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經典案例-華電土右電廠燃料智能管控系統

一、公司簡介

 

華電內蒙古能源有限公司土默特發電分公司(簡稱土右電廠),位于內蒙古自治區呼包鄂金三角腹地的包頭市土默特右旗。規劃裝機容量2×660MW+6×1000MW,一期工程建設兩臺660MW超超臨界燃煤發電機組,兩臺機組分別于20164月底和6月底投產,年發電量可達90億千瓦時。土右電廠的順利投產可以解決包頭地區的電力增長需求,同時增加蒙西電網的外送能力。項目建成后,對促進少數民族地區的經濟社會發展起到重要推動作用,符合國家西部大開發戰略和構建和諧社會的國策。

 

二、項目簡介

土右電廠作為華電集團公司新建電廠中全面建設數字化電廠的典范,整體設計和建設始終圍繞著數字化、智能化的指導思想,并在各個方面全面貫徹落實。土右電廠從建設之初就放眼未來,全力打造以數字化為依托的燃料智能管控系統。以集團“誠信、求真、和諧、創新”的核心價值觀為指導思想;強化煤炭管理水平,充分認識陽光驗收的重要性,著力在“優工期、優空間、優成本、優維護”上下功夫,嚴格控制工期、施工成本、運行成本、切實把煤炭經營對企業效益影響最大的潛力挖出來。大力實施精細化管理,加大經營分析的力度和深度,真正做到責任明確到人、管理落實到位、失職追查到底;實現 “可視、可控、可管、可溯”的系統建設目標。

土右電廠燃料智能管控系統是綜合運用現代化科技手段,通過自動化設備及信息技術應用,采取多種策略和舉措,把相對分散的設備和業務按流程統一起來,搭建燃料集中管控平臺,建立統一的標準化業務管控體系,通過實現設備智能化、過程自動化、管理信息化,來加強對燃料生產過程的監控與協同。燃料智能管控系統提高了燃料管理的總體水平和風險防控能力,有效降低了燃料成本,持續提升企業的經濟效益。

系統實現了燃料管理從計劃調運、量質驗收、煤場管理、配煤摻燒、統計結算、紀檢監督等全流程數字化智能管控,同時與資產財務一體化系統緊密集成,將業務管控、數據統計、財務結算等業務過程有機結合起來。

系統實現了燃料管理全過程無人干預,變“人防”為“技防”, 所有流程系統自動完成,設備采用標準規范有據可循,歷史過程數據可無限追溯,實現了“陽光采購”,凸顯出土右電廠公平、公正、公開的企業形象。

 

三、項目主要建設內容

土右電廠燃料智能管控系統項目由長沙開元儀器股份有限公司EPC總承包方式進行建設,建設范圍涵蓋了系統總體設計、硬件制造與安裝調試、軟件系統集成等全部內容。工程于201511月開始實施,20166月順利投運。目前整個系統運行狀態穩定,各項功能完全滿足各種工況下的使用需求,達到預期設計目標。

1、燃料智能化集中管控系統

燃料智能化集中管控系統是集設備管控、視頻監控和數據分析與展示于一體,以實現燃料管理智能化為目的的集成系統。系統通過網絡將燃料入廠、計量、采樣、制樣、傳輸、存樣、化驗、煤場、入爐等各環節進行集成,與燃料管理現場相關設備建立數據接口實時采集數據,并搭建圖形化的組態界面,建立統一的設備管控平臺,實時監視現場設備的運行狀態和參數,并可進行遠程控制和參數設定,同時具備自診斷、故障報警等功能。

通過在燃料管理各個重要環節和區域,建設全數字視頻監視系統,總共采用了75個網絡高清攝像機采集圖像,全程覆蓋無死角,通過視頻監控網絡匯集到管控中心進行集中監控,并與現場設備實現聯動,支持故障抓拍,實時調取錄像等功能。

