火電廠智能運維一體化管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

引言

設(shè)備管理是以設(shè)備為研究對象，追求設(shè)備綜合效率，應(yīng)用與之匹配的理念、流程、方法，通過多維度、全方位的技術(shù)手段與組織措施，對設(shè)備的物質(zhì)運動和價值運動進(jìn)行全壽命周期（從規(guī)劃、設(shè)計、選型、購置、安裝、驗收、使用、保養(yǎng)、維修、改造、更新直至報廢）的科學(xué)型管理。

設(shè)備管理的一種常見方式是點檢定修，點檢是設(shè)備檢修、維護(hù)、消缺的前提。而檢修、維護(hù)、消缺又可驗證點檢的效果，促進(jìn)點檢定修的完善和改進(jìn)，希望通過點檢定修的管理模式，實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知性檢修，最終實現(xiàn)狀態(tài)檢修。由于設(shè)備重要性的不同，點檢定修的側(cè)重點也有所不同，一般設(shè)備事后檢修就需進(jìn)行缺陷管理的內(nèi)容。主設(shè)備、重要輔助設(shè)備在沒有控制住的情況下，需進(jìn)行應(yīng)急控制和搶修管理[1]。

狀態(tài)檢修作為一種新的檢修模式，以設(shè)備當(dāng)前的健康狀況為依據(jù)，突破傳統(tǒng)的以設(shè)備使用時間為依據(jù)規(guī)劃檢修，即通過先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測手段、設(shè)備特性評價手段以及壽命預(yù)測手段，判斷設(shè)備狀態(tài)，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴(yán)重程度、故障發(fā)展趨勢做出判斷，并根據(jù)分析診斷結(jié)果在設(shè)備性能下降到一定程度或故障將要發(fā)生之前進(jìn)行維修。由于科學(xué)地提高了設(shè)備的可靠度和明確了檢修目標(biāo)，這種檢修體制消耗費用最低，它為設(shè)備安全、隱定、長周期、全性能、優(yōu)質(zhì)運行提供了可取的技術(shù)和管理保障[2]。

目前，發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修體制普遍采用計劃性檢修和定期預(yù)防性檢修，隨著現(xiàn)代火力發(fā)電廠向高參數(shù)、大容量、信息化與自動化方向的發(fā)展，逐漸形成了海量、高增長率及多樣化的信息資產(chǎn)體系，反映機(jī)組或設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)也是多維度、全方位的。針對同一設(shè)備對象的分散數(shù)據(jù)及孤立系統(tǒng)，單從某一方面進(jìn)行故障診斷與狀態(tài)評估已無法得到滿足。因此需通過完善數(shù)據(jù)類型與采集方式，使用信息融合一體化的管理體系與智能化的技術(shù)應(yīng)用，從數(shù)據(jù)驅(qū)動到價值引領(lǐng)為導(dǎo)向的全過程中，以大數(shù)據(jù)獲取、集成、提煉與應(yīng)用，完成機(jī)組或設(shè)備全面、綜合的狀態(tài)評估與科學(xué)決策。

1 智能感知升級、完善數(shù)據(jù)獲取，構(gòu)建專家診斷知識庫

設(shè)備24小時在運行，傳統(tǒng)點巡檢工作為周期性的離線數(shù)據(jù)采集，缺少實時在線數(shù)據(jù)，不能精確預(yù)警趨勢變化，捕捉設(shè)備突發(fā)性異?，F(xiàn)象。主要轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備均安裝的是速度傳感器，不具備頻譜采集與分析功能，只起到簡單的報警與保護(hù)作用，對于振動幅值超標(biāo)及異常情況無法準(zhǔn)確判斷故障原因、故障部位及故障的嚴(yán)重程度。針對鍋爐區(qū)域三大風(fēng)機(jī)設(shè)備、風(fēng)機(jī)端軸承箱均安裝在內(nèi)部，更是無法對其進(jìn)行有效監(jiān)測，所以需進(jìn)行智能感知升級，加裝了加速度傳感器，并將實時工藝參數(shù)完整融合到統(tǒng)一平臺。實時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，并對設(shè)備異常情況及故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，為設(shè)備檢修工作提供科學(xué)決策依據(jù)。

