豐富、完善，跟蹤治療效果，提升平臺在線診斷水平，達到開放式、可擴展、自優化的目的。

2.4 構建三級精準治療體系

依據平臺的專家診斷報告，引入遠程醫學診療的理念，按輕重緩急實現三級精準治療。

一級治療是平臺在線反饋，針對計量、采制化等環節出現的比較直觀、容易處理的問題，平臺對異常情況提出現場解決方案和措施，基層人員進行現場處理，處理結束，異常值恢復正常水平，平臺解除警示。

二級治療是平臺根據出現的異常，生成“診斷治療單”，基層人員據此“處方”及時進行整改，并在平臺相關模塊反饋“治療”效果。平臺根據反饋情況，優化已有的專家診斷模型，評估“治療”方案，確保消除異常。

三級治療是針對現場出現的疑難雜癥，技術中心組織專家、技術人員組成“燃料技術診斷專家團隊”，開展現場技術診斷，解決問題，形成詳細的“燃料技術診斷”報告，建立技術診斷案例庫，優化完善專家診斷模型。

2.5 建立燃料管理評價機制

通過數據分析、在線診斷、精準治療，融合CNAS標準化核心思想，緊抓質量管控六要素，借鑒KPI績效管理思維，對各電廠燃料全過程分因素、分環節分析對比，形成電廠、區域及總部的月度、季度、年度燃料在線技術監督報表，并根據《燃料管理查評細則》，對各廠在燃料管理工作中出現的各類問題指導整改，為各級燃料監管工作提供技術手段。

2.6 制定燃料技術診斷標準

建立燃料各項指標的基線數據，通過燃料監測歷史數據挖掘分析，結合國標和專家經驗的關聯分析，建立了燃料在線技術診斷標準，實現對各企業燃料過程分因素、分環節進行分析診斷，為基層企業、區域公司、總部提供技術診斷數據支持，指導燃料全過程監管工作。

3 燃料技術診斷的實踐與案例分析

3.1 燃料現場技術診斷

創新燃料技術監管模式，建立專家支撐體系，開展燃料現場技術診斷工作，實現對燃料全過程各關鍵環節的診斷與評估，促進燃料管理效能的全面提升。依據燃料技術診斷工作要求，結合基層企業現場實際情況，在滕州公司開展了燃料技術診斷工作，診斷挖掘出燃料全過程質量管控方面的典型問題24項，獲得了9項對在線監督平臺運行有效的基本規律，得到對日常管理工作4個方面的指導規律，實現了對燃料設備運行狀態和設備性能的診斷與評估。

3.2 抽檢分析應用案例

傳統的抽檢方法主要判斷抽檢合格率是否達標，而未涉及對于抽檢合格率的變化趨勢對比。利用診療平臺，可以集中生成各企業抽檢合格率變化趨勢圖，通過對比分析發現深層次管理規律。

案例：A，B電廠的抽檢合格率變化趨勢診斷如圖1所示。平臺診斷發現B電廠的抽檢合格率在2015年逐月下降。發現有明顯的趨勢之后，立即利用燃料全過程監管與診療平臺，對B電廠分環節進行原因分析，針對發現的問題下發整改通知單，并跟蹤B電廠的抽檢合格率何時回升；同時分析總結A電廠的抽檢合格率進步原因，找出其管理亮點，予以推廣。

圖1 抽檢合格率變化趨勢診斷

3.3 密度相關性預判入廠煤質診斷案例

診療平臺建立了煤質數據關聯分析與數據挖掘模型，從多個維度對火廠來煤各礦點的煤質進行發熱量、密度相關性分析，建立對應的熱值-密度相關性公式，依據來煤預報發熱量預測來煤密度，與現場通過體積掃描與重量計算獲得的密度對比，偏差較大的車輛發出預警。

案例：診療平臺監視某日來煤熱值—密度相關性，某礦點對應的熱值—密度相關性公式為y=-27.03x+47.49，該礦點該批次來煤預報發熱量為22.63 MJ/kg，其中某一車來煤通過相關性公式預測發熱量為20.61 MJ/kg，平臺預警。質檢人員對異常車輛煤質進行重點核查，對該批次來煤分別取煤樣化驗，化學實測異常煤車輛發熱量為20.95 MJ/kg，與來煤預報發熱量偏差1.68 MJ/kg。利用監管平臺發現滕州公司入廠煤接卸過程中有來煤異常情況7次，挽回經濟損失30余萬元，有效地打擊了作弊行為，維護了交易的公平公正。

圖2 發熱量密度相關性診斷

4 結束語

燃料全過程技術診斷依托全過程在線監管與診療平臺，融合燃料管理先進理念和技術經驗，建立了燃料在線技術診斷標準與指標體系，為解決燃料管理疑難問題提供技術支撐。使燃料技術監管更加理順，增強管理效能，具有較強的推廣應用價值。

對于基層電廠，平臺可以提升燃料監督工作效率，彌補設備性能監控的不足，便于管理人員實時掌握管控要素；對于區域公司，平臺可以提供分項及綜合的分析報表，指導區域下一步工作；對于技術中心，平臺可以開展技術監管工作，針對疑難雜癥開展專家會診與專項診斷，定期下發技術診斷報告與評估報告；對于集團總部，平臺可以從宏觀把控燃料整體工作，及時發現管理短板，為整體決策部署提供數據支撐，提升公司整體燃料管理水平。

參考文獻：

[1]付融冰，張慧明.中國能源的現狀[J].能源環境保護，2005，19(1)：8-12．

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

[3]馬小云.火電廠的燃料采制化管理及其優化[J].安徽電力,2017,34(4)：52-55.