火力發(fā)電廠四大管道金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)應(yīng)用

胡再新，張建林，何啟宏，丁玲飛，陳忠兵

（1.廣東粵電大埔發(fā)電有限公司，廣東 梅州 514021；2.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引言

為保證電廠機(jī)組安全可靠的運(yùn)行，電廠需定期嚴(yán)格進(jìn)行機(jī)組檢修，對(duì)金屬材料與特種設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)監(jiān)督是檢修時(shí)必不可少的環(huán)節(jié)［1-6］。受監(jiān)金屬部件數(shù)量多，檢修和檢驗(yàn)產(chǎn)生的信息量巨大，僅靠傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案的管理方法，不能做到快速、準(zhǔn)確地管理、監(jiān)督、查閱。數(shù)據(jù)庫是一種通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)有組織、規(guī)范化管理的新型信息處理技術(shù)，將其用于解決金屬監(jiān)督信息管理這一技術(shù)短板，對(duì)于提高信息管理效率具有重要的價(jià)值和意義。

國內(nèi)研究學(xué)者針對(duì)金屬監(jiān)督系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用開展了卓有成效的研究［7-17］。張春明［7］采用C/S 與B/S 模式相結(jié)合的開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)金屬技術(shù)監(jiān)督工作的計(jì)算機(jī)化管理。劉立鵬［8］通過搜集各電廠“四管”的爆漏，建立了火力發(fā)電廠受熱面管的監(jiān)督檢驗(yàn)系統(tǒng)模型，為預(yù)防“四管”爆漏提供參考。趙勇［9］針對(duì)火力發(fā)電廠金屬監(jiān)督工作現(xiàn)狀，結(jié)合計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，介紹了發(fā)電廠金屬監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用情況。馬崇［10］介紹金屬監(jiān)督試驗(yàn)管理系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、軟件環(huán)境、硬件環(huán)境。賈志廣［11］采用C/S 與B/S 相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)體系，開發(fā)設(shè)計(jì)了一套電站重要金屬部件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)程序、數(shù)據(jù)計(jì)算程序、數(shù)據(jù)分析程序和數(shù)據(jù)查詢程序。張玉春［12］通過多種權(quán)限控制和流程控制開發(fā)了基于ORACLE 數(shù)據(jù)庫技術(shù)和B/S 操作方式的金屬監(jiān)督管理信息系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。

針對(duì)超超臨界機(jī)組檢修期間金屬監(jiān)督信息量大、管理效率低的問題，通過Eclipse+Java 技術(shù)開發(fā)平臺(tái)，建立四大管道的金屬監(jiān)督系統(tǒng)，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與管理的同時(shí)，還能根據(jù)檢修需求自動(dòng)形成抽檢計(jì)劃方案，在緩解信息管理壓力的同時(shí)提高檢修期間的工作效率。

1 金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)功能

1.1 金屬監(jiān)督概述

金屬監(jiān)督是火電廠中必不可少的環(huán)節(jié)，是保障發(fā)電設(shè)備能夠保持經(jīng)濟(jì)、安全和穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措。金屬監(jiān)督工作堅(jiān)持安全第一、預(yù)防為主的方針，通過專業(yè)監(jiān)督與群眾監(jiān)督相結(jié)合的方式發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和缺陷，延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備失效與損壞，提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性［18］。

1.2 金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)應(yīng)能夠按照DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的要求結(jié)合機(jī)組運(yùn)行時(shí)間或檢修級(jí)別形成監(jiān)督檢驗(yàn)方案，按照規(guī)程規(guī)定比例和運(yùn)行時(shí)間完成受監(jiān)設(shè)備部件監(jiān)督檢驗(yàn)。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的excel 表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能，主要包括：受監(jiān)設(shè)備部件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)和查詢，監(jiān)督檢驗(yàn)方案的生成與維護(hù)，缺陷信息及缺陷處理過程管理功能，監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)報(bào)告的生成。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的精細(xì)管理，實(shí)現(xiàn)圖數(shù)的結(jié)合，通過過程控制和數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)受監(jiān)設(shè)備及部件的趨勢分析，對(duì)相關(guān)信息可進(jìn)行橫向匯總展示、縱向分析比較，支持多樣化的數(shù)據(jù)檢索功能，能夠極大改善和提升金屬監(jiān)督工作的手段和方法。