系統具備專門的紀檢監督功能,方便燃料監督管理。主要包含煤質數據對比,煤質數據異常報警,煤質數據趨勢分析,來煤重量數據異常報警,流程監管,一鍵抽查等功能模塊。

管理人員可通過手機APP實現移動性辦公,隨時掌握燃料管理信息,為快速經營決策提供依據。系統具備燃料管理相關信息(質、量、價、進、耗、存)實時顯示,并可通過圖表及對比分析出發展趨勢等功能。將各發電企業提供的燃料管理及信息化的綜合數據,形成云數據庫,再結合礦點信息的數據共享,消除信息孤島。系統還提供運距、運費和綜合入廠煤價測算的比較尋優,為合理安排煤炭采購和調運提供依據。


2、燃料信息管理系統

系統從燃料管理和生產管理入手,對燃料數據的進、耗、存、量、質、價全過程信息進行管控。系統主要包括系統管理、數量分析、質量分析、價格分析及報表查詢模塊,系統具有良好的可擴展性。系統強調對燃料數據的多維度分析,為運營、生產管理人員提供真實、準確、及時的數據分析,為生產經營及領導科學決策提供有效的現代管理手段。

系統以各種燃料原始數據為基礎,自動生成各種圖表對數據進行直觀展示與分析,對數量、質量、價格、合同等進行分析,日、月、年及月內累計、年內累計分析,與目標對比、同比、環比分析,差額與幅度計算、匯總、統計、審批、分析校核。通過信息化實現燃料業務的全流程管理,實現業務信息實時共享和全維度分析。

3、集中管控中心

燃料智能化集中管控中心是整個燃料智能管控系統的監視、控制和展示平臺,實現對現場節點、設備運行狀況的實時監視和遠程控制。管控中心主要由1246寸拼接式監控大屏幕,4個操作工位,機房設備、傳輸網絡等組成。

4、汽車入廠自動識別及計量系統

運煤車輛在門崗外排隊等候,依次通過RFID 讀卡入廠,車輛信息、來煤信息實時上傳至管控系統,實現汽車入廠、采樣、計量、卸煤、出廠等環節的自動識別和廠內閉環管理。

土右電廠配置有三臺重車衡和一臺輕車衡,燃料智能管控系統與汽車衡計量系統建立數據接口,實時獲取重車、輕車計量數據,并通過車輛自動識別裝置將車號與計量數據自動進行匹配,計算出每輛車的來煤凈重數據并自動上傳至系統數據庫,實現了汽車入廠煤的無人干預自動計量。

 

 

5、汽車自動采樣系統

土右電廠裝備了3套入廠煤汽車采樣機,實現了全自動無人干預采樣,燃料智能管控系統根據車輛來煤信息自動隨機生成采樣點,超聲波技術精準確定采樣區域,中空爪式采樣頭實現分層全斷面采樣,極大的提高了采樣代表性。汽車采樣機與全自動制樣系統采制一體式布局,汽車采樣機的原煤樣經過初級破碎縮分后進入底開門式集樣器內暫存,當前批次所有車輛來煤采樣完畢后,集樣器底部倉門自動打開,煤樣直接進入全自動制樣系統,整個采樣、制樣過程實現了煤樣不落地。系統采制樣過程和精密度完全符合國標GB/T19494-2004《煤炭機械化采樣》要求。

6、汽車卸煤現場監督

針對汽車來煤情況復雜的特點,現場監卸人員配備手持式PDA在汽車卸煤時進行監督,并在卸煤現場架設無線網絡,若發現參雜使假、水分超標等異常情況則進行扣噸處理,并將扣噸數據、原因通過PDA上傳至系統數據庫中,在車輛來煤凈重數據中進行扣除。

