火電廠可視化智能金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

廣東紅海灣發(fā)電有限公司 王 立 蔡永江 賴 赟 林曉明 北京必可測(cè)科技股份有限公司 宋 健

可視化智能金屬監(jiān)督管理是以提高設(shè)備可靠性為目標(biāo)，以一碼二級(jí)三可視為貫穿（一碼：統(tǒng)一設(shè)備編碼，一碼到底，無論KKS 還是其他編碼方式；二級(jí)：靜設(shè)備細(xì)化到焊口級(jí)。動(dòng)設(shè)備細(xì)致到元件級(jí)；三可視：設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)三維、激光掃描建模與視頻監(jiān)控三者合一，互通互動(dòng)。），以設(shè)備全壽命周期管理為核心，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，從跨組織、業(yè)務(wù)、應(yīng)用的視角對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理。

可視化智能金屬監(jiān)督管理對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)生命周期中數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、整合、分布制定相應(yīng)的策略、模型、流程，建立以“狀態(tài)驅(qū)動(dòng)工作模式為主，計(jì)劃驅(qū)動(dòng)工作模式為輔”的管理模式”。利用系統(tǒng)內(nèi)的在線與離線數(shù)據(jù)（檢修及檢驗(yàn)數(shù)據(jù)）進(jìn)行匯聚整合，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析、專家知識(shí)庫、人工智能診斷，形成以可靠性、安全性、可用性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性五個(gè)維度的狀態(tài)檢修評(píng)價(jià)體系，達(dá)到故障部位確定、故障原因確定、故障嚴(yán)重等級(jí)確定、故障解決方案確定、故障消缺成本確定，合理優(yōu)化設(shè)備檢修項(xiàng)目、級(jí)別、周期、策略、費(fèi)用，為設(shè)備安全、隱定、長(zhǎng)周期、全性能、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行提供可取的技術(shù)和管理保障[1]。

現(xiàn)今電力系統(tǒng)改革，發(fā)電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，隨著競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的實(shí)行，調(diào)峰要求越來越高，同時(shí)對(duì)設(shè)備的可靠性提出了更高要求。2015年5月國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》和《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》，明確提出要以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向，基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領(lǐng)制造方式變革，通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，電廠建設(shè)面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，標(biāo)志中國(guó)與其他國(guó)家一起開始第四次工業(yè)革命時(shí)代。

可視化智能金屬監(jiān)督管理系統(tǒng)以電站鍋爐受熱面的防磨防爆安全預(yù)控為中心，結(jié)合動(dòng)態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)采集為可靠手段，以可視化臺(tái)賬為依托，建立五個(gè)應(yīng)用功能模塊，實(shí)時(shí)對(duì)受熱面進(jìn)行安全預(yù)警。

1 相關(guān)模塊

1.1 知識(shí)數(shù)據(jù)庫模塊

通過對(duì)泄漏爆管相關(guān)的缺陷和故障特征數(shù)據(jù)的積累，以及與對(duì)應(yīng)這些故障特征的原因梳理，并將泄爆與煤質(zhì)、水質(zhì)、工況、吹灰、超溫等數(shù)據(jù)結(jié)合形成泄爆知識(shí)庫，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)鍋爐“四管”泄爆相關(guān)知識(shí)、制度、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程集中管理和快速查詢。以KKS 編碼為基礎(chǔ)，在與原有KKS 編碼兼容的前提下建立一套獨(dú)立的設(shè)備及部件編碼，并以此編碼間的關(guān)聯(lián)關(guān)系建立設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)賬，進(jìn)而以基礎(chǔ)臺(tái)賬為數(shù)據(jù)脈絡(luò)進(jìn)行多維數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)與流轉(zhuǎn)。臺(tái)賬不僅多樣展示，也可對(duì)設(shè)備部件進(jìn)行精細(xì)化管理，顆粒細(xì)度可具體到直管、彎頭、彎管、焊縫、管座、吊耳、端蓋、閥門等。基礎(chǔ)臺(tái)賬以五級(jí)設(shè)備樹的形式展示，根據(jù)所處系統(tǒng)或位置不同可選擇性的自定義各級(jí)的內(nèi)容，從高到低依次為機(jī)組、系統(tǒng)、設(shè)備、管組（部件）、管子（焊縫），可以對(duì)鍋爐的缺陷與檢修的工作進(jìn)行閉環(huán)管理。

