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大唐泰州热电:智慧电厂在燃机电厂的实践与思考

国际电力网  日期:2018-05-10

我们比较了解智慧电厂利用的是物联网、三维可视化、虚拟现实、人工智能、大数据分析、云计算等新理念、新技术,来打破电厂传统的生产和管理模式,这也将成为了电力行业新的变革方向。就这一方向的深入讲解,大唐泰州热电有限责任公司金萧在中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学国家大学科技园联合举办“2018年智慧电厂论坛(第一期)”上发表重要讲话。

大唐泰州热电有限责任公司金萧主题演讲《智慧电厂在燃机电厂的实践与思考》。

正如前面领导专家介绍的那样,新兴技术正在引领电力技术产生巨大变革。互联网+正以他的平等、互动、协作、共享等优势,实现互联网工作1+1大于2的效果,被社会各界广泛应用,大唐泰电建设之初首先构想了用大数据、云平台等新理念、新技术构建全新的智慧电厂,我们在工程设计和设备选型阶段就进行了大胆的尝试,也构建了我们大唐泰电建设智慧电厂得天独厚的先天优势。

经过我们前期的调研和探讨确定了五条基本纲领:基于三维可视化的运营及培训系统。机遇尔德互联的管理系统,基于专家的故障系统。基于大数据的分析优化系统,基于数字化的决策系统。

接下来我们通过这五大功能模块的详细介绍,看一下电力模块在功能生产上的具体影响,基于三维可视化的运行机培训系统。我们现在画面当中看到的图片就是大唐泰电虚拟市场的几个视角,我们是以部分管道的三维模型为基础,通过对全厂主辅机设备进行三维扫描,进行高精度等比例的建模,与我们实际厂区的布置、设备、道路、植物都高度吻合,在大唐泰电项目上真正实现了全方位的智慧电厂,在虚拟的环境当中我们可以对全厂环境进行一个了解,能够掌握所有的状态。

虚拟电厂有一些设备,通过设备可以获取一些资料,包括仪表数据、备品备件等一些历史档案资料,我们所有工作人员在现场就可以通过手机APP扫描设备的二维码进行下载和查阅,我们目前生产现场所有的设备都已经粘贴了设备的二维码,只需要通过扫描二维码,在现场就可以调取所有设备资料,非常有利于提高工作的效率。

在传统发电企业当中,一般都有针对于运行人员的仿真培训,对于检修人员来讲,这块的仿真培训一直都是一块空白,为了加强对检修人员的培训,我们对全场主辅机设备进行了高精准的三维建模,从外形到内部结构,与设备高度吻合,并且实现设备的逐一解体、模拟设备大检修的过程,这样我们的设备人员就不用等大检修的时候才能对设备进行拆解,我们只需要登录平台就可以模拟拆装,同时利用这个功能我们还可以实现对检修人员的培训考核。系统会自动记录工作人员的拆卸步骤等等,通过这些提高检修人员的检修水平。

我们通过高精度的3D设备模型基础,制作出生动形象的设备课件,从而实现对设备的标准操作、故障分析等内容进行三维可视化培训,实际上是专门为检修人员定制打造的三维可视化作业指导,过程非常的生动、直观,有利于提高工作的效率。

在三维虚拟电厂当中,我们除了有三维虚拟电厂的仿真,还有基于真实数据的流程工艺仿真,通过实现流程工艺仿真,我们可以快速的了解电厂所有系统的内部工艺流程过程,包括一些水系统、油系统、蒸汽发电这些物理状态的变化,以及借这个流动方向,甚至是现场一些阀门、泵的启停,都会根据现场的实时工况在我们流程工艺当中有一个精准的体现。

我们现在可以在画面当中看到左面的二维监控画面,就是我们目前传统电厂应用的二维监控画面,而我们的智慧电厂已经实现了二维、三维的监视联动,右面这幅就是我们电厂当中用的二维、三维监控画面,当我们选择二维监控画面的某一个设备时,三维监控画面会自动定位到相应的设备在我们系统中的位置,甚至包括一些温度、压力测点的实际位置,包括留下的一些焊点等等,非常有效的提高运行人员对故障的判断。