7、全自動制樣系統

全自動制樣系統是燃料智能化建設的核心設備,土右電廠一次性裝備了2套全自動制樣系統,并與汽車采樣機無縫對接,實現采制一體式布局,可自動接受采樣機傳輸過來的原煤樣。系統可自動制備出一份6mm全水分煤樣、一份3mm存查樣、兩份0.2mm分析煤樣,制備完成后的煤樣使用專用煤樣瓶進行封裝和標識。整個制樣過程無人為干預自動完成,徹底解決了傳統人工制樣時工作量大、工作環境惡劣、管理風險大等難題。系統自帶有環保除塵裝置,防止粉塵外泄,保持室內環境整潔。系統制樣過程和精密度完全符合國標GB 474-2008《煤樣的制備方法》要求。

8、在線全水自動測試系統

土右電廠裝備了目前國內最先進的在線全水自動測試系統,與全自動制樣機集成式布置。直接使用全自動制樣機制備的6mm全水分樣在制樣現場第一時間進行測試,無需以往送樣至化驗室再進行人工測試的流程,有效的避免了樣品在流轉過程中的水分損失,測試結果更真實,極大的提高了電廠方的經濟效益。系統具有智能機械臂,可自動完成接樣、攤平、稱量、干燥、檢查性實驗、棄樣等流程,測試過程無人為干預全自動完成,測試數據更可信,測試結果完全符合國標GB/T211-2007《煤中全水分的測定方法》要求。全水分備查樣在本地存樣柜存儲。

 

9、氣動傳輸系統

樣瓶氣送系統通過傳輸管道連接全自動制樣系統、人工制樣室、自動存查樣系統、化驗室等相關節點,自動將煤樣瓶傳輸至指定位置,可雙向傳輸,傳輸速度快。系統由控制主機、動力風機、發送工作站,接收工作站、管道換向器、傳輸管道組成。室外管道部分具有保溫措施和智能溫控功能,以適應冬季低溫氣候。

 

10、全自動存查樣系統

智能存查樣系統與樣瓶氣送系統無縫連接,可自動接收從全自動制樣系統或人工制樣室傳輸過來的煤樣瓶,實現3mm0.2mm存查煤樣的存儲,以及0.2mm分析煤樣的暫存,化驗人員發起取樣操作后可自動將煤樣瓶取出并通過樣瓶氣送系統傳輸至化驗室,系統可存儲煤樣瓶數量624個。系統具有智能機械臂,采用伺服系統驅動,運行速度快,定位精準,可自動完成煤樣瓶的存、取和存儲時效管理,煤樣到期后自動提醒,經審核后可自動清理棄樣。

 

11、標準化實驗室

土右電廠入廠煤實驗室嚴格按照CNAS標準建設,各項化驗分析設備配置齊全,配備有化驗室設備17臺,人工制樣室設備13臺,可以快速、準確的完成入廠煤的各項指標分析,測試流程和結果完全符合相關國家標準要求。

土右電廠入廠煤實驗室配置有實驗室管理系統,與實驗室化驗設備聯網運行,實時采集各項化驗數據;天平稱量數據自動上傳系統并發送至對應的化驗設備;對化驗數據進行相關的統計、分析、審核;對化驗設備的過程數據進行采集,并自動判斷化驗結果的有效性;對化驗樣品進行管理,化驗任務及化驗設備使用權限自動進行分配;實驗室內溫濕度自動采集后上傳系統;可按CNAS標準定制各種格式的原始記錄及統計報表;對化驗室設備進行日常管理,如自動提示標煤校準、設備檢定等相關工作。

12、數字化煤場管理系統

數字化煤場系統實現了煤場內不同種類煤的精確分區存放,煤場各分區內所存煤的數量、發熱量指標等數據一目了然。車輛過完重磅后,通過語音及LED顯示屏提示前往指定卸煤位置,車輛進入煤場卸煤時,監卸人員使用手持式PDA進行卸煤位置的精準確認。