1.2 數(shù)據(jù)信息管理模塊

將廠內(nèi)金屬監(jiān)督及防磨防爆滾動(dòng)檢修計(jì)劃項(xiàng)目定制化植入系統(tǒng)，用戶可以此為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)劃一鍵制定、記錄快捷錄入、檢查進(jìn)度跟蹤、記錄匯總、缺陷管理、金檢閉環(huán)總結(jié)等工作，從而管理者可合理分配檢修工作量，制定專項(xiàng)檢查計(jì)劃，對(duì)設(shè)備的臨時(shí)情況進(jìn)行應(yīng)急控制和搶修管理[2]，對(duì)需檢驗(yàn)部件做到不過檢、不失檢，優(yōu)化檢修資源，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)金檢過程的全局把控。

智能檢修計(jì)劃來源：將金屬監(jiān)督工作按國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的強(qiáng)檢項(xiàng)目，可系統(tǒng)自動(dòng)分段逐年自動(dòng)推送至檢修計(jì)劃；將日常檢查發(fā)現(xiàn)的缺陷采用新增項(xiàng)目導(dǎo)入檢修計(jì)劃；將當(dāng)前監(jiān)督運(yùn)行項(xiàng)目自動(dòng)列入檢修計(jì)劃；歷史檢驗(yàn)減薄統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)下次檢修出現(xiàn)減薄超標(biāo)（根據(jù)減薄模型理論計(jì)算受熱面減薄預(yù)測(cè)，對(duì)大面積磨損超標(biāo)與統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行比對(duì)判斷）將擬合度高且與實(shí)際監(jiān)測(cè)匹配度一致的內(nèi)容進(jìn)行推送；橢圓度預(yù)測(cè)下次檢修超標(biāo)；金相檢查預(yù)測(cè)下次檢修金屬球化四級(jí)；硬度檢測(cè)預(yù)測(cè)下次檢修出現(xiàn)超標(biāo)均自動(dòng)列入檢修計(jì)劃。計(jì)劃制定前進(jìn)行減薄模型、內(nèi)外腐蝕模型的運(yùn)算，將預(yù)測(cè)結(jié)果需要列入檢修計(jì)劃部分直接列入檢修計(jì)劃。

1.3 統(tǒng)計(jì)信息模塊

由統(tǒng)計(jì)分析、改造更換、消缺統(tǒng)計(jì)、割管統(tǒng)計(jì)、組合分析組成。系統(tǒng)以檢修數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)庫高智能自動(dòng)檢索功能將歷次檢查詳情進(jìn)行了科學(xué)的總結(jié)?？偨Y(jié)內(nèi)容包含檢查歷時(shí)、檢查所含設(shè)備、檢查項(xiàng)目總數(shù)、完成率、發(fā)生缺陷項(xiàng)、消缺率、參與隊(duì)伍詳情以及各類缺陷分布情況，記錄信息關(guān)聯(lián)三維圖形，歷次檢查工作內(nèi)容及現(xiàn)狀一目了然。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)跟蹤檢修詳細(xì)情況，檢修總結(jié)可隨檢修進(jìn)度的推進(jìn)和工作任務(wù)的完成而實(shí)時(shí)更新，從而改變現(xiàn)有電廠鍋爐檢修管理體系及模式，大大提高工作效率。