系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，模塊間相互獨(dú)立性較高；包含一定的容錯(cuò)處理設(shè)計(jì)，更加具備兼容性；預(yù)留擴(kuò)展功能接口，方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)維護(hù)管理。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)專家預(yù)警功能，對(duì)帶缺陷的重點(diǎn)監(jiān)督部件、檢修周期的必檢部件進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)識(shí)與提前預(yù)警提示，實(shí)現(xiàn)智能化的預(yù)警管理平臺(tái)。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)受監(jiān)設(shè)備部件的三維可視化模型展示，并能實(shí)現(xiàn)監(jiān)督檢驗(yàn)結(jié)果在3D 模型的展現(xiàn)、查詢與關(guān)聯(lián)信息的自我更新。

2 系統(tǒng)建立

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)合電廠的實(shí)際情況以及現(xiàn)場金屬監(jiān)督的特點(diǎn)劃分七個(gè)層次：業(yè)務(wù)處理層、應(yīng)用支持層、系統(tǒng)服務(wù)層、核心技術(shù)層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)資源層及信息資源層，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)平臺(tái)采用前后端分離的分布式微服務(wù)架構(gòu)，由4 個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)組成，包括系統(tǒng)登錄，系統(tǒng)登錄驗(yàn)證，數(shù)據(jù)管理，管道管理。其中jsjd-ui提供系統(tǒng)登錄門戶，實(shí)現(xiàn)與用戶的交互；jsjd-portal 提供系統(tǒng)登錄驗(yàn)證服務(wù)，權(quán)限驗(yàn)證服務(wù)和文件存取服務(wù)；jsjdapp 實(shí)現(xiàn)絕大部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、抽檢業(yè)務(wù)處理、統(tǒng)計(jì)圖等核心業(yè)務(wù)服務(wù)；pipe3d 實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中不同管件、焊縫、接管座的3D展示服務(wù)，包括部件的基本信息和抽檢信息。

采用前后端分離的微服務(wù)架構(gòu)的好處在于，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)之間可以相互獨(dú)立部署提供互相區(qū)別的服務(wù)，又可以相互訪問交換數(shù)據(jù)，還能水平擴(kuò)展。為了提高訪問速度，應(yīng)用內(nèi)存服務(wù)器緩存以及基本數(shù)據(jù)字典的存取。

根據(jù)用戶業(yè)務(wù)操作流程和需求整理，整個(gè)金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)核心模塊包括基礎(chǔ)信息管理、受監(jiān)部件信息管理、抽檢計(jì)劃管理、抽檢結(jié)果管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、組織機(jī)構(gòu)設(shè)置以及系統(tǒng)設(shè)置八大核心模塊。

電廠金屬監(jiān)督管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)，是在Eclipse+Java 的開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行的數(shù)據(jù)庫開發(fā)，可部署在Web應(yīng)用服務(wù)器上，諸如OS（Window Server/Linux）、Web服務(wù)器（Tomcat）等。用戶可通過瀏覽器（Chrome、360、IE等）客戶端進(jìn)行訪問。

本系統(tǒng)包括用戶的建立，用戶權(quán)限的分配，是系統(tǒng)管理的主要組成部分，該部分業(yè)務(wù)由超級(jí)管理員完成。系統(tǒng)將用戶分為系統(tǒng)管理員、抽檢管理員、領(lǐng)導(dǎo)三大類，系統(tǒng)管理員維護(hù)支持系統(tǒng)的基層業(yè)務(wù)，如配置組織機(jī)構(gòu)、配置系統(tǒng)角色及權(quán)限、靜態(tài)數(shù)據(jù)維護(hù)等功能；抽檢管理員職責(zé)則是維護(hù)受檢部件信息和抽檢結(jié)果信息；領(lǐng)導(dǎo)則僅有簡單的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)需求。