第二个功能模块,基于互联网+的生产管理系统。

传统的电厂安全管理,大多都是依赖于对制度或者管理体系,从而实现的是被动式的管理。而智慧电厂应用互联网+实现系统对人员位置、重点设备、敏感区域的实时监控提示,从而进行有效的安全管理,解决了发电企业安全管理过程当中现场人员位置按、重点设备无法把控,外包功能难于管理、风险区域防控不严等问题,实现智能点巡检的功能。

我们现在画面当中看到的就是我们的人员定位系统,实际上是利用厂区内人员定位基站对每一名工作人员佩戴的定位标签,将所有工作人员在现场的位置,在我们虚拟电厂当中进行一个精准定位的展示,在画面当中我们还可以看到一些绿色和红色的标签,这些标签就代表了我们每一名工作人员,同时根据他现场的行走轨迹等等我们系统会进行实时的变化,同时我们还可以对现场的区域进行一个授权。当非授权人员进入指定区域后,会通过红色的定位标签,实时显示出这名越权的工作人员,系统会进行实时手机技术,对这名工作人员进行实时提醒,从而防止事故的发生。

通过三维电子地图,管理人员能够随时掌握厂区内人员位置、人员分布密度、人员在线离线状态,以及每个受控目标的活动轨迹,我们管理人员想要查看所有工作人员现在在厂区的什么位置,只需要通过我们这个系统就可以快速的找到每一名工作人员,并且可以随时调取这名工作人员在指定时间他的行走轨迹,并且可以进行回访,有利于责任划分和事故分析。

接下来看一下危险源和虚拟电子围栏。将我们工作票开出之后,将以时间要素和空间要素自动开出电子围栏,空间要素就是指我们设备所在厂区的位置,当我们工作人员长期离开电子围栏区域的时候,就会利用移动手机技术对工作班长期离开的人员进行手机的报警提醒,对非工作班成员的闯入,不但对闯入人员,同时对工作票的负责人会进行短信和手机的报警提醒,防止造成一些误操作,比如我们现场进行一些高压试验的时候,如果有非工作人员的闯入会造成一些安全隐患的发生。

现在图片当中可以看到的,这个就是我们电子围栏,根据我们工作需要可以对电子围栏的区域进行修改,使我们电子围栏的保护区域更加的精确。

利用人员定位技术和移动手机技术,我们在智能点巡检当中进行了深入的应用。智能点巡检系统能够实现点巡检人员的实时监控,以及过程的可视化,在我们传统电厂当中,要完成一条线路的点巡检,只需要到之定位之进行打卡,就可以证明我们这一条线路的检查,但是他的过程是不可以追溯的,我们智慧电厂应用移动手机和人员定位技术,自动实现对点巡检质量的考核。在点巡检过程当中,点巡检人员利用手机APP对设备的二维码进行扫码,逐条进行点巡检项目的检查。

现在画面看到的就是点巡检人员在现场进行设备点检项目的检查,当我们发现设备异常的时候,我们可以上传声音、视频、图片等等,同时如果我们发现现场的具体参数我们不确定,也可以通过手机ABP扫描获取设备的正常运行参数,以及这个报警值的上下限,作为判断设备运转是否正常的依据,以此提升点巡检的质量,同时把声音、视频、图片上传到我们智慧电厂的平台上,非常有利于运行人员和检修人员对这个事故进行处理。

接下来我们再来看一下两票系统,智能点巡检登记的设备缺陷形成工作任务,根据工作需要可以形成工作票,根据工作需要可以形成操作票,各个环节紧密相关、层层相扣,任意一个环节就可以实现全过程的跟踪和追溯。同时在我们工作票的许可和终结环节,增加了与DCS系统进行联动,在相应环节我们设置了安错执行后相关运行参数的校验,比如设备的开关状态信息、设备的电压数据,如果现场的数据不符合安错的执行标准,将禁止这张工作票的许可或者终结。