2 鍋爐狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn)、壽命評(píng)估

以基礎(chǔ)設(shè)備臺(tái)賬為基礎(chǔ)、以SIS 平臺(tái)為數(shù)據(jù)來源，分別對(duì)鍋爐高溫受熱面管子、設(shè)備及機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)根據(jù)累計(jì)數(shù)據(jù)趨勢(shì)化分析及各級(jí)報(bào)警限值設(shè)置實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警功能，對(duì)于各級(jí)報(bào)警，系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行累計(jì)儲(chǔ)存以備后續(xù)查詢及導(dǎo)出使用。溫度場(chǎng)分布：直觀展示當(dāng)前測(cè)點(diǎn)實(shí)際物理分布及壁溫分布情況；系統(tǒng)具有專業(yè)的數(shù)據(jù)接口，打通了廠內(nèi)SIS 數(shù)據(jù)庫，且專門設(shè)置獨(dú)特的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)庫用于采集SIS 數(shù)據(jù)。對(duì)鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)、“四管泄露”系統(tǒng)、實(shí)時(shí)壁溫及吹灰器投停狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及超限歷史記錄，且與設(shè)備臺(tái)賬及三維模型均建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。超溫預(yù)警實(shí)現(xiàn)機(jī)組、設(shè)備及管道壁溫的在線監(jiān)測(cè)及分級(jí)報(bào)警功能，可直觀查看各個(gè)測(cè)點(diǎn)的超限信息及歷史曲線，為鍋爐的優(yōu)化燃燒調(diào)節(jié)提供數(shù)據(jù)支持。

3 圖模導(dǎo)航

以機(jī)組圖紙為基礎(chǔ)、以臺(tái)賬設(shè)備樹為支撐，基于三維數(shù)字模型技術(shù)將鍋爐受熱面主要部位進(jìn)行三維模型繪制，并利用軟件程序編程組合成完整鍋爐。在圖模導(dǎo)航里可進(jìn)行瀏覽漫游，查看缺陷信息，查看管排基本信息。一般設(shè)定一個(gè)或幾個(gè)進(jìn)入鍋爐內(nèi)部的進(jìn)入路線，沿著路線進(jìn)行漫游式查看，比如進(jìn)入屏式過熱器系統(tǒng)，三維就可按照系統(tǒng)汽水走向或按照一個(gè)人從前向后的側(cè)視角看過去，可看到容器空間內(nèi)屏式的入口集箱——到達(dá)屏式的空間位置——再看到屏式的出口集箱?？稍谶@個(gè)空間下看到入口集箱在爐中的地理位置，拉近鼠標(biāo)，這些設(shè)備下的任意管屏以及集箱上的管座均在臺(tái)賬上有歸類。

分別對(duì)受監(jiān)督設(shè)備、部件創(chuàng)建三維數(shù)字模型，所管轄的設(shè)備均以三維立體圖形展現(xiàn)，不同的系統(tǒng)用不同顏色進(jìn)行區(qū)分，三維立體模型中包含所有設(shè)備的信息均與設(shè)備臺(tái)賬一致，結(jié)合系統(tǒng)檢修管理模塊最終實(shí)現(xiàn)防磨防爆的可視化管理。臺(tái)賬驅(qū)動(dòng)三維模型顏色變化，這樣便于在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中很快找到問題點(diǎn)。

根據(jù)電廠多年來通過對(duì)各類型鍋爐發(fā)生缺陷信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并形成缺陷故障庫，在進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析解讀后得到一套科學(xué)的、實(shí)用的鍋爐事故危險(xiǎn)點(diǎn)檢查提示系統(tǒng)。將事故發(fā)生危險(xiǎn)點(diǎn)提示功能與三維模型進(jìn)行融合，可直觀展示該類型缺陷已發(fā)生的具體位置，同時(shí)系統(tǒng)可將該部位列為定期跟蹤檢查項(xiàng)目，用戶可根據(jù)系統(tǒng)提示和建議結(jié)合檢修項(xiàng)目對(duì)特定位置進(jìn)行針對(duì)性檢修，從而降低事故的發(fā)生率，實(shí)現(xiàn)機(jī)組“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行。