電氣設(shè)備智能運(yùn)檢技術(shù)推動石化檢修模式變革的探索

邢 勐,胡海燕

(1.中國石化煉油事業(yè)部，北京 100105 2.中國石化青島安全工程研究院，山東青島 266071)

1 實(shí)施背景

石化企業(yè)向大型化、集約化發(fā)展，裝置長周期運(yùn)行時間由4年一修向5年一修轉(zhuǎn)變，對供電系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，生產(chǎn)過程中一旦發(fā)生突然斷電、系統(tǒng)“晃電”等情況，將引起裝置大面積非計(jì)劃停工，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。鑒于目前石化電氣設(shè)備的管理水平、傳統(tǒng)的定期停電試驗(yàn)為主的檢修方式已不能滿足裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)的高要求[1]。因此，在電氣設(shè)備不停電的情況下開展帶電檢測、狀態(tài)監(jiān)測實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，是解決這些制約發(fā)展問題的必然選擇。隨著電網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型及智能電網(wǎng)的建設(shè)，電氣設(shè)備智能化成為發(fā)展重點(diǎn)[2，3]。

2019年，中國石化編制了《電力設(shè)備狀態(tài)檢測及預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》、《煉化企業(yè)電氣預(yù)防性維修策略》，基于聲、光、電、化學(xué)分析、機(jī)械特性的多種電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)(檢)測技術(shù)納入規(guī)程，要求各企業(yè)定期開展電氣設(shè)備帶電檢測工作，鼓勵建設(shè)變電站狀態(tài)監(jiān)測示范站，全面推進(jìn)中國石化電氣設(shè)備狀態(tài)檢修。

然而，目前中國石化各企業(yè)設(shè)備維保人員在狀態(tài)監(jiān)(檢)測、故障診斷、數(shù)據(jù)管控方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，亟需以智能化為方向，推動大數(shù)據(jù)、云診斷、物聯(lián)網(wǎng)、移動通訊、智能傳感器(以下簡稱“大云物移智”)等現(xiàn)代信息通信技術(shù)與電氣設(shè)備傳統(tǒng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)深度融合，加快中國石化智能運(yùn)檢體系建設(shè)，引領(lǐng)石化電氣技術(shù)及管理變革，推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2 實(shí)施內(nèi)容

以實(shí)現(xiàn)石化裝置供電系統(tǒng)更安全、運(yùn)檢更高效為目標(biāo)，以設(shè)備完整性管理體系及企業(yè)規(guī)程、通訊規(guī)約等標(biāo)準(zhǔn)體系為綱領(lǐng)，以電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)(檢)測、預(yù)防性試驗(yàn)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、智能傳感器、人工智能等信息化技術(shù)深度融合為主線，以6kV及以上架空線路、氣體絕緣組合電器(以下簡稱GIS)、高壓電纜、高壓開關(guān)柜、變壓器等關(guān)鍵電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)檢為突破口，以電氣設(shè)備智能運(yùn)檢管控中心創(chuàng)建為技術(shù)保障，以電氣設(shè)備智能運(yùn)檢管控平臺搭建為手段，全面建設(shè)中國石化電氣設(shè)備智能運(yùn)檢體系，全力推進(jìn)電氣設(shè)備狀態(tài)檢修，推動電氣設(shè)備從“事后應(yīng)對”向“事前防范”轉(zhuǎn)變、“傳統(tǒng)人工經(jīng)驗(yàn)”向“數(shù)據(jù)智能驅(qū)動”轉(zhuǎn)變、“分散現(xiàn)場管控”向“集約遠(yuǎn)程診斷”轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)中國石化電氣設(shè)備運(yùn)檢管理模式變革，大力支撐中國石化設(shè)備完整性建設(shè)[4，5]。

2.1 從“事后應(yīng)對”向“事前防范”轉(zhuǎn)變

突破電氣設(shè)備傳統(tǒng)運(yùn)檢模式，全力推進(jìn)各企業(yè)關(guān)鍵電氣設(shè)備開展紅外、紫外、局部放電、超聲、油中溶解氣體等狀態(tài)監(jiān)(檢)測技術(shù)應(yīng)用，使電氣設(shè)備從傳統(tǒng)停電試驗(yàn)的檢修方式向“狀態(tài)監(jiān)(檢)測+預(yù)防性試驗(yàn)”結(jié)合(1+1>2)的運(yùn)檢模式轉(zhuǎn)變，全面提升設(shè)備健康診斷水平。

