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摘要:
煤場管理是電廠燃料管理的重要環節，介紹了三維數字化煤場管理系統在華電萊州發電有限公司圓形煤場的應用推廣情況，論述了系統的主要功能和特點。該系統的建設能提升煤場的精益化管理水平，實現煤場燃料信息的數字化管理，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。
關鍵詞:
三維數字化管理系統;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了2個圓形煤場，直徑120m，煤場擋煤墻凈高度17m，儲煤量共36萬t，足可供應全廠20d所用。投產后，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，開展了三維數字化煤場項目試點建設。項目采用高精度傳感器和計算機軟件技術，三維展現儲料分布的位置、形態及煤質信息，為煤場管理提供了真實、高效、全方位的數據信息，并在此基礎上基于萊州公司的生產管理要求，開發試用智能摻配、科學采購等指導功能模塊，將煤場精細化管理提升到一個新的臺階［1］。
1系統布置
三維數字化煤場試點項目搭建全時三維煤場測量系統和堆取料機定姿定位系統，實現全天候、高精度的煤場形態和堆取料機姿態位置信息采集，并通過組建的千兆光纖局域網絡將采集數據實時傳輸回集控中心中央控制站，完成數據的計算、分析及應用。全時三維煤場測量系統采用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并構建三維模型，計算煤場內的儲煤量。堆取料機定姿定位系統，包括堆料臂的俯仰、回轉裝置，刮板機的俯仰、回轉裝置，保證堆取料作業時的精確定位。中央控制站布置在輸煤程控室，配置服務器、數據庫、計算管理軟件和接口軟件，對采集的煤場形態數據和堆取料機定姿定位數據進行匯總、處理，同時與已有的燃料信息管理系統進行數據交互，最終以虛擬三維和多維度數據標簽的形式展現煤場動態的量、質、價、位、形信息。
2實現功能
2．1三維數據采集及存煤量計算
通過3臺盤煤儀掃描煤場形狀并構建三維模型，計算出煤場內的儲煤量，并自動根據煤場作業導致的形態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管理示意圖，只能大致描述圓形煤場內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。采用三維數字化煤場管理系統后，在每次堆取料后，系統自動進行盤煤，對煤場存煤數據進行更新并顯示在系統中，較以往手工繪圖更精準高效。
2．2堆取料作業范圍計算
根據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范圍，并通過直觀的圖形信息展現給運行人員，提高上煤煤種的精確度，避免摻配取煤出現較大誤差。
2．3煤場儲煤量變化實時監測
生產過程中，煤場的卸煤、上煤、轉場等操作影響煤場儲煤量及儲煤分布變化，數字化煤場系統能夠實時監測煤場形態及儲量變化。
2．4燃煤數據歷史可溯
某一批次燃煤進廠時，系統可精確知道該批次來煤的具體堆放位置、堆放形態及質量。在持續的生產過程中，該批次燃煤的使用情況根據三維形態實際變化詳細記錄，當出現虧噸情況時可查詢某一批次來煤在廠內的實際使用情況，真正實現全生命周期精細化管理。
2．5堆取料指導
使用人員根據當前煤場分布情況、生產負荷需求、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，系統將該數據發送至位置控制終端，運行人員按照系統提示的堆取料范圍進行相關操作，同時系統記錄下該操作執行時間，用于同步匹配三維掃描數據，實現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
煤場的科學規劃存儲為復雜煤源儲存管理提供了新的思路，結合三維煤場動態測控系統實時測量的儲量數據及關聯的煤質數據，實現了不同煤種儲存量的實時反饋，有效縮短了生產用煤采購計劃周期，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，為科學采購提供了煤種選擇的依據。
3系統優點
經過一段時間的試用總結，該套系統主要的優點體現在以下幾個方面。
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3h。(3)受堆取料機機械限位，每個煤場有30°的盤存盲區。(4)依靠堆取料機盤煤，影響設備使用效率，盤煤時不能工作。(5)煤場盤存結果只有形態和體積數據，沒有關聯性。
3．1．2使用后
(1)周期性或堆取料作業完成后進行煤場測量。(2)每個煤場測量計算時間5min。(3)無測量盲區。(4)不依靠堆取料機進行盤煤，煤場作業過程中可以進行掃描。(5)提供煤場過程數據，形態、體積、關聯的相關屬性直觀展現。
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)內部儲煤實際情況無法知曉。(4)摻配取煤依靠人工經驗，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。(3)動態測量能夠真實反映不可見的內部料堆分布情況。(4)可視化展示摻配方案，并指導運行人員進行精確取煤，異常作業報警提示。(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據依據［2－4］。
3．3煤場數據管理工作
3．3．1使用前
(1)人工統計數據。(2)各環節數據容易形成數據孤島，數據關聯性差。(3)數據統計分析困難，指導性和前瞻性差。(4)歷史數據依靠人工查詢。
3．3．2使用后
(1)數據自動入庫，存儲和統計。(2)通過各類接口實現了數據鏈管理，數據關聯性強。(3)具有數據統計分析模塊，為摻配燃燒、科學采購提供決策依據。(4)歷史數據可追溯，實現了燃料的全生命周期數據管理［3，5－6］。
4結束語
三維數字化煤場管理系統在萊州公司試運行以來，根據電廠提出的實際需求，逐步新增完善各項功能，較好地實現了項目的預期目標，試用期間大幅度提高了煤場的精益化管理水平，也為后續智能電廠輸煤相關系統的建設積累了寶貴經驗。
參考文獻:
［1］孫云峰．數字化煤場管理系統在電廠燃料管理中的應用研究［D］．北京:華北電力大學，2011．
［2］夏季．火電機組配煤摻燒全過程優化技術研究與應用［D］．武漢:華中科技大學，2013．
［3］馮星林．H火電廠智能煤場管理系統的綜合評價研究［D］．廣州:華南理工大學，2013．
［4］馬愛莉．三維重建技術在數字化煤場中的應用研究［D］．西安:西安工業大學，2011．
［5］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．
［6］吳學慶，楊濤．智能煤場管理系統在火電廠的應用［J］．發電設備，2012，26(4):271－274.
作者:張海洋 臧杰 單位:華電萊州發電有限公司