实验室智能审核系统的应用

实验室智能审核系统的应用

冯娟

河北华电石家庄鹿华热电有限公司

摘要：随着燃料智能化建设的发展，燃料智能化管控系统日渐完善、成熟，目前实验室不仅已经实现了原始记录、检测报告、检测环境自动记录功能，而且实现平行样品间重复性限的自行判断。实验室在数据准确性审核方面还存在一些问题，虽然平行样品间的化验数据满足重复性限的要求，但是样品的准确度是否满足要求，还不能确定。目前大多实验室评判化验数据准确性的方法有：根据该批次煤样历史情况进行大概的判断，根据灰分与热值间的关系进行计算来判断等。就目前来看，根据煤质特性关系来判断是最为准确、可靠的，但是该方法计算较为复杂，给化验员日常工作带来了很大的工作负担，为彻底解决了实验室数据审核难题，河北华电石家庄鹿华热电有限公司煤检中心化验室在实验室管理系统的基础上，增加化验报告的自动审核的功能。

关键词：相关性、审核、工业分析、发热量

1. 项目背景

河北华电石家庄鹿华热电有限公司（以下简称：鹿华公司）入厂煤实验室以操作规范、科学严谨、诚信高效、公正廉洁为宗旨，近年来实验室不断改进，稳步提升。2019年鹿华公司随着智能化的推进，实验室完全实现自动化、智能化、无纸化办公，所有数据以及实验环境条件自动上传，天平称量数据自动传输发送至量热仪、定硫仪等检测设备。化验数据自动采集至实验室系统，系统自行判断平行样的重复性限是否满足国家标准要求，当出现异常时，系统自动识别并报警。所有化验数据经化验值班人员确认后上传至公司燃料信息系统。实验室的原始记录检测报告均为自动生成，样品检测时的环境数据记录在原始记录中。在智能化的改造中，实验室实现天平联机，称量数据自动传输系统中，实验室除了对坩埚进行定位，还将称量时间添加在系统中，采用双重保障为化验员轻松识别称量先后顺序，防止数据与称量样品不匹配，导致结果异常。此外，实验室天平、工业分析仪均配备扫描枪，以避免人为编码录入错误的风险。

随着实验室自动化的进程，数据均已实现了自动采集与上传，可是如何对化验结果进行审核，成为实验室管理的难题。当实验室日检测量较多时，尽管在系统中已经避免了人为操作对结果产生影响，但是依然不能保证这样误操作绝对不会发生，系统对数据审核还不具备自动识别功能。

2. 项目实施

1. 鹿华公司来煤情况分析

鹿华公司入厂煤实验室分析历年来公司入厂来煤情况，公司来煤全部为烟煤，且大致划分为两类：一类是其干燥无灰基挥发分Vdaf指标在10%～25%之间，且焦渣特性小于4型，越占来煤总量的80%以上；第二类是干燥无灰基挥发分Vdaf指标＞25%，其焦渣特性为1型或者2型，不存在焦渣特性为3型或者4型情况，此类约占来煤总量的20%左右。

2. 根据来煤情况分段建立审核模型

第一种情况：

分析公司来煤第一类情况，干燥无灰基挥发份Vdaf在10%～25%。根据工业分析的结果、焦渣特性以及硫的结果来估算空干基高位发热量Qgr,ad，工业分析结果回归的经验公式计算发热量的公式^[1]如下：

（1）

在公式计算时，由于焦渣特性影响的热值比较少，当焦渣特性上下浮动1型时，影响空干基高位发热量的计算值为0.1867MJ/Kg，公司来煤的焦渣特性2型最多，1型和3型占比较少，4型基本没有，由于计算值为概数，因此将焦渣特性设为固定值2型，进行计算。

因此，有下式：

（2）

通过实测的弹筒发热量Qb,ad计算空干基高位热值Qgr,ad

（3）

当全硫含量低于4.00%时，或发热量大于14.60MJ/Kg时，可用全硫St,ad代替Sb,ad。

如估计值与实际值之差超过1.19MJ/Kg，则应予以复查。

第二种情况：

分析当来煤干燥无灰基挥发分Vdaf＞25%时，焦渣特性为1-2的烟煤。根据工业分析的结果、焦渣特性以及硫的结果来估算空干基高位发热量Qgr,ad，工业分析结果回归的经验公式计算发热量的公式如下：

（4）

此阶段的来煤焦渣特性为1或者2，在公式中焦渣特性CRC计算取值1或者2对结果的影响较小，影响空干基高位发热量的计算值为0.301MJ/Kg，如果我们把此值定位1.5，此时影响值减半，约为0.150MJ/Kg，上式变化为

（5）

实际值的计算如同公式（3），如估计值与实际值之差超过1.57MJ/Kg，则应予以复查。

这两种已经涵盖了鹿华公司的入厂煤来煤，因此分段模型建立完毕。

3. 验证阶段

实验室统计近一年的结果进行验证，制作相关性检查记录表。见下表1《近一年工业分析与发热量相关性检查统计表节选》。

表1 近一年工业分析与发热量相关性检查统计表节选

从上表可以看出，相关性结果均在合格范围内，实验室统计将近两年的化验结果相关性检查时，均正常。

当我们在表中调整热值结果，发现当热值变化约400J/g时，相关性检查就出现不符合，因此判定公式适用。除此之外我们还发现，当全水Mt和空干基水分Mad较大时，计算值与实际值之差的绝对值较大。表2为《特殊情况工业分析与发热量相关性审查筛选表》。

表2 特殊情况工业分析与发热量相关性审查筛选表

上表中，全水与内水数值较大，且干燥无灰基挥发分（Vdaf）＞25%时，相关性值不大，当干燥无灰基挥发分（Vdaf）≤25%时，相关性值较大，统计历史结果，最大时为1.13MJ/Kg，仍满足公式中≤1.19MJ/Kg的要求，因此当水分较大时，我们认为公式依然满足要求。

4. 应用阶段

将相关性成果应用到实验室系统，当计算值与实际值的差在要求范围内时，设定审核状态显示为1，系统将自动判定化验结果审核通过，否则审核状态为0，且整条数据为红色警示，且报警提示审核不通过，审核不通过的数据不能上传至燃料系统，必须经管理人员审核确认后，方能上传。表3是《实验室系统化验结果审核状态表》。

表3 实验室系统化验结果审核状态表

3. 项目总结

采用煤质特性关系自动审核化验报告是最准确、最可靠的审核方法，将此应用在系统中，大大提高了化验审核工作的准确性，从根源解决了以往凭经验判断，或者依据该矿别历史数据去判断的不确定性，既够减轻了劳动力，又能够第一时间识别系统、设备以及操作异常情况，为化验结果准确性增添了一层有力保障。

参考文献：

[1]燃分析技术问答/方文沐，杜慧敏，李天容纳编著. 3版.中国电力出版社，2005。

作者简介：

冯娟（1986-），女，河北省石家庄市人，本科学历，中共党员，化验班长，现从事是实验室管理工作