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【建言“十四五”】建设数字智慧化电厂 助力转型高质量发展

日期:2021-05-08    来源:内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司  作者:赵小雨

国际电力网

2021
05/08
11:17
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关键词: 智慧电厂 碳达峰 碳中和 火力发电

【前言】习近平总书记指出:正确认识党和人民事业所处的历史方位和发展阶段,是我们党领导革命、建设、改革不断取得胜利的重要经验。随着国家经济“调结构、去库存”的推进以及实现国家“碳达峰”“碳中和”这一重要目标,中国大唐迅速落实各项扎实举措,加快推动转型发展升级,提出努力打造“绿色低碳、多能互补、高效协同、数字智慧”的世界一流能源供应商的发展目标。

作为企业一名基层职工,赵小雨认为:面对当前能源结构调整的挑战,关键是提升火力发电厂可持续发展能力,建立高效协同、一体化运作的管理体系,以管理驱动业务、以数据驱动生产,达到提质增效、节能降耗的目的,而这一目标的实现就需要建设数字化、智能化的“智慧电厂”。

“智慧电厂”是通过采用先进的大数据、云计算等技术,实现生产信息与管理信息的智慧,实现人、技术、经营目标和管理方法的集成,它具备智能化、一体化、可观测、可互动、自学习等能力,可为管理者及时提供过去和现在的数据,并能够预测未来和引导企业人员的工作,使信息技术与电力工业技术、现代管理技术有机融合,全面提升电厂的生产技术和经营管理水平,提高企业经济效益,增强电厂的核心竞争能力。

以我厂(托电公司)为例,目前基本采用多系统结构来实现电厂的管控一体化及相关的运行优化功能,即采用“5S”概念实现数字化,主要包括DCS(分散控制系统)、SIMU(电站仿真系统)、SIS(厂级监控系统)、MIS(生产管理信息系统)、DSS(生产决策系统),在实际生产过程中“5S”各系统之间的各种模块存在数据重复并彼此孤立,无法真正进行数据分析、协调工作、提供决策等缺陷,所以需要建立一个集过程实时分析、优化控制及生产全过程智能一体化管理的智慧电厂,以方便企业管理者全面的了解生产经营状况、生产设备状态以及做出正确决策,不断向规范化、集约化、系统化方向发展。

当前,已经有多家企业组织开展“智慧电厂”试点工作,从安全生产、经营发展等多角度探索发电企业数字化转型,并且已经有多个案例已成为行业数字化转型示范样板。下面我主要就我厂目前发展痛点为例,提出几点“智慧电厂”建设意见。

一、建立生产信息平台,增强设备管理水平

当前,设备运行数据主要通过SIS系统进行检测,而设备可能存在的缺陷或隐患,主要通过人员在生产现场对设备进行逐一巡检借助测温枪、测振仪等仪器对设备运行状态进行判断,发现设备异常后上传到MIS工单系统,以通知检修人员处理。当前这种设备管理模式不能实时把握设备运行状态,不能及时发现设备缺陷,也不能根据设备长周期运行数据制定合理的检修计划。有些设备本不该检修,为了拆开检查,反倒修坏了的设备,造成了很多不必要的损失;有些设备本已到了寿命终点,却没有被及时更换,造成机组非计划停机,带来的损失也很多。

通过建立电厂生产信息平台,通过与SIS+MIS系统进行数据交互,可在智慧电厂系统中查询、展示与设备相关的运行管理、检修管理的内容,包括设备运行状态实时监测、制定检修计划、消缺处理等,并且生产信息可以在手机中安装APP进行查看,将各生产设备的状态和参数直观展示,同时兼备历史数据回放的功能,方便监视到生产的运行状况,实现对全厂生产过程的实时掌控。通过对设备长周期运行数据分析,合理设备安排大小修,该修该换的设备及时更换或检修,节约生产成本,是保证电厂可靠运行的根本。

二、建立3D仿真平台,增强设备检修水平

当前,我厂检修部新进职工占到检修部总人数的70%左右,年轻职工占比多确实为设备检修提供了充足的力量,但同时也伴随着技术技能水平薄弱的突出问题。新职工设备检修的培训学习主要通过机组大小修过程中参与设备的解体检修,也就意味着只有每一种设备都参与一次解体检修的过程,才能将所辖设备完全掌握,这就极大限制了职工的成长速度,不利于检修技术技能掌握提升。其次,当设备正常运转过程中突然出现缺陷或隐患时,由于没有相应的模型,判断设备可能存在的问题时,只能参照设备图纸或历史检修数据,这样并不能直观的判断隐患发生的位置,也不能正确决策设备检修等级,有悖“节能、降耗”的理念。

电厂3D仿真平台集热力发电厂建模、计算机图形处理、空间数据库、虚拟现实等技术于一体,通过3D仿真平台,可以对发电设备和管道进行综合管理,监控设备的运行情况,及时发现并辅助排除故障缺陷,大大减少检修成本及损失,并且可为生产运行的各项决策提供强有力的帮助。

简而言之,3D仿真平台就是将电厂例如锅炉管道、汽轮机本体、厂内管网等全厂设备建立仿真模型,集合SIS+MIS数据进行人工智能AI算法运算,方便监控设备、事故预报与诊断,实现了从数字化到智慧化的跨越,实现如汽轮机启停优化、机组负荷分配、设备故障诊断与检修、运行操作指导、锅炉燃烧优化、吹灰优化功能等等,为电厂信息化系统安装上智慧的大脑,改变了以往的运行管理模式,实现从人工决策到类机器决策的过程。通过各类发电设备仿真模型的建立,方便职工直观了解设备结构、系统运行流程等,能够快速掌握设备检修步骤,提升检修技能。

三、引入智能巡检机器人,增强生产现场管理水平

当前,生产现场日常主要工作就是设备巡检,而职工在巡检过程中只能通过听诊、测温枪、测振仪等简单的工具或仪器进行监测和判断,不仅需要耗费大量时间,而且在有较大检修任务时,并不能保证及时对所有所辖设备进行及时观测,设备出现的“小隐患”很可能转变成“大事故”。

目前,针对电厂开发的智能巡检机器人已具备红外测温、激光测振、声音检测、气体检测、智能识别、视频检测等功能,它能够在生产现场24小时值班监控设备,通过搭载的高清摄像头,对表计类进行数据识别、读取、记录、分析,对设备跑、冒、滴、漏异常状态进行检测,对电机、水泵类设备通过激光测振、测温元件及时检测数据,发现异常及时报警,保证生产安全、稳定。

托克托发电公司作为火电航母,同样以“标准化、数字化、信息化、智能化”为发展方向,将数据与传统产业链结合,打造发电行业新时代的标杆,为行业发展提供一种价值参考,前景可期、大有可为。

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