3 數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

3.1 工作界面

用戶登錄進(jìn)入系統(tǒng)之后，首先顯示在工作區(qū)的內(nèi)容包括與當(dāng)前機(jī)組相關(guān)的若干個(gè)統(tǒng)計(jì)圖以及管道列表，如圖2 所示。頁面框架一般分左上下三個(gè)區(qū)域，左邊區(qū)域作為主功能導(dǎo)航條，顯示Logo及其功能菜單列表信息，上面區(qū)域顯示機(jī)組、用戶等信息，下邊工作區(qū)域?yàn)轫撁婧诵膬?nèi)容。在用戶點(diǎn)擊不同菜單時(shí)，其內(nèi)容顯示在中間工作區(qū)域。

圖2 系統(tǒng)主界面

左上角區(qū)域顯示的多環(huán)餅狀圖是當(dāng)前機(jī)組【1號(hào)機(jī)組】的管件及閥殼、焊縫、接管座的數(shù)量及比例關(guān)系，其中還包含各自未抽檢、正在抽檢、已抽檢的數(shù)量和比例。

左下角區(qū)域顯示的多柱狀圖是當(dāng)前機(jī)組【1號(hào)機(jī)組】的主蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道、主給水管道的部件數(shù)量、以及處于不同抽檢狀態(tài)（已抽檢、未抽檢、正抽檢）、不同部件類別（管件、閥殼、焊縫、接管座）、不同安全信息等級(jí)（重點(diǎn)監(jiān)督部件、正常監(jiān)督部件）的數(shù)量。

右上角區(qū)域顯示的是當(dāng)前機(jī)組【1 號(hào)機(jī)組】的管道列表，點(diǎn)擊按鈕【3D 顯示】，將會(huì)鏈接跳轉(zhuǎn)到管道的3D 顯示系統(tǒng)中，并在其中顯示不同部件的基本信息，如圖3所示。

圖3 管道3D顯示

3.2 數(shù)據(jù)的采集與管理

為方便工作人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了較為簡潔的操作流程，以機(jī)組信息管理對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行說明。

金屬監(jiān)督系統(tǒng)監(jiān)測對(duì)象主要包括鍋爐四大管道（主蒸汽管道、再熱熱段管道、再熱冷段管道、主給水管道）的受監(jiān)督部件（閥殼、彎頭、三通、大小頭及焊縫、接管座）。需要監(jiān)督的部件包括管件及閥殼（簡稱管件）、管道焊縫（簡稱焊縫）、接管座。檢驗(yàn)類別根據(jù)《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》包括A級(jí)檢修、B級(jí)檢修，C級(jí)檢修，但為了覆蓋數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和初始化，以及部分抽檢的需求，擴(kuò)展了三種檢驗(yàn)類別，分別是臨檢，內(nèi)檢，安裝階段。檢測技術(shù)又指檢測手段，針對(duì)四大管道中的監(jiān)督部件進(jìn)行檢測的手段，由于不同的管道、區(qū)域、部件檢測技術(shù)有所差別，因此在本系統(tǒng)中，又稱為檢測項(xiàng)目，包括超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、目視檢測、硬度、金相、厚度、橢圓度、光譜等。系統(tǒng)將對(duì)上述信息分別進(jìn)行采集和管理。

為方便大量信息的填入，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了導(dǎo)入信息功能，在該功能下可將本地excel 文件導(dǎo)入系統(tǒng)中。圖4 所示為系統(tǒng)功能選擇區(qū)上的【機(jī)組管理】頁面，該頁面顯示機(jī)組編號(hào)、機(jī)組名稱以及檢驗(yàn)次數(shù)等信息，在該模塊中可以添加或刪除機(jī)組的基本信息。