全面推進(jìn)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)(檢)測及智能運(yùn)檢，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障早期診斷，提升供電系統(tǒng)可靠性[6]。

a) 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，規(guī)范電氣設(shè)備全生命周期臺賬管理。利用RFID 卡等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與EM設(shè)備管理系統(tǒng)進(jìn)行無縫銜接，建立與設(shè)備本體一體化、終身化、唯一性的電子身份識別標(biāo)簽，開展電氣設(shè)備智能運(yùn)檢全過程應(yīng)用，夯實(shí)電氣設(shè)備精準(zhǔn)識別及智能化管理的物理基礎(chǔ)。

b) 推進(jìn)電氣設(shè)備帶電智能檢測終端設(shè)備的配備及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備快速初檢，大幅提高運(yùn)檢效率。積極推進(jìn)基于RFID技術(shù)的電氣設(shè)備多功能合一(特高頻、高頻、暫態(tài)地電壓、超聲、紅外等功能集成)智能移動巡檢終端應(yīng)用，科學(xué)合理地制定巡檢計(jì)劃，豐富帶電檢測技術(shù)手段，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化帶電巡檢作業(yè)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備定期巡檢管理、人員到位管理和設(shè)備缺陷預(yù)知檢修。

c) 鼓勵風(fēng)險較大的電氣設(shè)備采用成熟的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵狀態(tài)參量實(shí)時感知、設(shè)備缺陷早期預(yù)警。鼓勵企業(yè)關(guān)口變電站架空進(jìn)線、GIS、主變壓器、高壓電纜等安裝紅外、局放、油色譜等技術(shù)成熟的智能狀態(tài)監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、缺陷智能識別及故障早期自動告警。

d) 大膽嘗試無人機(jī)巡線、變電站巡檢機(jī)器人、配電室軌道機(jī)器人等智能巡檢新技術(shù)應(yīng)用，逐步減少人工巡視直至完全改變傳統(tǒng)巡檢方式[7]。立足于實(shí)際需求，特別是山區(qū)偏遠(yuǎn)的線路、變電站，從安全、效率、經(jīng)濟(jì)性多方面考慮，構(gòu)建“無人機(jī)+機(jī)器人+人工巡檢”相結(jié)合的立體巡檢模式，提升供電系統(tǒng)可靠性。

2.2 從“傳統(tǒng)人工經(jīng)驗(yàn)”向“數(shù)據(jù)智能驅(qū)動”轉(zhuǎn)變

“大云物移智”與電氣設(shè)備運(yùn)檢業(yè)務(wù)深度融合，構(gòu)建設(shè)備缺陷自動診斷、專家遠(yuǎn)程在線會診、運(yùn)維智能輔助決策的智能運(yùn)檢體系，全面提升運(yùn)檢智能化、數(shù)字化水平。

2.2.1構(gòu)建電氣設(shè)備智能運(yùn)檢全過程標(biāo)準(zhǔn)體系

立足檢測、評價、檢修、管理等電氣設(shè)備運(yùn)檢全過程，以架空線路、變壓器、GIS、高壓電纜、開關(guān)柜等關(guān)鍵電氣設(shè)備智能運(yùn)檢為重點(diǎn)，不斷健全運(yùn)檢各個環(huán)節(jié)的管理要求，包括管理辦法、帶電檢測技術(shù)導(dǎo)則、狀態(tài)監(jiān)(檢)測數(shù)據(jù)上傳通訊規(guī)約、缺陷及風(fēng)險管理職責(zé)等，夯實(shí)運(yùn)檢管理基礎(chǔ)，強(qiáng)化管理制度保障，逐步建立運(yùn)檢數(shù)據(jù)的統(tǒng)一歸口管理及維護(hù)，解決數(shù)據(jù)離散存放、信息孤島等突出問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)檢一體化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，保障運(yùn)檢質(zhì)量和效率提升。