將狀態(tài)監(jiān)測的過程數(shù)據(jù)、分析結(jié)果落實到設(shè)備的元器件級。通過設(shè)備離、在線的數(shù)據(jù)采集，對能夠表征設(shè)備狀態(tài)的正負(fù)相關(guān)性數(shù)據(jù)進(jìn)行有效提取，這些相關(guān)性數(shù)據(jù)的含義與屬性經(jīng)由專家經(jīng)驗進(jìn)行篩選、甄別并賦給，結(jié)合人工智能技術(shù)，通過現(xiàn)場校驗與優(yōu)化，最終形成專家診斷知識庫。實現(xiàn)專家級的數(shù)據(jù)分析與診斷流程，獨立完成相關(guān)數(shù)據(jù)特征參數(shù)的提取，對設(shè)備異常狀況及故障進(jìn)行綜合診斷分析，查找設(shè)備故障根源性原因，并對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行健康等級劃分，對應(yīng)確認(rèn)運維建議自動完成設(shè)備狀態(tài)的評估與推送，滿足設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測精準(zhǔn)化管理與智能診斷分析的需求。

2 建立運維一體化管理平臺，構(gòu)建精細(xì)化的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測體系，創(chuàng)新設(shè)備管理模式

以往針對同一設(shè)備主體，各專業(yè)數(shù)據(jù)分散到不同系統(tǒng)、協(xié)同性較差，一體化平臺的建設(shè)消除了這一弊端。將設(shè)備管理相關(guān)的運行人員日常巡檢、專業(yè)點檢員定期點檢、專業(yè)技術(shù)人員精密點檢、在線檢測及檢修維保人員的精確檢修結(jié)合至一體化管理平臺，并形成科學(xué)高效的閉環(huán)管理。將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了高度融合，點巡檢、精密點檢、在線檢測及檢修管理共用同一套編碼原則，設(shè)備臺賬信息、定期工作、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備健康狀態(tài)、異常告警、各崗位工作狀態(tài)、績效統(tǒng)計與考評等關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按崗位工作標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)限進(jìn)行配置，使數(shù)據(jù)指向性明確，業(yè)務(wù)流程清晰。

以優(yōu)化檢測技術(shù)矩陣、優(yōu)化設(shè)備測點、優(yōu)化檢測周期、優(yōu)化檢測內(nèi)容、優(yōu)化判斷標(biāo)準(zhǔn)等手段，運用多種先進(jìn)技術(shù)手段的精密點檢儀器，完成設(shè)備多維度的數(shù)據(jù)采集與分析，結(jié)合專家診斷知識庫，構(gòu)建智能化的狀態(tài)監(jiān)測體系。以數(shù)據(jù)驅(qū)動，按業(yè)務(wù)相關(guān)性科學(xué)程序進(jìn)行管控。作業(yè)管理的全過程，即計劃、實施、檢查、反饋，以提出修正、修改意見按核定程序進(jìn)行分級任務(wù)單推送，提高設(shè)備管理水平和工作效率。在及時掌握設(shè)備健康狀態(tài)的同時自動推出設(shè)備故障分析結(jié)論及檢修建議，實現(xiàn)以設(shè)備狀態(tài)觸發(fā)工作為導(dǎo)向的設(shè)備管理新模式。

3 三維可視化智能培訓(xùn)與數(shù)據(jù)交互

應(yīng)用三維可視化技術(shù)實現(xiàn)智能三維培訓(xùn)，關(guān)聯(lián)設(shè)備測試數(shù)據(jù)與實時工藝參數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互與多樣展示。建立三維廠模及設(shè)備模型，廠模細(xì)度至設(shè)備級，關(guān)聯(lián)設(shè)備離、在線數(shù)據(jù)、SIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，并與設(shè)備運行狀態(tài)及故障部位進(jìn)行聯(lián)動。

系統(tǒng)建設(shè)實現(xiàn)統(tǒng)一的信息平臺、統(tǒng)一的可視化工作平臺、統(tǒng)一的管控平臺、輔助決策支持平臺、集中維護(hù)平臺及成熟的離、在線診斷系統(tǒng)、智能專家診斷引擎的綜合應(yīng)用。所提供的智能運維與決策體系，不僅節(jié)約了大量人工數(shù)據(jù)分析的時間，還避免了人為因素等造成的不良影響。

現(xiàn)階段國內(nèi)電力供應(yīng)的重?fù)?dān)依舊落在傳統(tǒng)火電廠，國家的宏觀調(diào)控及煤炭市場的持續(xù)走高，發(fā)電企業(yè)迫切需要改變傳統(tǒng)設(shè)備管理模式，培育新成長優(yōu)勢，提升管控力度，在保證安全、環(huán)保生產(chǎn)的基礎(chǔ)上降本增效，提高企業(yè)管理水平和核心競爭力。隨著企業(yè)智能化升級與建設(shè)的興起，推進(jìn)制度、管理、科技創(chuàng)新，既是順應(yīng)時代發(fā)展，又是傳統(tǒng)電力企業(yè)自我變革的必經(jīng)之路。