我们还实现了视频与门禁的联动,当人员违规或者执行某些重要操作的时候,管理系统根据定位信息,通过与视频联动,对违规人员或者是违规操作者进行视频的取证、抓拍或者是视频录像,用于事故的分析,结合人员位置信息,根据人员是否具备进入特定区域的权限,实现门禁系统自动放行或者是禁止动作,以及提供车辆自动进入识别功能,实现更加安全的管控。

第三个功能模块,基于专家系统的故障诊断系统。

它为全场的重要讯转机械设备建立起一套严密的监控保障体系,使大量的实时数据作为基础,其中包含大量的TDM数据、厂家提供的数据恩、设计数据、间点和检修数据等等,利用数学建模、大数据分析技术、人工智能以及专家系统技术,对轴承异常振动等现象进行智能的预警,并可以对不平衡、摩擦、断叶片等故障进行诊断。以振动频谱分析为基础,结合多种专利技术,可以敏锐的发现早期的故障征兆,并且采用大数据分析技术对这些故障处理给出专业的建议。

我们除了具有常规的波形分析、频谱分析,我们可以实时监控轴承在轴网中的位置,所有重要设备的重要参数,实现了对所有设备的实时监控,所有重要设备的健康状态一目了然。实现了设备潜在故障的事前处理,变被动故障事后处理为事前的主动预防,有效降低了非停事件,通过对机组过往数年工况的历史数据进行挖掘和自学习,进一步丰富专家库的内容,更好的保障机组的安全稳定运行。

第四个功能模块,基于大数据分析的运行优化系统。

实际上可以包含六个子系统,分别是冷端优化系统、联合循环损耗分析、机组在线性能试验、压气机离线水系优化系统、空气过滤器优化系统、联合循环性能监测系统。这些性能系统利用对数据的智能化分析,自动记录下参数的实时变化,分析出机组运行的最佳点,从而来指导运行人员进行操作,实现经验控制到精细化控制的转变,实现电厂运行效能和边际效益的最大化。

第五个功能模块,基于数字化的决策系统。

为企业的管理人员提供了管理人员的驾驶舱,可以提供专业分析、组织分析、日利润分析、核心指标分析、对标绩效分析等等。

这一部分企业运营的决策实际上可以分为对标管理、管理员驾驶舱、绩效评价系统、智能供应链支持系统、智能运算管控系统、竞价上网决策支持系统、智能一体化平台建设,实际上是利用BI技术,为电厂各级管理人员构建了一个实时采集、分析各业务数据,并且形成管理决策,他可以全面及时的反映各业务部门的运营状况,利用各种模型对企业关键业务进行分析、判断和预测,形成控制生产、经营一体化的平台。

关于智慧电厂的发展我们还有以下四点想法:

1,智慧电厂在设计和选型阶段,从构建虚拟电厂开始,对工艺系统、设备选型优化,以便我们后面可以减少投产后的技术改造,有利于降低造价。

2,工程建设的过程当中对人员管理、二次优化方面,三维定位、大数据的应用,形成基建期间的人员管理。

3,目前系统主要是在PC和手机上进行应用,今后是不是可以实现穿戴式的应用。

4,结合三维、VR技术,实现更进一步的虚拟电厂。

在智慧电厂的建设过程当中,只有进行时,没有完成时,以智慧电厂作为理念的电力生产的转型升级,也是一个系统的工程,是需要长期不断的探索和长期坚持的这样一个过程。大唐泰电公司的智慧电厂建设也只是初步的探索,还存在着许多的不足,真诚的希望能与各位专家领导进行更加深入的探讨和交流,也敬请各位为我们大唐泰电公司智慧电厂的建设提出更加宝贵的建议。谢谢!

(发言为电力头条APP根据速记整理,未经本人审核)

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