2.2.2構(gòu)建電氣設(shè)備智能運(yùn)檢動態(tài)監(jiān)測預(yù)警體系

a) 綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等信息技術(shù)，構(gòu)建電氣設(shè)備運(yùn)檢業(yè)務(wù)的RFID電子標(biāo)簽識別、信息自動采集、標(biāo)準(zhǔn)化自動傳輸、設(shè)備缺陷智能診斷、故障告警推送、專家遠(yuǎn)程會診的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測預(yù)警體系[8]。

b) 建設(shè)系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一的電氣設(shè)備智能運(yùn)維管控數(shù)據(jù)平臺，基于聲、光、電、化學(xué)分析、機(jī)械特性等狀態(tài)監(jiān)(檢)測數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，融合多源信息，建立架空線路、變壓器、GIS、高壓電纜、高壓開關(guān)柜等一體化狀態(tài)診斷及絕緣劣化分析模型，以更全面地評價模型評估及預(yù)測設(shè)備的健康狀態(tài)。

c) 融合海量視頻、圖形、圖譜、數(shù)據(jù)等多源信息，在數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用圖譜模式識別、圖像識別、閾值分析、趨勢分析、化學(xué)成分分析等算法，建立設(shè)備預(yù)測預(yù)警、故障研判等診斷模型，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)備缺陷智能診斷，同時構(gòu)建專家遠(yuǎn)程在線會診，進(jìn)一步提升設(shè)備故障診斷準(zhǔn)確性[9,10]。

2.3 從“分散現(xiàn)場管控”向“集約遠(yuǎn)程診斷”轉(zhuǎn)變

依托系統(tǒng)內(nèi)的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建電氣設(shè)備智能運(yùn)檢技術(shù)支撐中心，具備“科研攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用、大數(shù)據(jù)平臺搭建、監(jiān)測預(yù)警、遠(yuǎn)程診斷技術(shù)支撐、標(biāo)準(zhǔn)起草、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)培訓(xùn)”等七大功能，將逐漸改變傳統(tǒng)依靠人力為主的檢修方式，推動運(yùn)維模式，提升運(yùn)檢穿透力，實(shí)現(xiàn)運(yùn)檢模式的“四大提升”。

a) 以最小的投資、最大限度地提高資源配置利用率，全面提升運(yùn)檢技術(shù)專業(yè)化水平。

b) 全面提升電氣設(shè)備狀態(tài)檢修及智能運(yùn)檢工作推進(jìn)全過程安全和質(zhì)量的可控、能控。

c) 以集約化、專業(yè)化為方向，通過主動對設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤、分析、診斷、評價，全面提升運(yùn)檢決策的科學(xué)性及穿透力，降低對現(xiàn)場運(yùn)維人員的專業(yè)能力要求。

d) 利用大數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備智能運(yùn)檢、缺陷實(shí)時預(yù)警、專家遠(yuǎn)程診斷，提高設(shè)備運(yùn)檢效率。

3 預(yù)期效果

3.1 將全面推動石化電氣設(shè)備狀態(tài)檢修工作，從“事后應(yīng)對”向“事前防范”變革

電氣設(shè)備運(yùn)檢業(yè)務(wù)與“大云物移智”信息化技術(shù)全面深度融合，充分利用帶電檢測、在線監(jiān)測等技術(shù)手段，對設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測與跟蹤，依托大數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)設(shè)備缺陷智能診斷、早期預(yù)警，將設(shè)備隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

3.2 以電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)檢為突破口，將全面提升石化電氣智能化水平，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型

創(chuàng)建電氣設(shè)備智能運(yùn)檢技術(shù)支撐中心，充分利用其科研攻關(guān)、大數(shù)據(jù)平臺、專家遠(yuǎn)程診斷等技術(shù)支撐優(yōu)勢，全面打通中心與各企業(yè)縱向信息交互通道，革新傳統(tǒng)的運(yùn)檢模式，實(shí)現(xiàn)“分散現(xiàn)場管控”向“集約遠(yuǎn)程診斷”轉(zhuǎn)變、“傳統(tǒng)人工經(jīng)驗(yàn)”向“數(shù)據(jù)智能驅(qū)動”轉(zhuǎn)變。