圖4 機(jī)組管理信息

3.3 抽檢計(jì)劃管理

系統(tǒng)的主要功能是按照DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》的要求結(jié)合機(jī)組運(yùn)行時(shí)間或檢修級(jí)別形成監(jiān)督檢驗(yàn)方案，按照規(guī)程規(guī)定比例和運(yùn)行時(shí)間完成受監(jiān)設(shè)備部件監(jiān)督檢驗(yàn)。系統(tǒng)中的【抽檢計(jì)劃編制】模塊主要用來實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能。在抽檢計(jì)劃編制模塊工作區(qū)中會(huì)顯示當(dāng)前存在的計(jì)劃列表以及每條抽檢計(jì)劃的基本信息。通過對(duì)檢驗(yàn)類別、部件類別以及抽檢數(shù)量和比例的確定，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生產(chǎn)抽檢計(jì)劃方案，用戶可以對(duì)生成的方案根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行編輯修改，形成最終版的抽檢計(jì)劃，并將抽檢方案導(dǎo)出，如圖5所示。

檢驗(yàn)完成后將檢驗(yàn)結(jié)果及缺陷處理結(jié)果導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并生成檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)估文檔，界面如圖6所示。本模塊主要功能是實(shí)施抽檢方案的過程中，提供對(duì)抽檢結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)入和導(dǎo)出的業(yè)務(wù)。

3.4 數(shù)據(jù)查詢

電廠金屬監(jiān)督數(shù)據(jù)信息量大，部件名稱及編號(hào)相似度高，僅僅依靠手動(dòng)查詢效率低且容易出錯(cuò)。因此，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，該模塊主要針對(duì)查詢用戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的各類部件進(jìn)行查詢，界面如圖7 所示。在查詢條件輸入框中，可以選擇管道名稱（主蒸汽管道、低溫再熱蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道、主給水管道）、部件類別、抽檢狀態(tài)、安全信息等級(jí)，點(diǎn)擊查詢，滿足條件的查詢結(jié)果將會(huì)顯示在列表中。針對(duì)某些情況下管道信息不完整，無法使用查詢功能時(shí)，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了高級(jí)查詢功能；系統(tǒng)會(huì)對(duì)輸入具體的部件編號(hào)、部件名稱或者關(guān)鍵詞進(jìn)行模糊匹配，將滿足條件的查詢結(jié)果顯示在列表中。

圖5 機(jī)組抽檢計(jì)劃

圖6 機(jī)組抽檢評(píng)估

圖7 系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢

3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理

為了分析檢修的工作數(shù)據(jù)，更好地發(fā)現(xiàn)工作中存在的問題和需要提升的方向，需要對(duì)各類部件、抽檢、缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。因此，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理功能。系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)信息按管道、按管道類別或按檢修時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。該模塊主要針對(duì)查詢用戶，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的各類部件、抽檢、缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，能直接匯總這一年的工作數(shù)據(jù)，能更好地發(fā)現(xiàn)的問題和需要提升的方向。

以管道統(tǒng)計(jì)為例，該頁面統(tǒng)計(jì)4 類管道的部件總數(shù)，重點(diǎn)監(jiān)督部件和正/抽檢的部件總數(shù)，形成柱狀統(tǒng)計(jì)圖展現(xiàn)。同時(shí)也可以從【管道名稱】下拉框中選擇某一個(gè)管道，查看其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)圖可以折線統(tǒng)計(jì)圖和柱狀統(tǒng)計(jì)圖相互的切換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的展現(xiàn)和支持圖片的下載，如圖8所示。

圖8 1號(hào)機(jī)組部件統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語

針對(duì)電廠檢修期間金屬監(jiān)督信息量大、管理效率低的問題，通過Eclipse+Java 技術(shù)開發(fā)平臺(tái)，建立了四大管道金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的建立可以及時(shí)反饋機(jī)組四大管道的運(yùn)行情況，了解每一個(gè)受監(jiān)督部件的信息，包括其從原材料制造到配管加工再到現(xiàn)場安裝的每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量狀況。金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息共享，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入與修改、數(shù)據(jù)變動(dòng)審核、檢修計(jì)劃管理、檢修數(shù)據(jù)錄入、檢修結(jié)果比對(duì)分析等功能。該系統(tǒng)可以極大提高工作效率，給金屬監(jiān)督管理提供了方便快捷的方法。