摘要：提出并开发了港口电厂燃料卸取智能化管理平台，可通过手机对船煤接卸过程的卸船策略、卸船位置、卸船煤量、卸煤率、船煤故障等进行在线监视和管理，有利于提高燃煤进厂过程的全流程管控水平，实现精细化和智能化的燃料管理。
关键词：燃煤电厂；船运；接卸可视化；移动应用
0、引言
燃煤电厂燃煤运输方式主要为铁路和海运，由于我国燃煤的主要产区在山西、陕西和内蒙古一带，对于主要集中在广东沿海及珠三角沿江地区的电厂而言，将燃煤通过火车运输到广东的运输成本远远高于海运，因此广东沿海及沿江电厂均配有煤船码头。燃煤到达电厂码头后通过卸船机输送至煤场或直接到锅炉原煤仓。卸船机作为高效散料装卸设备广泛用于港口、电厂等大型原料基地。为节省燃煤海洋运输成本、控制燃煤到港价格，卸船机越来越大型化。
基于以上提出电厂燃料卸取智能化管理平台建设应用的思路，并在深入理解和理论建模的基础上，开发了接卸可视化移动平台的管理系统，系统应用于红海湾电厂，为燃料卸取过程的智能化提供了辅助决策和管理平台。
1、接卸可视化的提出
卸船机的生产能力取决于其卸船能力和运行效率。
另一方面，卸船作业通常依靠现场操作人员进行，操作人员根据控制室的指令和个人经验进行卸船操作，在卸船完成以后，人工记录卸船的数据，手动记录方式不利于燃煤的信息化管理。如何有效地减少人为因素，提高自动化水平，加强燃煤信息的管理，实现燃煤接卸过程的可视化和数据自动记录，同时关联煤场煤堆的分布、种类、设备状态等信息，对接卸过程进行智能化的决策，是目前船煤接卸过程面临的共性问题。
基于以上背景，本文提出船煤接卸可视化管理方法，其内涵包括三个方面：
1）船舱卸煤过程在线监视。首先，通过关联每条船的积载图，对每条船装船情况进行模拟；然后，通过在线读取卸船机的位置状态、电流以及皮带秤流量等数据，对每个船舱的卸煤量进行累计并实时显示，从而使操作人员实时掌握整条船的卸煤情况。
2）接卸过程在线统计。将卸煤工作与操作班组和人员进行关联，对每个班每个操作员的卸煤效率进行统计分析，同时，读取卸船机的故障情况进行数据修正，从而对卸煤操作人员的工作量和工作效率进行有效管理。
3）卸煤轨迹优化。基于对船舱卸煤过程的在线监视，并与煤场的实时存煤情况进行关联，以卸煤效率最高为优化目标，以接卸安全性和接卸机可靠性作为约束条件，对卸煤轨迹（即船舱调度）进行寻优，从而实现安全高效的船煤接卸工作。
2、卸船机电流与出力的关系试验
船舱卸煤过程监视是接卸可视化的基础，而对卸船机实时卸煤量的累计又是船舱卸煤过程监视的基础。但由于卸船机的皮带秤误差较大，且进场皮带秤流量难以分配到不同的卸船机，因此，本文提出通过在线试验，研究每台卸船机电流与出力的对应关系，由于电压是稳定的，电流对时间的积分与卸船机的输出功率是正比的，也即，可以通过电流的积分计算实际的卸煤量。
2.1试验对象
红海湾电厂共有三台卸船机：#1链斗卸船机、#2链斗卸船机、#3抓斗卸船机。为统计在卸船过程中，不同卸船机在所卸的煤量，需要通过现场试验的方式获取卸船机电流与煤量之间的对应关系。试验的数据通过SIS系统在线获取，试验之前检查并保证SIS系统中的输煤程控卸船部分（三台卸船机电流、C0A三通皮带信号、C1A\C1B皮带秤流量）信号正常，且与当前时间对应（或能找出偏差值）。
2.2试验方法
试验思路：同类设备对照、不同设备对比。由于链斗卸船是一个连续过程，而抓斗卸煤是一个离散过程，因此试验中主要是确定两台链斗电流对应煤量，抓斗卸船机则通过进场皮带秤的量与链斗的量进行减法计算。
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试验方案：
试验工况1：#1链斗卸船机卸至C0A皮带，#2链斗卸船机、#3抓斗卸船机卸至C0B皮带；C0A末端三通皮带指向C1A。#1链斗卸船机分别以最低出力、50%出力、75%出力、最大出力分别卸船10分钟；并记录每一操作的开始和结束时刻。同时#2、#3卸船机正常卸煤。
试验工况2：#2链斗卸船机卸至C0A皮带，#1链斗卸船机、#3抓斗卸船机卸至C0B皮带；C0A末端三通皮带指向C1A。#2链斗卸船机分别以最低出力、50%出力、75%出力、最大出力分别卸船10分钟；并记录每一操作的开始和结束时刻。同时#1、#3卸船机正常卸煤。
2.3试验结果与分析
通过工况1和工况2，分别计算出#1、#2链斗的平均电流累计值与出力的对应关系。以此为依据进行插值，找出#1、#2链斗的电流与卸煤量的关系.