配置有斗輪機自動定位系統,可精確定位斗輪機取煤位置和取煤量,自動形成完整的進耗存煤量煤質數據。

配置有高精度自動激光盤煤儀進行煤場盤點,煤場存煤量和煤場三維圖形實時呈現。

煤場自動測溫系統可實時監測煤場內存煤溫度變化,超溫時可自動預警,防止煤堆自燃,保障煤場的安全運行。

配煤摻燒系統可根據發電機組實時工況提供最優的配煤方案,實現經濟效益的提升??蔁f存新,避免存煤熱值損耗,發揮出煤的最大利用價值。同時可根據存煤情況進一步來指導計劃采購調運。

 

 

 

四、項目主要亮點

1、土右電廠燃料智能化項目建設從項目伊始就確定了采用EPC總承包的建設方式,即所有的軟件系統和硬件設備全部采用同一廠家產品,這樣可以加快項目建設進度,保證施工質量,避免了廠家相互之間的扯皮推諉現象發生,同時可以保證整套系統投運后最優的兼容性、穩定性、安全性,以及完善的售后服務。

2、將全自動制樣系統布置于二樓,一樓架空成過車通道,該設計方案最大限度的節約了占地面積,同時縮短了采樣機原煤樣到全自動制樣系統的轉運距離,減少了水分損失和煤樣殘留。

3、裝備在線全水自動測試系統,并與全自動制樣系統一體式布置,避免了水分損失和人為因素影響,全水分測試結果更真實,有效提高經濟效益。

4、采用φ110mm的煤樣瓶。目前國內其他電廠普遍使用的是φ160或φ140系列的煤樣瓶,這兩類瓶子體積較大,對于化驗員而言使用非常不便,必須兩人同時協助才能打開瓶蓋。而φ110的煤樣瓶直徑小,化驗員一個人就可輕松打開瓶蓋;采用壓力反旋開蓋方式,不會在傳送過程中產生蓋子松動而泄漏煤樣的現象,瓶蓋可重復使用,且煤樣瓶價格比φ160、φ14030%以上,降低了電廠后續使用成本;在同樣瓶數的情況下,存查樣柜的外形體積比φ160、φ140煤樣瓶要縮小30%以上;氣送管道的建設成本比φ140下降21%,比φ160下降31%。

  5、燃料智能管控系統直聯智能化設備的PLC點表,相比目前國內其他電廠所采用的通過中間表、數據庫等形式的管控系統,現場硬件設備狀態參數展示更實時、準確、全面、直觀,同時可在管控中心直接遠程控制現場設備,實現真正意義上的“管”和“控”。

 

 

五、項目實施主要成果

1、土右電廠通過實施燃料智能化管理,汽車煤日接卸能力可達450余車2.2萬余噸,而且可以做到從容不迫,量質驗收全部完成。這么高效率的接卸能力在國內火電行業來說都是非常罕見的。

2、土右電廠裝備了先進的在線全水自動測試系統,將水分測試點前移至制樣過程中,做到了即制即測,減少了水分的損失。據投運行以來的數據顯示,比較傳統化驗室全水測試數據可提高0.5%左右,可有效降低煤炭采購成本。

3、由于燃料智能管控系統實現了全過程無人干預操作,土右電廠作為新建項目,只需配備少量的管理人員即可實現正常運轉,為企業節約了大量的人員編制和薪資成本。

4、燃料智能化帶來了管理方式的創新,變“人防”為“技防”,實現了“人與煤樣隔離”、“人與數據隔離”,改變了管理模式,提高了管理效率,解放了管理壓力,真正起到了防范廉政風險的作用。

5、改變了燃料管理現場以往臟亂差的工作環境,減少粗獷笨重的工作量,降低了工作人員的勞動強度,提高了工作效率。

6、提高了煤炭計價的精準度,為煤炭交易提供了公平、陽光、透明的平臺,增強了煤炭供應商的信任度,提高了土右電廠的企業形象。

7、從土右電廠的燃料智能管控系統建設的成功可以看出,燃料智能化代表著火電廠今后燃料管理的發展方向,其從根本上改變了傳統的燃料管理方法,重塑了燃料管理流程,且經濟和管理效益非常顯著,非常值得在整個火電行業中推廣應用。

 

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