当链斗卸船机的电流达到15A以上时，卸船机的出力与电流之间基本呈现出线性关系，而正常卸煤过程中，绝大部分的卸煤电流均处于这一范围内，因此，试验结果表明，可以通过对卸船机电流的监测，通过拟合曲线计算卸船的出力。
3、接卸可视化系统开发与应用
卸煤接卸可视化思路以及试验数据基础上，本文开发了海运煤电厂接卸可视化移动平台，该平台包括煤场存煤实时监视、卸船过程可视、卸船/故障统计分析、卸船交班管理、卸船结束记录、卸煤台帐等功能。能够实时显示反应来船信息、卸船实时状况、进行卸船情况及卸船机故障统计分析。
3.1卸煤可视
卸煤可视是本文所述手机应用的核心内容。首先，通过开发与SIS系统，输煤程控系统的接口，获取卸煤过程的皮带状态数据、电流数据、犁煤器位置信号等数据；其次，在现场进行卸煤过程的在线试验，获得卸煤出力和卸船机电流之间的关联关系曲线（前文已述）；然后，开发煤船积载图的录入端口，同时实现船煤煤仓的虚拟显示。
并通过简单的人与卸煤手机APP操作对话，交换现场实施工作情况和设备运行情况，通过便捷的人机数据交换，建立了卸煤过程模型，建立卸船全过程人员操作效率和卸船设备状态统计分析数据库。
3.2卸煤故障统计分析
卸船机是码头卸煤最重要的设备，由于工作强度大，工作时间长，卸船机在操作过程中常常出现故障，影响装卸进度，造成重大经济损失。
3.3卸煤效率统计分析
同时，通过对接卸全过程在线监视，能够形成每条船的卸煤台账，方便统计分析.
3.4煤场存煤
由于卸煤与堆煤是同时进行的，对煤场实时存煤的监视，是合理科学安排卸船的基础。移动平台试图在手机端建立一个数字化煤场模块以辅助接卸过程的决策。手机端数字化煤场，包括煤堆位置、成分、存煤量、堆积状态等在内的详细信息，同时将这些信息直观形象化.
4 系统应用及评价
接卸可视化手机应用目前已经在广东红海湾发电有限公司成功应用一年多，系统应用以后带来了以下的管理和经济效益：
1）国内沿海电厂的燃煤数字化管理，大都初始于煤场数据，忽略码头到煤场数据链，本项目完善了燃煤管理大数据。
2）将船煤接卸可视化APP和配煤掺烧系统的结合应用，进一步提升了燃料管理技术水平，实现了燃料全过程的移动远程办公，使燃料移动管理贯通了从进厂接卸开始到库存、配煤、上仓、燃烧、排放的全流程。
3）对燃料卸煤的工作进行精细化的统计，通过可视化的运用，实现接卸效率的对比与竞赛机制，从而提高卸船效率，创造了较好的经济效益，最终达到降低燃煤成本的目的。
论文作者:林大斯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/18
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